Solaris性能監(jiān)控的Swap空間管理
2024-07-26 00:30:00
供稿：網(wǎng)友
隨著電子商務(wù)如火如荼的開展，網(wǎng)站服務(wù)器的性能變得尤其重要。一旦服務(wù)器的能力不能滿足用戶的需要，就會(huì)對(duì)用戶的服務(wù)大打折扣，那么就需要對(duì)服務(wù)器進(jìn)行升級(jí)擴(kuò)容。但是，有些時(shí)候只需對(duì)服務(wù)器進(jìn)行一些適當(dāng)?shù)男阅苷{(diào)整，便可以越過性能的瓶頸，大大提高服務(wù)器的吞吐能力，從而減少服務(wù)器升級(jí)的費(fèi)用。
本文介紹了在Solaris平臺(tái)上Swap（交換）空間的基本概念、實(shí)現(xiàn)的原理以及對(duì)Swap（交換）空間進(jìn)行監(jiān)控的方法和調(diào)整的策略。
什么是SWAP（交換）空間
對(duì)于一般的Solaris系統(tǒng)管理員來說，很少會(huì)接觸Swap（交換）空間，在他們看來Swap區(qū)只不過是磁盤上的一兩個(gè)分區(qū)或是幾個(gè)Swap（交換）文件，當(dāng)系統(tǒng)沒有足夠的物理內(nèi)存來處理當(dāng)前進(jìn)程的時(shí)候，就利用Swap（交換）空間作為虛擬內(nèi)存的臨時(shí)存儲(chǔ)空間，這種說法從技術(shù)角度來說是沒有錯(cuò)的，但Solaris在實(shí)現(xiàn)Swap時(shí)有其非常獨(dú)特的地方。
SWAP空間作用
眾所周知，現(xiàn)代操作系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)了“虛擬內(nèi)存”這一技術(shù)，不但在功能上突破了物理內(nèi)存的限制，使程序可以操縱大于實(shí)際物理內(nèi)存的空間，更重要的是“虛擬內(nèi)存”是隔離每個(gè)進(jìn)程的安全保護(hù)網(wǎng)，使每個(gè)進(jìn)程不受其他程序的干擾。
Swap空間的作用可簡(jiǎn)單描述為：當(dāng)系統(tǒng)的物理內(nèi)存不夠用的時(shí)候，就需要將物理內(nèi)存中的一部分空間釋放出來，以供當(dāng)前運(yùn)行的程序使用。那些被釋放的空間可能來自一些很長(zhǎng)時(shí)間沒有什么操作的程序，這些被釋放的空間被臨時(shí)保存到Swap空間中，等到那些程序要運(yùn)行時(shí)，再從Swap中恢復(fù)保存的數(shù)據(jù)到內(nèi)存中。這樣，系統(tǒng)總是在物理內(nèi)存不夠時(shí)，才進(jìn)行Swap交換。這種現(xiàn)象對(duì)于計(jì)算機(jī)使用者是經(jīng)常遇到的。
有一點(diǎn)要聲明的是，并不是所有從物理內(nèi)存中交換出來的數(shù)據(jù)都會(huì)被放到Swap中（如果這樣的話，Swap會(huì)不堪重負(fù)），有相當(dāng)一部分的數(shù)據(jù)直接交換到文件系統(tǒng)。例如，有的程序會(huì)打開一些文件，對(duì)文件進(jìn)行讀寫(其實(shí)每個(gè)程序都至少打開一個(gè)文件，那就是運(yùn)行程序本身)，當(dāng)這些程序的內(nèi)存空間需要交換出去時(shí)，文件部分的數(shù)據(jù)就沒有必要放到Swap空間中了，如果是讀文件操作，那么內(nèi)存數(shù)據(jù)直接就釋放了，不需要交換出來，因?yàn)橄麓涡枰獣r(shí)，直接從文件系統(tǒng)就能恢復(fù);如果是寫文件，只需要將變化的數(shù)據(jù)保存到文件中，以便恢復(fù)。但是那些用malloc(3C)和new函數(shù)生成的對(duì)象的數(shù)據(jù)則不同，需要Swap空間，因?yàn)樗鼈冊(cè)谖募到y(tǒng)中沒有相應(yīng)的“儲(chǔ)備”文件，因此被稱為“匿名”(Anonymous)的內(nèi)存數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)還包括堆棧中的一些狀態(tài)和變量數(shù)據(jù)等，所以說，Swap空間是“匿名”數(shù)據(jù)的交換空間。
Swap的配置對(duì)性能的影響
太多的Swap空間會(huì)浪費(fèi)磁盤的空間，而太少的Swap空間，系統(tǒng)則會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。
如果系統(tǒng)的物理內(nèi)存用光了，你的系統(tǒng)就會(huì)跑得慢，但仍能運(yùn)行；如果Swap空間用光了，那么系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。例如，Web服務(wù)器能根據(jù)不同的請(qǐng)求數(shù)量衍生出多個(gè)服務(wù)進(jìn)程(或線程)，如果Swap空間用完，則服務(wù)進(jìn)程無法進(jìn)動(dòng)，通常會(huì)出現(xiàn)"application is out of memory"的錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成服務(wù)進(jìn)程的死鎖。因此Swap空間的分配是很重要的。
通常情況下，Swap空間應(yīng)大于或等于物理內(nèi)存的大小，最小不應(yīng)小于64M，通常Swap空間的大小應(yīng)是物理內(nèi)存的2－2.5倍(Solaris 2以上的版本有所變化，見下文)。但根據(jù)不同的應(yīng)用，應(yīng)有不同的配置：如果是小的桌面系統(tǒng)，只需要較小的Swap空間，而大的服務(wù)器系統(tǒng)則視情況不同需要不同大小的Swap空間。特別是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和Web服務(wù)器會(huì)隨著訪問量的增加，對(duì)Swap 空間的要求也會(huì)增加，具體配置參見各自服務(wù)器產(chǎn)品的說明。
另外，Swap分區(qū)的數(shù)量對(duì)性能也有很大的影響。因?yàn)镾wap交換的操作是磁盤I/O的操作，如果有多個(gè)Swap交換區(qū)，Swap空間的分配會(huì)以輪流的方式操作于所有的Swap，這樣會(huì)大大均衡I/O的負(fù)載，加快Swap交換的速度。如果只有一個(gè)交換區(qū)，所有的交換操作會(huì)使交換區(qū)變得很忙，使系統(tǒng)大多數(shù)時(shí)間位于等待狀態(tài)，效率很低，用性能監(jiān)視工具就會(huì)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)的CPU并不很忙，而系統(tǒng)卻慢，這說明，瓶頸在I/O上，依靠提高CPU的速度是解決不了問題的。
性能監(jiān)視
Swap空間的分配固然很重要，而系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的性能監(jiān)控卻更加有價(jià)值，通過性能監(jiān)視工具可以檢查系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，找到系統(tǒng)性能的瓶頸。本文只介紹一下在Solaris下和Swap相關(guān)的一些命令和用途。
最常用的是Vmstat命令，在大多數(shù)Unix平臺(tái)下都有此命令，此命令可以查看大多數(shù)性能的指標(biāo)。
另外使用swap －s 也能簡(jiǎn)單的查看當(dāng)前swap資源的使用情況。例如：
＃ swap －s
total: 65896k bytes allocated ＋ 56840k reserved = 122736k used, 1069456k available
能夠方便的看出swap空間的已用和未用資源的大小。應(yīng)該使Swap保持30％的負(fù)載以下，才能保證系統(tǒng)的良好性能。
Solaris中Swap的特點(diǎn)
虛擬Swap空間
本來Swap空間就是為虛擬內(nèi)存服務(wù)的，現(xiàn)在Solaris的Swap空間也成為虛擬，這到底是怎么回事呢？
讓我們看一個(gè)例子就明白了，當(dāng)在Solaris 2以前版本的Solaris(或其它Unix， 如linux)上編程時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題：
假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前還有可用的內(nèi)存空間為30M，而只剩下10M的Swap空間了，這時(shí)，如果有一個(gè)進(jìn)程開始運(yùn)行并企圖執(zhí)行Malloc(15＊1024＊1024)的命令(分配15M空間)，這個(gè)進(jìn)程會(huì)因?yàn)檫@個(gè)命令而失敗。
為什么呢？系統(tǒng)不是有30M可用的內(nèi)存空間嗎？原因在于：你的Swap空間不足，系統(tǒng)認(rèn)為你在分配空間以后，沒有能力(空間)在發(fā)生頁面交換時(shí)，將這部分?jǐn)?shù)據(jù)保存起來，因此認(rèn)為你沒有資格分配這塊空間。這不是太不公平了吧！也許這15M空間根本不用交換，當(dāng)前系統(tǒng)可是還有30M內(nèi)存空間的富余啊!
還有更不公平的呢?有些大型系統(tǒng)配備了海量的內(nèi)存，1G或4G，配了這么多內(nèi)存就是為了避免交換，提高運(yùn)行速度，可是系統(tǒng)還要為這個(gè)系統(tǒng)分配并不需要的Swap空間，占用了大量磁盤資源。
為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，Sun為Solaris 2 以后的版本設(shè)計(jì)了虛擬Swap空間。所謂虛擬的Swap空間，概念其實(shí)很簡(jiǎn)單，swap空間再也不是單指硬盤的分區(qū)或文件。虛擬Swap空間包含兩個(gè)部分：部分物理內(nèi)存和傳統(tǒng)上的Swap分區(qū)。經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐渲茫梢允瓜到y(tǒng)需要Swap空間時(shí)，先使用內(nèi)存部分的swap空間，如果內(nèi)存部分的swap空間不夠，再使用磁盤部分的Swap空間。這樣，也許你硬盤上的Swap空間很少得到使用了，甚至根本不需要Swap分區(qū)。
Swap空間與TMPFS文件系統(tǒng)的關(guān)系
你知道嗎？虛擬Swap空間與 /tmp目錄有相當(dāng)大的關(guān)系。Sun在實(shí)現(xiàn)
/tmp目錄時(shí)，充分考慮了應(yīng)用程序運(yùn)行的效率。許多應(yīng)用程序，特別是數(shù)據(jù)庫服務(wù)都會(huì)頻繁使用
/tmp目錄作為臨時(shí)數(shù)據(jù)保存區(qū)，而Solaris將
/tmp目錄下的文件都放在內(nèi)存中而不是硬盤里，這樣會(huì)大大提高應(yīng)用程序的效率。
但是/tmp目錄的空間是從系統(tǒng)虛擬空間里擠出來的，是虛擬Swap空間的一部分。如果說，你用完了/tmp空間，也就是用完了Swap空間，所以要小心監(jiān)視系統(tǒng)的/tmp目錄的使用情況，千萬別用光了，否則系統(tǒng)會(huì)癱瘓!下面兩點(diǎn)建議作為參考：
1.在Mount /tmp目錄時(shí)，使用(－o Size)選項(xiàng)來控制/tmp目錄的大小。
2.當(dāng)使用編譯器編譯文件時(shí)，如果不想占用Swap空間，則用TMPDIR環(huán)境變量指向另外一個(gè)臨時(shí)目錄，而不是/tmp目錄。
有關(guān)Swap空間操作的系統(tǒng)命令
增加Swap空間
1.成為超級(jí)用戶 ＄su － root
2.創(chuàng)建Swap文件 ＃mkfile nnn[klblm] filename
如：＃mkfile 100m swapfile1
3.激活Swap文件
＃/usr/sbin/swap －a /path/filename
Swap文件必須以絕對(duì)路徑來指定，filename指的是上一步創(chuàng)建的文件。
4.現(xiàn)在新加的Swap文件已經(jīng)起作用了，但系統(tǒng)重新啟動(dòng)以后，并不會(huì)記住前幾步的操作。因此要在/etc/vfstab文件中記錄文件的名字，和Swap類型，如：
/path/filename － － Swap － no －
5.效驗(yàn)Swap文件是否加上 /usr/sbin/swap －l
刪除多余的Swap空間
1.成為超級(jí)用戶
2.使用swap －d 命令收回swap空間。
＃/usr/sbin/swap －d /path/filename
3.編輯/etc/ufstab文件，去掉此Swap(交換)文件的實(shí)體。
4.從文件系統(tǒng)中回收此文件。
＃rm swap－filename
5.當(dāng)然，如果此Swap(交換)空間不是一個(gè)文件，而是一個(gè)分區(qū)，則需創(chuàng)建一個(gè)新的文件系統(tǒng)，再掛接到原來的文件系統(tǒng)上。
