linux中Swap分区是做什么的？

文章目录

内存分段
- 物理内存
- 虚拟内存
内存碎片的出现
Swap交换区
内存分页
有了内存之后的Swap
Swap区的弊端
总结

我们在操作服务器的时候，一般会用top命令查看整体系统资源，top命令除了CPU，内存以及任务运行情况等，在内存的显示信息下边还有一行信息，就是Swap,它跟内存的表示方法一样，以总量，空闲，使用大小来表示当前的占用情况，那它到底是什么呢，跟内存有什么区别么？

swap用英文表示是交换的意思，简单说Swap区就是服务器上的交换区，这块区域其实是硬盘，并不是内存，首先它的用法肯定是用来做交换的，系统是用内存和Swap区做交换，有两个目的，第一个就是减少系统内存碎片问题。第二个是增加内存的使用率，总的来说，它就是为了保证内存的最大化利用，接下来就简单了解一下为什么需要这块区域来完成这件事情。

内存分段

内存分段的意思是，我们内存空间被占用的时候，是需要以段的形式被占用，程序内部占用的虚拟内存的空间，对应的是物理内存上的一段实际空间。

物理内存

我们电脑插入的内存条，都是物理内存，对于一个可执行程序来说，它在编译成机器码之后，装载器会将所有执行的指令组合成一段按照顺序执行的指令空间，因为指令需要按照顺序执行，所以这块空间需要是连续的，可以想象成我们的数组一样。程序越复杂，可能占用的空间就会越大。如果仅仅使用物理内存，多个可执行程序同时运行的时候，没办法准确的让某个程序去占用某一段物理内存，如果存在竞争问题，那就会出现内存数据覆盖等一些问题。为了解决这个问题，设计出了虚拟内存这个东西。

虚拟内存

虚拟内存其实就是通过映射关系，将可执行程序的内存空间，合理化的分配到了物理内存上，对于程序来说，它占用的就是一块独立的内存空间，但是它占用的位置都是虚拟内存映射出来的，通过映射可以让程序去占用某一块非固定的物理内存。但是对于程序来说，占用的内存空间是独立的，不需要再考虑竞争的问题。

内存碎片的出现

从上边内存分段我们知道，每个程序都是占用了一段空间，但是会因为程序的复杂程度，空间的大小都不一定，这种就会有一种情况，可能空余出来的某一小段内存，永远无法被新的程序占用。假设有一个内存为100M的电脑，上边装了四个程序。

a（20M）
b（60M）
c（10M）
d（30M）

按顺序启动a,b,c三个程序。然后再想启动d程序，肯定是启动不起来的，因为内存不够了。那关掉第a程序，空间虽然够了，单依然无法起来，因为b程序正好占了内存的中间一段，哪怕现在有30M的空闲，但是他们不连续，无法分配给新程序，无法分配的空间就是内存碎片，整个内存无法被合理的进行使用。

Swap交换区

根据我们上边说的，虽然有空余空间，但是不连续，无法合理使用，想要解决的话，肯定是想办法让这些内存碎片连在一起。根据上边的四个程序，我们需要将b程序占用的内存挪到最前边0的位置，将C程序挪到1的位置，这样前边占用的空间就连在了一起，已使用的空间放在了一起，后边就都是未使用的空间。但是内存没办法支持那么大一块空间在内存里直接移动，所以就出现了Swap交换区，这块单独的空间，就是用来做存储交换的。可以将b程序先放在这块交换空间上，然后再把交换空间上的东西挪到内存0的位置。这样就完成了内存的整理。解决我们上边提到的内存碎片的问题。但是这种方式有个问题就是硬盘的操作比内存中慢很多，程序越大，那么完成这个交换的时间就越长，效率低下，影响程序使用。

内存分页

既然交换的内容过大，会变慢，那想办法让每次交换的内容变小，是不是就可以优化这个问题？设计者使用了分页的概念，虚拟内存与物理内存把整段的空间映射成一个一个小空间，将程序的占用分成了linux默认4KB大小的小空间。将内存占用分成这一个一个小块，先不说交换的会不会变快，我第一个问题就是内存是不是都不用交换了，随机找几十块4K的空间出来那不是很容易，为什么依然还需要交换区？其实这回交换区的作用就不再是为了单纯的减少内存碎片了。

有了内存之后的Swap

上边说的，有了内存分页之后，交换区可以不再去考虑那些4KB空间的小事，但是它能做的事情就更大了，它不再只是为了减少内存碎片，内存在不够分配的时候，系统会将不活跃的程序挪到Swap交换空间中，内存只保留活跃使用的程序，当需要使用的时候，再把这些程序挪回内存，这样变相的提升内存空间的使用率，甚至说扩大了内存空间，虽然慢了些，但是不会出现一些异常问题，给我们足够的时间去关闭程序或者做一些其他操作。

Swap区的弊端

当然交换区虽然有很多好处，但是也存在一定的弊端，因为本来硬盘的读写速度和内存比起来相差甚远

如果真的服务器上物理内存不够用了，依然还是一直在跟硬盘做资源交换，系统可能会有延迟，阻塞的问题
从swap区拿回内存的程序，在拿的过程中，肯定会有卡顿的问题。

总结

本片文章简单介绍了Swap分区的作用，交换区虽然可以在一定程度上提升内存的使用率，但是在真正的服务器运行环境中，我们要根据自己的需求去分配Swap空间，或者是否考虑使用它。要看我们真的需要服务器一直苟延残喘，还是直接让它抛出错误，我们及时扩容内存或者调整程序。

本文为个人极客时间，深入浅出计算机组成原理笔记，如有理解问题麻烦指出，感谢