論HPUX 系統交換與偽交換

（1.北京宇信易誠科技有限公司，北京 100000；2.北京博輝在線科技發展有限公司，北京 100000）

正如其他版本的Unix 一樣，HP-UX也使用Virtual Memory 將進程加載到內存中。簡單來講，Virtual Memory 由兩部分組成，物理內存，即RAM 和swap。物理內存是程序運行所在的位置，swap 是“交換”。Swap 設備通常屬于物理硬件驅動器。Swap 允許進程的總數超過物理RAM 的數量，而且可以根據需要進行分配。產生(Spawn)進程時，Kernel 將檢查虛擬內存，看看該進程是否可以直接加載到物理內存中。該Kernel 還會進行檢查，以確保該進程能夠節省swap 區域中的空間。如果兩個測試均失敗，該進程則不會產生，將被終止。生成的錯誤消息為malloc 或fork失敗。所有進程都必須能夠節省swap 區域中的空間。要保留足夠的可用物理內存，以便進程運行，有一個被稱為vhand 的daemon 會掃描Kernel 中的所有進程表，查找尚未使用過的數據頁。如果vhand 發現了任何“非活動”頁，vhand 就會將這些頁移動到swap 區域。如果可用內存下降至太低，另一個被稱為swapper 的daemon則會刪除或swap 出整個進程。Swapper 將繼續將進程從物理內存推入swap 區域，直到可用內存增加。當系統進行swap 時，該swapper 進程非常活躍。在HP-UX 11.x版本中，不會swap 出整個進程，而只是swap 部分進程。Swap 的部分進程稱為已分頁。

如果系統上沒有配置足夠的swap，系統性能則可能會受到很大的影響。有些影響是，系統可能無法訪問系統上安裝的所有物理內存。只有在Swap 區域的可用空間多到可用于進程的情況下，Kernel 才允許產生進程。應用程序也依賴于swap，如果沒有配置足夠的swap，則生成與內存相關的錯誤消息，如malloc 或fork 失敗。如果系統無須將進程從物理內存swap 到swap 區域，則將執行附加磁盤I/O。該Kernel 還將使用附加資源來監視內存并處理進程到swap 設備的移動。這種附加開銷將降低系統性能。如果這一問題非常嚴重，系統則可使用所有CPU 或進程管理的其他資源。一旦系統達到此狀態，則稱為Thrashing。

用于swap 的磁盤區或者logical volume 稱為設備swap。默認情況下，安裝了操作系統的情況下(/dev/vg00/lvol2)，系統至少會配置一個區域的設備swap。設備swap 就是一個logical volume 或者一個磁盤區，是為系統提供用于swap 的。類似bdf 的命令不會顯示系統上的swap，但是swapinfo 命令會顯示。設備swap 可以配置在系統上的任意volume group 上。涉及到性能問題時，最提倡使用logical volume，當系統需要附加swap 時應首先配置logical volume。設備swap 也包括兩個術語，第一個是主swap。此swap 設備應為/dev/vg00/lvol2，是在安裝操作系統時創建的。主swap 只能位于引導驅動器上。任何附加設備swap 都稱為次swap。次swap 設備可以配置在任何volume group 上。

文件系統swap 使系統管理員能夠在所有磁盤空間均已分配給文件系統的情況下，向系統添加更多的swap。使用文件系統swap，您可以設置和配置文件系統中可用的空間。當您分配文件系統swap 時，該系統會創建一個目錄，稱為paging，并會在該paging 目錄中創建swap 文件。當且僅當系統開始向該swap 區域進行swap時，系統才會執行到這些文件的寫入。系統性能將會因維護文件系統swap 而受到影響。這是因為，操作系統已經從物理內存刪除了頁，然后將其以小塊的形式寫入文件。如果系統只需要文件系統swap 用于保留空間，系統的性能就不會受到影響。文件系統swap 應該僅用作swap 問題的臨時解決方案。一旦向系統中添加了附加驅動器，文件系統swap 就應盡快刪除。由于性能方面的原因，我們建議將文件系統swap 區域的優先級設成高于設備swap。

Pseudo swap 是該規則的例外。Pseudo swap 可使系統管理員利用具有較大物理ram 的系統，而無須配置較大的swap 區域。Pseudo swap不是設備swap 的替代品，而是swap 的增強。當系統引導時，會計算pseudo swap 的數量。此計算是75%的物理內存，此值是不可調整內核參數。該Kernel 會此增強看作是產生新進程時可以分配的附加swap區域。系統只會將pseudo swap 用作保留空間，而不會將進程分頁進出pseudo swap。如果進程需要分頁出物理內存，Kernel 則會swap 到設備或文件系統swap。Pseudo swap 默認情況下處于打開狀態，將內核參數swapmem_on 改為off，即可關閉。

下面是使用pseudo swap 的優點示例。假設我們有一個系統，它有1GB 的物理RAM。要使操作系統能夠使用所有內存，操作系統至少需要1GB 的swap。系統管理員為swap 配置了1GB 的logical volume。另外，系統管理員還保持pseudo swap 處于啟用狀態。當系統引導時，它會將75%的物理內存配置成pseudo swap。我們大約有750(1000*.75)M 的附加swap用于該系統?，F在系統的swap 總數為1.75GB，或2.75GB 的虛擬內存。Pseudo swap 不會增大swap 的總數。Kernel 會將該系統視為具有1.75GB 的swap，并將按照系統配置了1.75GB 設備swap 的方式使用swap。但是，只配置了1GB 的設備swap。

由于pseudo swap 會增加系統上的swap 總數，所以有些系統管理員可能想減少設備swap 的數量，并將該空間用于數據。在有些情況下，系統管理員可以執行此操作。此外，系統管理員還需要規劃轉儲空間。此轉儲空間用于系統寫入系統崩潰。默認情況下，主swap(/dev/vg00/lvol2)既用于swap 也用于轉儲。在11.0 及以上版本中，不再需要將swap/轉儲空間與物理內存的比例配置為1:1。

使用swapinfo 命令，系統管理員即可看到配置了多少swap，有多少swap 是用于進程的，甚至有多少swap 正處于活動狀態，且可用于swap 的進程。下面是一個示例:

此輸出顯示了此系統上配置的設備swap(dev)、文件系統 swap(localfs)和 pseudo swap(memory)。我要指出的第一個點是total 行。從左到右，您可以快速了解系統上正在如何執行swap。在Mb Avail 列下面，它顯示此系統總共配置了279M 的swap。在配置的279M 中，130M 正在使用。我的意思是說，如果swap 用于保留或分頁時，total 行不會顯示。130M 正在用于“某些內容”，剩下149M 的swap 未在使用。PctUsed列只顯示了已在使用的swap 百分比。

"memory"行顯示pseudo swap 用量，這是所有swapinfo 輸出中最令人困惑的地方。從此示例中可以看出，總共配置了91M 的pseudo swap，其中，68M 的pseudo swap 正在由內存中運行的進程使用。剩下未使用的pseudo swap 是23M。之所以令人困惑，其中的一個原因是pseudo swap使用不會像設備swap 和文件系統swap 那樣降低系統性能。換句話說，無論使用3%還是99%的pseudo swap，系統性能都是一樣的。在查看swapinfo 時，我們通常建議忽略"memory"行。

"reserve"行僅涉及我們用于保留設備和文件系統swap 區域中進程的swap 數量。

"localfs"行顯示的一些信息說明了，對于/var 上配置的文件系統swap，系統將使用的空間量。

"dev"行是swapinfo 命令可以顯示的最重要的信息之一。如果percent used 一行大于0，系統就會進行swap。這明確說明，系統上安裝的物理RAM 不足。只有兩個方法能夠使系統停止swap，第一個是安裝更多的物理內存，另一個是減少系統上運行的進程。

總之，本人對交換與偽交換的的理解還僅限于此，實際應用中還需要結合其他命令與工具，不局限于swapinfo，如：glance、kmeminfo、ps、top 等，使用多種方式進行綜合分析的結果才是最準確、有效的。

[1]HP-UX 系統管理[M].北京：機械工業出版社，2002.