前言
如何讓服務(wù)器響應(yīng)更快？如何避免應(yīng)用出現(xiàn)內(nèi)存不足的錯(cuò)誤？最簡(jiǎn)單的方法就是增加交換空間。Swap是存儲(chǔ)盤上的一塊自留地，操作系統(tǒng)可以在這里暫存一些內(nèi)存里放不下的東西。
這從某種程度上相當(dāng)于增加了服務(wù)器的可用內(nèi)存。雖然從swap讀寫比內(nèi)存慢，但總比沒有好，算是內(nèi)存不夠時(shí)的安全網(wǎng)。
如果沒有swap，則服務(wù)器一旦內(nèi)存不足，就會(huì)開始終止應(yīng)用以釋放內(nèi)存，甚至?xí)罎?，這會(huì)讓你丟失一些還沒來得及保存的數(shù)據(jù)，或者造成當(dāng)機(jī)。有些應(yīng)用明確要求系統(tǒng)配置swap以確保數(shù)據(jù)訪問的可靠性。
本文介紹如何在CentOS 7服務(wù)器上創(chuàng)建并啟用swap文件。
注：swap通常在傳統(tǒng)機(jī)械硬盤上表現(xiàn)更好，在SSD上使用swap可能會(huì)造成問題，尤其是硬件老化之后。所以，對(duì)于DigitalOcean以及其他使用基于SSD的云主機(jī)服務(wù)的用戶，我們不推薦啟用swap。這甚至?xí)绊懙礁愕奶摂M機(jī)共用宿主機(jī)的其他用戶。
對(duì)于DigitalOcean用戶，提升性能的最佳方法就是更新Droplet。通常來說，升級(jí)后的主機(jī)表現(xiàn)都會(huì)有所提升，并且更不容易受到硬件問題的影響。
準(zhǔn)備工作
首先，你需要一臺(tái)CentOS 7服務(wù)器，配置過具備sudo權(quán)限的非root用戶（配置過程可參考這個(gè)教程的第一到第四步驟）。
準(zhǔn)備就緒后，以該用戶名SSH到你的CentOS服務(wù)器上，準(zhǔn)備安裝swap文件。
檢查系統(tǒng)的Swap信息
首先我們需要檢查系統(tǒng)的存儲(chǔ)，看看是否已經(jīng)配置過swap。一個(gè)系統(tǒng)可以設(shè)置多個(gè)swap文件或分區(qū)，不過一般來說一個(gè)就夠了。
使用swapon命令可以檢查系統(tǒng)是否已經(jīng)配置過swap，這是一個(gè)通用的swap工具。使用-s標(biāo)簽可列出當(dāng)前存儲(chǔ)設(shè)備上的swap使用情況：
如果該命令沒有返回出結(jié)果，則代表該系統(tǒng)尚未配置過swap。
或者，我們也可以使用free工具來查看系統(tǒng)的整體內(nèi)存使用情況，這里可以看到內(nèi)存和swap的使用狀態(tài)（顯示單位為MB）：
free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 3953 315 3637 8 11 107
-/+ buffers/cache: 196 3756
Swap: 0 0 4095
這里可以看到我們這個(gè)系統(tǒng)的total swap空間為0，即沒有配置過swap。這與我們?cè)趕wapon里看到的結(jié)果相符合。
檢查可用的存儲(chǔ)空間
通常，我們建立一個(gè)單獨(dú)的分區(qū)作為swap。然而有時(shí)候由于硬件或軟件的限制，新建分區(qū)的方式無法實(shí)現(xiàn)，這種情況下就可以建立一個(gè)swap文件來實(shí)現(xiàn)同樣的功能。
開始之前，先檢查一下磁盤的可用空間。輸入如下指令：
df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/vda1 59G 1.5G 55G 3% / devtmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev/shm tmpfs 2.0G 8.3M 2.0G 1% /run tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /sys/fs/cgroup
這里的-h標(biāo)記是為了告訴dh將信息輸出為對(duì)人類友好的格式，比如以MB或GB為單位輸出空間使用和空余情況，而不是直接輸出內(nèi)存塊的個(gè)數(shù)。
從第一行可以看到我們的存儲(chǔ)分區(qū)上還有59GB的空間剩余，這足夠我們操作了。（我這是一臺(tái)中等規(guī)模的新建云主機(jī)，每個(gè)人的情況可能有很大不同。）
合適的swap空間是多大？關(guān)于這個(gè)問題有很多種選擇，這取決于你的應(yīng)用需求和你個(gè)人的偏好。一般來說，內(nèi)存容量的兩倍就是個(gè)不錯(cuò)的起點(diǎn)。
我的系統(tǒng)內(nèi)存有4GB，如果設(shè)置8GB的swap會(huì)占據(jù)太多空間，所以我決定只設(shè)置4GB就好。
創(chuàng)建Swap文件
接下來我們將在文件系統(tǒng)上創(chuàng)建swap文件。我們要在根目錄（/）下創(chuàng)建一個(gè)名叫swapfile的文件，當(dāng)然你也可以選擇你喜歡的文件名。該文件分配的空間將等于我們需要的swap空間。
最快捷的創(chuàng)建方式是fallocate命令，該命令能夠創(chuàng)建一個(gè)預(yù)分配指定大小空間的文件。輸入如下指令創(chuàng)建一個(gè)4GB的文件：
sudo fallocate -l 4G /swapfile
輸入密碼后，該swap文件將立即創(chuàng)建完畢。我們可以用ls命令檢查文件大?。?/p>
ls -lh /swapfile -rw-r--r-- 1 root root 4.0G Oct 30 11:00 /swapfile
至此，我們的swap文件就創(chuàng)建完畢了。
啟用Swap文件
現(xiàn)在我們已經(jīng)有了swap文件，但系統(tǒng)還不知道應(yīng)該使用該文件作為swap，這就需要我們告知系統(tǒng)將該文件格式化為swap并啟用起來。
首先我們需要更改swap文件的權(quán)限，確保只有root才可讀，否則會(huì)有很大的安全隱患。使用chmod命令進(jìn)行權(quán)限操作：
如此，該文件的讀寫都只有root才能操作。使用ls -lh命令檢查一下：
ls -lh /swapfile -rw------- 1 root root 4.0G Oct 30 11:00 /swapfile
然后，使用如下命令告知系統(tǒng)將該文件用于swap：
sudo mkswap /swapfile Setting up swapspace version 1, size = 4194300 KiB no label, UUID=b99230bb-21af-47bc-8c37-de41129c39bf
現(xiàn)在，這個(gè)swap文件就可以作為swap空間使用了。輸入如下命令開始使用該swap：
我們可以輸入如下命令來確認(rèn)一下設(shè)置是否已經(jīng)生效：
swapon -s Filename Type Size Used Priority /swapfile file 4194300 0 -1
可以看到返回的結(jié)果中已經(jīng)有我們剛才設(shè)置的swap。再使用free工具確認(rèn)一下：
free -m total used free shared buffers cached Mem: 3953 315 3637 8 11 107 -/+ buffers/cache: 196 3756 Swap: 4095 0 4095
至此，我們的swap已經(jīng)設(shè)置完畢，操作系統(tǒng)會(huì)在需要的時(shí)候使用它。
使Swap文件永久生效
至此我們已經(jīng)在系統(tǒng)中啟用了swap文件，然而一旦系統(tǒng)重啟后，服務(wù)器還不能自動(dòng)啟用該文件。要讓系統(tǒng)在重啟后自動(dòng)生效swap，我們可以通過修改fstab文件來實(shí)現(xiàn)（這是一個(gè)管理文件系統(tǒng)和分區(qū)的表）。
用sudo權(quán)限打開該文件編輯：
在文件末尾加入下面這行內(nèi)容，告訴操作系統(tǒng)自動(dòng)使用剛才創(chuàng)建的swap文件：
/swapfile swap swap sw 0 0
添加完畢后，保存退出。以后服務(wù)器每次重啟都會(huì)檢查該文件并自動(dòng)啟用swap。
更改Swap配置（可選）
有幾個(gè)涉及swap的選項(xiàng)可能會(huì)影響到系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。大部分情況下這些選項(xiàng)是可選的，具體要修改成什么樣則取決于你的應(yīng)用需求以及個(gè)人偏好。
Swappiness
swappiness參數(shù)決定了系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從內(nèi)存交換到swap空間的頻率，數(shù)值設(shè)置在0到100之間，代表系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從內(nèi)存交換到swap空間的力度。
該數(shù)值越接近于0，系統(tǒng)越傾向于不進(jìn)行swap，僅在必要的時(shí)候進(jìn)行swap操作。由于swap要比內(nèi)存慢很多，因此減少對(duì)swap的依賴意味著更高的系統(tǒng)性能。
該數(shù)值越接近于100，系統(tǒng)越傾向于多進(jìn)行swap。有些應(yīng)用的內(nèi)存使用習(xí)慣更適合于這種情況，這也于服務(wù)器的用途有關(guān)。
輸入如下命令查看當(dāng)前的swappiness數(shù)值：
cat /proc/sys/vm/swappiness 30
CentOS 7默認(rèn)設(shè)置了30的swappiness，這對(duì)于大部分桌面系統(tǒng)和本地服務(wù)器是比較中庸的數(shù)值。對(duì)于VPS系統(tǒng)而言，可能接近于0的值是更加合適的。
使用sysctl命令可以修改swappiness。比如將swappiness設(shè)為10：
sudo sysctl vm.swappiness=10 vm.swappiness = 10
本次修改將一直生效到下次重啟前。如果希望永久修改該數(shù)值，則需要編輯sysctl配置文件：
sudo nano /etc/sysctl.conf
將以下內(nèi)容粘貼到文件末尾：
編輯完成后，保存退出，之后服務(wù)器每次重啟的時(shí)候會(huì)將swappiness設(shè)置為該值。
緩存壓力（Cache Pressure ）
另一個(gè)可以考慮更改的配置項(xiàng)是vfs_cache_pressure，該配置項(xiàng)涉及特殊文件系統(tǒng)元文件條目的存儲(chǔ)。對(duì)此類信息的頻繁讀取是非常消耗性能的，所以延長(zhǎng)其在緩存的保存時(shí)間可以提升系統(tǒng)的性能。
通過proc文件系統(tǒng)查看緩存壓力的當(dāng)前設(shè)定值：
cat /proc/sys/vm/vfs_cache_pressure 100
這個(gè)數(shù)值是比較高的，意味著系統(tǒng)從緩存中移除inode信息的速度比較快。一個(gè)保守一些的數(shù)值是50，使用sysctl命令進(jìn)行設(shè)置：
sudo sysctl vm.vfs_cache_pressure=50 vm.vfs_cache_pressure = 50
這條命令僅在重啟前有效。要讓該設(shè)置永久有效，需要編輯sysctl配置文件：
sudo nano /etc/sysctl.conf
在文件末尾添加如下內(nèi)容：
vm.vfs_cache_pressure = 50
保存退出，服務(wù)器就會(huì)在每次重啟后都自動(dòng)將緩存壓力設(shè)置為50了。
總結(jié)
至此，我們的系統(tǒng)內(nèi)存就獲得了一些喘氣的空間。有了swap空間可以有效避免一些常見的問題。
如果你仍然會(huì)遇到內(nèi)存不足（OOM，out of memory）的錯(cuò)誤信息，或者你的系統(tǒng)不能運(yùn)行你需要的應(yīng)用，那么最好的方法是優(yōu)化你的應(yīng)用配置或者升級(jí)你的服務(wù)器，不過配置swap空間也不失為一個(gè)靈活的節(jié)省方案。
