Linux中 Swap 有哪些作用
核心概念：什么是 Swap？
Swap（交换空间）是磁盘上的一块特定区域（可以是一个独立分区，也可以是一个文件），被操作系统用来 扩展有效内存容量。当物理内存（RAM）不足时，可以将内存中不活跃的数据暂时移动到 Swap 中，从而为更紧急的任务释放出物理内存。
Swap 的五大核心作用
1. 内存溢出保护（核心作用）
这是 Swap 最广为人知的作用。当系统运行大量进程或处理非常庞大的数据集，导致物理内存被完全耗尽时，内核的 内存管理子系统 会启动“交换”机制。
- 工作原理：内核会识别出物理内存中那些最近最少使用（LRU算法）且处于非活跃状态的“内存页”，将它们移动到 Swap 空间。这样，物理内存就被释放出来，用于处理当前急需内存的操作（如启动新程序、处理大文件等）。
- 好处：避免了系统在内存耗尽时直接触发 OOM Killer。OOM Killer 会强制终止某个进程来释放内存，但这个选择可能是致命的（比如杀死了数据库进程导致服务中断）。有 Swap 的存在，系统有了一个缓冲地带，虽然变慢了，但保证了服务的 可用性 和 数据完整性。
2. 溢出检测与 OOM Killer 触发
这听起来和第一点矛盾，但实际上是一种协同机制。现代内核（如 Linux）非常智能，它 并不希望频繁使用 Swap，因为磁盘I/O速度远慢于内存。
- 工作原理：系统会同时使用物理内存和 Swap。当内存压力增大时，内核开始使用 Swap。如果 Swap 的使用率也在持续快速增长，这表明内存短缺非常严重，系统已经是在“挣扎”而不仅仅是“缓冲”了。在这种情况下，内核会判断出即使频繁交换也无法满足需求，反而会因为大量I/O操作导致系统几乎卡死（称为“颠簸”）。此时，触发 OOM Killer 就成了一个更优的选择：牺牲一个进程，换取整个系统的响应能力。
- 结论：Swap 的存在为内核提供了宝贵的决策数据，使其能更智能地判断何时应该触发 OOM Killer，而不是在物理内存刚耗尽时就鲁莽地“杀进程”。
3. 休眠到磁盘（Hibernation）
这是 Swap 的一个 必需性 功能。当您让电脑进入“休眠”状态时，系统的做法是：
- 将当前物理内存中的所有内容（包括所有打开的程序和文档状态）完整地写入到 Swap 空间。
- 然后切断电源。
- 下次启动时，引导程序会检查 Swap 区域，如果发现之前休眠保存的数据，就将其直接读回内存，从而让系统恢复到休眠前的精确状态。
- 重要提示：要实现休眠功能，您的 Swap 空间大小必须大于或等于您的物理内存容量。
4. 存放不活跃的内存页
即使在内存没有耗尽的情况下，内核也会策略性地使用 Swap 来优化内存使用效率。
- 工作原理：当一个应用程序（比如一个大型IDE）启动后，您最小化了它，很长一段时间不再使用。它所占用的内存就变成了“不活跃”的。内核可能会悄悄地将这部分内存数据交换到 Swap 空间，从而为 磁盘缓存 腾出更多物理内存。
- 好处：磁盘缓存（用于缓存频繁读写的文件数据）对系统性能提升巨大。用闲置的应用内存换来更大的磁盘缓存，通常会显著提升系统的整体响应速度和吞吐量。当您再次切换回那个应用时，系统会再把它从 Swap 换回内存，您只会感受到一次短暂的延迟，但系统在之前的很长时间里都运行得更快。
5. 提高内存利用率
在系统刚启动后，可能有很多内存处于空闲状态。内核的策略是“不用白不用”，它会用空闲内存来做磁盘缓存，从而提升性能。但内核也需要为未来可能的内存需求做准备。
- 工作原理：内核会提前将一些非常不常用的后台守护进程的内存页交换到 Swap 中。这样做的目的不是因为它需要这些内存，而是为了 提前做好准备。它清空了一部分物理内存，使其保持“可用”状态，一旦有新的应用程序需要大量内存，就可以立即分配，而无需等待现场进行交换操作。这是一种用空间（一点Swap空间）换时间（分配内存的速度）的策略。
总结与类比
您可以把物理内存（RAM）想象成 办公桌的桌面，而 Swap 是您身后的 文件柜。
- 桌面（RAM）：空间有限，但访问速度极快。您会把当前正在处理的文件和最常用的工具放在桌面上。
- 文件柜（Swap）：空间较大，但访问需要起身走过去，速度慢。您会把暂时不用的归档文件、参考书等放入文件柜。
作用对应：
- 内存溢出保护：当桌面堆满了，您会把一些暂时不看的文件先塞进文件柜，让桌面有空间处理新文件。
- 避免数据丢失：即使桌面满了，您也有地方存放文件，而不是直接把桌上的文件扔进垃圾桶（OOM Killer）。
- 休眠：下班时，把桌面上所有东西原封不动地收进文件柜，第二天再拿出来，桌面恢复原样。
- 优化效率：虽然某个项目档案偶尔会用到，但它大部分时间躺在文件柜里，让桌面空间可以留给更紧急的日常任务，整体工作效率更高。
现代实践建议
- 需要 Swap 吗？ 是的，几乎总是需要。即使物理内存很大（如 32GB），配置一个较小的 Swap（如 4GB）也是有益的，主要用于作用 2、4、5，以及防止极端情况下的内存溢出。
- Swap 应该多大？
- 传统规则：Swap = 2 × RAM。这在过去（RAM很小的时候）是合理的，但现在已过时。
- 现代通用建议：
- 桌面系统：如果 RAM ≥ 4GB，Swap 配置 2GB - 4GB 通常足够。如果要休眠，则 Swap ≥ RAM。
- 服务器：根据工作负载决定。
- 轻度使用：2GB - 4GB。
- 内存密集型（如数据库、虚拟化）：与 RAM 大小相当或更多，具体需测试。
- 极高内存服务器（如 128GB+）：可以配置较小的 Swap（如 4GB-8GB），主要起安全网的作用。
- Swappiness：Linux 提供了一个可调参数
/proc/sys/vm/swappiness，值从 0 到 100。它控制内核使用 Swap 的积极程度。- 默认值通常为 60。
- 值越高，内核越积极地使用 Swap。
- 值越低（如 10-20），内核会尽量避免使用 Swap，除非万不得已。这对于数据库服务器等希望尽可能避免磁盘I/O的场景很有用。
- 设置为 0：并不代表禁用 Swap！它只意味着“除非为了避免内存溢出，否则不要交换”。在极端内存压力下，交换仍然会发生。
总而言之，Swap 是 Linux 内存管理系统中的一个智能且重要的安全缓冲和性能优化机制，而不仅仅是简单的内存替代品。