10.19 Linux虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存

我們都知道，直接從內(nèi)存讀寫數(shù)據(jù)要比從硬盤讀寫數(shù)據(jù)快得多，因此更希望所有數(shù)據(jù)的讀取和寫入都在內(nèi)存中完成，然而內(nèi)存是有限的，這樣就引出了物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的概念。

物理內(nèi)存就是系統(tǒng)硬件提供的內(nèi)存大小，是真正的內(nèi)存。相對于物理內(nèi)存，在 linux 下還有一個虛擬內(nèi)存的概念，虛擬內(nèi)存是為了滿足物理內(nèi)存的不足而提出的策略，它是利用磁盤空間虛擬出的一塊邏輯內(nèi)存。用作虛擬內(nèi)存的磁盤空間被稱為交換空間（又稱 swap 空間）。

作為物理內(nèi)存的擴(kuò)展，Linux 會在物理內(nèi)存不足時(shí)，使用交換分區(qū)的虛擬內(nèi)存，更詳細(xì)地說，就是內(nèi)核會將暫時(shí)不用的內(nèi)存塊信息寫到交換空間，這樣一來，物理內(nèi)存得到了釋放，這塊內(nèi)存就可以用于其他目的，當(dāng)需要用到原始的內(nèi)容時(shí)，這些信息會被重新從交換空間讀入物理內(nèi)存。

Linux 的內(nèi)存管理采取的是分頁存取機(jī)制，為了保證物理內(nèi)存能得到充分的利用，內(nèi)核會在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑽锢韮?nèi)存中不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)塊自動交換到虛擬內(nèi)存中，而將經(jīng)常使用的信息保留到物理內(nèi)存。

要深入了解 Linux 內(nèi)存運(yùn)行機(jī)制，需要知道下面提到的幾個方面：

首先，Linux 系統(tǒng)會不時(shí)地進(jìn)行頁面交換操作，以保持盡可能多的空閑物理內(nèi)存，即使并沒有什么事情需要內(nèi)存，Linux 也會交換出暫時(shí)不用的內(nèi)存頁面，因?yàn)檫@樣可以大大節(jié)省等待交換所需的時(shí)間。

其次，Linux 進(jìn)行頁面交換是有條件的，不是所有頁面在不用時(shí)都交換到虛擬內(nèi)存，Linux 內(nèi)核根據(jù)“最近最經(jīng)常使用”算法，僅僅將一些不經(jīng)常使用的頁面文件交換到虛擬內(nèi)存。

有時(shí)我們會看到這么一個現(xiàn)象，Linux 物理內(nèi)存還有很多，但是交換空間也使用了很多，其實(shí)這并不奇怪。例如，一個占用很大內(nèi)存的進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，需要耗費(fèi)很多內(nèi)存資源，此時(shí)就會有一些不常用頁面文件被交換到虛擬內(nèi)存中，但后來這個占用很多內(nèi)存資源的進(jìn)程結(jié)束并釋放了很多內(nèi)存時(shí)，剛才被交換出去的頁面文件并不會自動交換進(jìn)物理內(nèi)存（除非有這個必要），那么此時(shí)系統(tǒng)物理內(nèi)存就會空閑很多，同時(shí)交換空間也在被使用，就出現(xiàn)了剛才所說的現(xiàn)象了。

最后，交換空間的頁面在使用時(shí)會首先被交換到物理內(nèi)存，如果此時(shí)沒有足夠的物理內(nèi)存來容納這些頁面，它們又會被馬上交換出去，如此一來，虛擬內(nèi)存中可能沒有足夠的空間來存儲這些交換頁面，最終會導(dǎo)致 Linux 出現(xiàn)假死機(jī)、服務(wù)異常等問題。Linux 雖然可以在一段時(shí)間內(nèi)自行恢復(fù)，但是恢復(fù)后的系統(tǒng)己經(jīng)基本不可用了。

因此，合理規(guī)劃和設(shè)計(jì) Linux 內(nèi)存的使用是非常重要的，關(guān)于物理內(nèi)存和交換空間的大小設(shè)置問題，取決于實(shí)際所用的硬盤大小，但大致遵循這樣一個基本原則：

如果內(nèi)存較小（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，物理內(nèi)存小于 4GB），一般設(shè)置 swap 分區(qū)大小為內(nèi)存的 2 倍；

如果物理內(nèi)存大于 4GB，而小于 16GB，可以設(shè)置 swap 分區(qū)大小等于物理內(nèi)存；

如果內(nèi)存大小在 16GB 以上，可以設(shè)置 swap 為 0，但并不建議這么做，因?yàn)樵O(shè)置一定大小的 swap 分區(qū)是有一定作用的。

Linux 虛擬化

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