Solaris性能监控的Swap空间管理

3/28/2005来源:Solaris教程人气:29268

随着电子商务如火如荼的开展,网站服务器的性能变得尤其重要。一旦服务器的能力不能满足用户的需要,就会对用户的服务大打折扣,那么就需要对服务器进行升级扩容。但是,有些时候只需对服务器进行一些适当的性能调整,便可以越过性能的瓶颈,大大提高服务器的吞吐能力,从而减少服务器升级的费用。 

本文介绍了在Solaris平台上Swap(交换)空间的基本概念、实现的原理以及对Swap(交换)空间进行监控的方法和调整的策略。 

什么是SWAP(交换)空间 

对于一般的Solaris系统管理员来说,很少会接触Swap(交换)空间,在他们看来Swap区只不过是磁盘上的一两个分区或是几个Swap(交换)文件,当系统没有足够的物理内存来处理当前进程的时候,就利用Swap(交换)空间作为虚拟内存的临时存储空间,这种说法从技术角度来说是没有错的,但Solaris在实现Swap时有其非常独特的地方。 

SWAP空间作用 

众所周知,现代操作系统都实现了“虚拟内存”这一技术,不但在功能上突破了物理内存的限制,使程序可以操纵大于实际物理内存的空间,更重要的是“虚拟内存”是隔离每个进程的安全保护网,使每个进程不受其他程序的干扰。 

Swap空间的作用可简单描述为:当系统的物理内存不够用的时候,就需要将物理内存中的一部分空间释放出来,以供当前运行的程序使用。那些被释放的空间可能来自一些很长时间没有什么操作的程序,这些被释放的空间被临时保存到Swap空间中,等到那些程序要运行时,再从Swap中恢复保存的数据到内存中。这样,系统总是在物理内存不够时,才进行Swap交换。这种现象对于计算机使用者是经常遇到的。 

有一点要声明的是,并不是所有从物理内存中交换出来的数据都会被放到Swap中(如果这样的话,Swap会不堪重负),有相当一部分的数据直接交换到文件系统。例如,有的程序会打开一些文件,对文件进行读写(其实每个程序都至少打开一个文件,那就是运行程序本身),当这些程序的内存空间需要交换出去时,文件部分的数据就没有必要放到Swap空间中了,如果是读文件操作,那么内存数据直接就释放了,不需要交换出来,因为下次需要时,直接从文件系统就能恢复;如果是写文件,只需要将变化的数据保存到文件中,以便恢复。但是那些用malloc(3C)和new函数生成的对象的数据则不同,需要Swap空间,因为它们在文件系统中没有相应的“储备”文件,因此被称为“匿名”(Anonymous)的内存数据,这类数据还包括堆栈中的一些状态和变量数据等,所以说,Swap空间是“匿名”数据的交换空间。 

Swap的配置对性能的影响 

太多的Swap空间会浪费磁盘的空间,而太少的Swap空间,系统则会发生错误。 

如果系统的物理内存用光了,你的系统就会跑得慢,但仍能运行;如果Swap空间用光了,那么系统就会发生错误。例如,Web服务器能根据不同的请求数量衍生出多个服务进程(或线程),如果Swap空间用完,则服务进程无法进动,通常会出现"application is out of memory"的错误,严重时会造成服务进程的死锁。因此Swap空间的分配是很重要的。 

通常情况下,Swap空间应大于或等于物理内存的大小,最小不应小于64M,通常Swap空间的大小应是物理内存的2-2.5倍(Solaris 2以上的版本有所变化,见下文)。但根据不同的应用,应有不同的配置:如果是小的桌面系统,只需要较小的Swap空间,而大的服务器系统则视情况不同需要不同大小的Swap空间。特别是数据库服务器和Web服务器会随着访问量的增加,对Swap 空间的要求也会增加,具体配置参见各自服务器产品的说明。 

另外,Swap分区的数量对性能也有很大的影响。因为Swap交换的操作是磁盘I/O的操作,如果有多个Swap交换区,Swap空间的分配会以轮流的方式操作于所有的Swap,这样会大大均衡I/O的负载,加快Swap交换的速度。如果只有一个交换区,所有的交换操作会使交换区变得很忙,使系统大多数时间位于等待状态,效率很低,用性能监视工具就会发现,此时的CPU并不很忙,而系统却慢,这说明,瓶颈在I/O上,依靠提高CPU的速度是解决不了问题的。 

性能监视 

Swap空间的分配固然很重要,而系统在运行时的性能监控却更加有价值,通过性能监视工具可以检查系统的各项性能指标,找到系统性能的瓶颈。本文只介绍一下在Solaris下和Swap相关的一些命令和用途。 

最常用的是Vmstat命令,在大多数Unix平台下都有此命令,此命令可以查看大多数性能的指标。 

另外使用swap -s 也能简单的查看当前swap资源的使用情况。例如: 
# swap -s 
total: 65896k bytes allocated + 56840k reserved = 122736k used, 1069456k available 

能够方便的看出swap空间的已用和未用资源的大小。应该使Swap保持30%的负载以下,才能保证系统的良好性能。 

Solaris中Swap的特点 

虚拟Swap空间 

本来Swap空间就是为虚拟内存服务的,现在Solaris的Swap空间也成为虚拟,这到底是怎么回事呢? 

让我们看一个例子就明白了,当在Solaris 2以前版本的Solaris(或其它Unix, 如linux)上编程时经常会出现一个问题: 

假设系统当前还有可用的内存空间为30M,而只剩下10M的Swap空间了,这时,如果有一个进程开始运行并企图执行Malloc(15*1024*1024)的命令(分配15M空间),这个进程会因为这个命令而失败。 

为什么呢?系统不是有30M可用的内存空间吗?原因在于:你的Swap空间不足,系统认为你在分配空间以后,没有能力(空间)在发生页面交换时,将这部分数据保存起来,因此认为你没有资格分配这块空间。这不是太不公平了吧!也许这15M空间根本不用交换,当前系统可是还有30M内存空间的富余啊! 

还有更不公平的呢?有些大型系统配备了海量的内存,1G或4G,配了这么多内存就是为了避免交换,提高运行速度,可是系统还要为这个系统分配并不需要的Swap空间,占用了大量磁盘资源。 

为了弥补这个缺陷,Sun为Solaris 2 以后的版本设计了虚拟Swap空间。所谓虚拟的Swap空间,概念其实很简单,swap空间再也不是单指硬盘的分区或文件。虚拟Swap空间包含两个部分:部分物理内存和传统上的Swap分区。经过适当的配置,可以使系统需要Swap空间时,先使用内存部分的swap空间,如果内存部分的swap空间不够,再使用磁盘部分的Swap空间。这样,也许你硬盘上的Swap空间很少得到使用了,甚至根本不需要Swap分区。 

Swap空间与TMPFS文件系统的关系 

你知道吗?虚拟Swap空间与 /tmp目录有相当大的关系。Sun在实现 
/tmp目录时,充分考虑了应用程序运行的效率。许多应用程序,特别是数据库服务都会频繁使用 
/tmp目录作为临时数据保存区,而Solaris将 
/tmp目录下的文件都放在内存中而不是硬盘里,这样会大大提高应用程序的效率。 

但是/tmp目录的空间是从系统虚拟空间里挤出来的,是虚拟Swap空间的一部分。如果说,你用完了/tmp空间,也就是用完了Swap空间,所以要小心监视系统的/tmp目录的使用情况,千万别用光了,否则系统会瘫痪!下面两点建议作为参考: 

1.在Mount /tmp目录时,使用(-o Size)选项来控制/tmp目录的大小。 

2.当使用编译器编译文件时,如果不想占用Swap空间,则用TMPDIR环境变量指向另外一个临时目录,而不是/tmp目录。 

有关Swap空间操作的系统命令 

增加Swap空间 

1.成为超级用户 $su - root 

2.创建Swap文件 #mkfile nnn[klblm] filename 
如:#mkfile 100m swapfile1 

3.激活Swap文件 
#/usr/sbin/swap -a /path/filename 
Swap文件必须以绝对路径来指定,filename指的是上一步创建的文件。 

4.现在新加的Swap文件已经起作用了,但系统重新启动以后,并不会记住前几步的操作。因此要在/etc/vfstab文件中记录文件的名字,和Swap类型,如: 
/path/filename - - Swap - no - 

5.效验Swap文件是否加上 /usr/sbin/swap -l 

删除多余的Swap空间 

1.成为超级用户 

2.使用swap -d 命令收回swap空间。 
#/usr/sbin/swap -d /path/filename 

3.编辑/etc/ufstab文件,去掉此Swap(交换)文件的实体。 

4.从文件系统中回收此文件。 
#rm swap-filename 

5.当然,如果此Swap(交换)空间不是一个文件,而是一个分区,则需创建一个新的文件系统,再挂接到原来的文件系统上。