内存交换空间(swap)
内存交换空间(swap)
swap是磁盘上的一块区域，是一种增加系统虚拟内存(磁盘空间充当内存)的特殊分区或文件。当系统的物理内存(RAM)不足以满足应用程序的运行需求时，Linux内核会使用swap临时存储不活跃的内存页，从而释放出物理内存供活跃进程使用。
swap的原理
swap的原理是基于操作系统的分页机制，它允许系统将不常使用的内存页(pages)暂时移动到硬盘上，从而释放物理内存(RAM)供其他更活跃的进程使用。
1.分页机制:操作系统将物理内存和虚拟内存划分为固定大小的页，通常是4KB。每个进程都有自己的虚拟地址空间，这个空间也被划分为页。
2.页表:操作系统维护一个页表，记录了哪些虚拟页映射到物理页框。页表还包含了每个页的访问权限和其他信息。
3.内存不足:当系统物理内存不足以满足所有进程的需求时，操作系统需要决定哪些页可以暂时移出内存。
4.交换出去:选择一些不常使用的页，将他们写入到硬盘上的swap空间。这个过程称为"换出"(swapping out)或"页面置换"(paging out)。
5.更新页表:操作系统更新页表，标记已经交换出去的页，并将这些页从物理内存中移除。
6.请求页面:当进程访问一个已经被交换出去的页时，会发生"缺页中断"。
7.交换进来:操作系统查找空闲的物理页，或者选择另一个页换出，为所需的页腾出空间。然后从swap空间中读取所需的页到新的物理页框中，并更新页表。这个过程称为"换入"(swapping in)或"页面调入"(paging in)。
8.重复上述过程:随着进程的运行，内存页会在swap空间和物理内存之间不断交换，以满足系统的内存需求。
swap空间的使用会有一定的性能开销，因为硬盘的读写速度远低于内存的读写速度。因此swap视为物理内存的补充，而非替代品。理想情况下，系统的物理内存足够大，以至于swap空间很少被使用。但当物理内存紧张时，swap是一个重要的机制，可以防止系统因内存不足而崩溃。
swap的使用场景
- 内存不足时: 当系统的物理内存(RAM)不足以支持所有运行中的进程和应用程序时，swap空间被用来临时存储不活跃的内存页，从而释放物理内存供其他活跃的进程使用。swap可以作为最后一道防线，防止系统因内存溢出而崩溃。即使物理内存耗尽，系统仍然可以运行，尽管性能会受到影响。
- 系统休眠与恢复: 当系统进入休眠状态时，内存中的内容通常会被写入硬盘上的休眠文件中。在系统恢复时，这些内容会从硬盘读取会内存。虽然不是swap直接使用的场景，但swap空间可以用来临时存储数据，来优化这一过程。
swap相关命令
查看系统的内存和交换空间(swap)的使用情况
free -h
查看交换空间(swap)的详细信息
swapon --show
swap内存释放(需要保证内存剩余量要大于等于swap使用量，否则会宕机)
根据内存机制，swap分区释放后，所有存放在swap分区的文件会转存到物理内存中，通过先关闭swap，之后再开启swap
关闭swap: swapoff -a
开启swap: swapon -a
