如何在CentOS系统中设置虚拟缓存来优化性能？

在 CentOS 系统中，虚拟缓存通常指的是“交换空间”，它是一种磁盘上的虚拟内存，当系统的物理内存（RAM）不足时，操作系统会将一部分不常访问的内存页从 RAM 移动到交换空间中，从而为需要更多内存的活跃进程释放空间，合理配置交换空间可以有效防止系统因内存耗尽而崩溃，提升多任务处理能力和系统稳定性，本文将详细介绍如何在 CentOS 中设置和管理交换空间。

检查当前交换空间状态

在进行任何更改之前，首先需要了解系统当前的交换空间配置情况,可以使用以下两个常用命令来查看。

free 命令可以快速显示系统内存和交换空间的使用情况，加上 -h 参数可以以人类易读的格式（如 GB、MB）输出。

free -h

输出结果可能如下所示：

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           1.9G        1.2G        115M        8.5M        578M        531M
Swap:          2.0G          0B        2.0G

这里的 Swap 行显示了交换空间的总大小、已使用量和可用量，在这个例子中，系统已经配置了 2GB 的交换空间,但目前未被使用。

swapon 命令提供了更详细的交换空间信息，包括其类型（分区或文件）、大小、优先级等。

swapon --show

如果系统没有配置交换空间，此命令将不会有任何输出，如果已配置,可能会显示：

NAME      TYPE SIZE USED PRIO
/swapfile file   2G   0B   -2

这表明系统使用了一个名为 /swapfile 的文件作为交换空间。

创建并启用交换文件

在现代 CentOS 系统中，使用交换文件是比创建专用交换分区更灵活、更推荐的方法，以下是创建并启用一个 4GB 交换文件的详细步骤。

步骤 1：创建交换文件
我们将使用 fallocate 命令来创建一个指定大小的文件，这个命令非常快速，因为它只是分配空间而不实际写入数据，假设我们要在根目录下创建一个名为 swapfile 的 4GB 文件。

sudo fallocate -l 4G /swapfile

fallocate 命令因文件系统不支持而失败，可以使用更传统但稍慢的 dd 命令作为替代：

sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1G count=4

步骤 2：设置正确的文件权限
为了安全起见，交换文件应该只能被 root 用户读写，我们需要将其权限设置为 600。

sudo chmod 600 /swapfile

步骤 3：将文件格式化为交换空间
使用 mkswap 命令将这个文件设置为 Linux 交换区域。

sudo mkswap /swapfile

执行后，系统会返回类似 Setting up swapspace version 1, size = 4 GiB ... 的信息。

步骤 4：启用交换文件
可以使用 swapon 命令来启用新创建的交换文件。

sudo swapon /swapfile

步骤 5：验证交换空间
再次使用 free -h 或 swapon --show 命令，您应该能看到新的 4GB 交换空间已经成功启用。

free -h

输出示例：

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           1.9G        1.2G        115M        8.5M        578M        531M
Swap:          4.0G          0B        4.0G

使交换文件永久生效

通过上述步骤启用的交换空间在系统重启后会失效，为了使其在每次开机后自动挂载，需要将其信息添加到 /etc/fstab 文件中。

使用文本编辑器（如 vi 或 nano）打开 /etc/fstab 文件：

sudo vi /etc/fstab

在文件末尾添加以下一行内容：

/swapfile none swap sw 0 0

这行代码告诉系统在启动时将 /swapfile 作为交换空间进行挂载，保存并关闭文件后,交换空间配置就永久生效了。

调整 Swappiness 参数

swappiness 是一个内核参数，用于控制系统使用交换空间的积极程度，它的值范围是 0 到 100。

• 值越低（如 10）：内核越倾向于避免使用交换空间，尽可能使用物理内存，这适合大多数服务器场景,因为内存访问速度远快于磁盘。
• 值越高（如 100）：内核会积极地使用交换空间，将更多不活跃的内存页移出 RAM。

查看当前 swappiness 值：

cat /proc/sys/vm/swappiness

通常默认值是 30。

对于服务器，建议将其设置为一个较低的值，10,以优化性能。

临时修改（重启后失效）：

sudo sysctl vm.swappiness=10

永久修改：
编辑 /etc/sysctl.conf 文件：

sudo vi /etc/sysctl.conf

在文件末尾添加：

vm.swappiness=10

保存后，运行 sudo sysctl -p 使更改立即生效,无需重启。

交换空间大小建议

交换空间的大小并非越大越好，应根据系统内存大小和用途来决定,以下是一个通用的建议表：

系统内存 (RAM)	推荐交换空间大小	在启用休眠功能时
≤ 2GB	至少 2GB	RAM 大小 + 交换空间大小
2GB – 8GB	等于 RAM 大小	RAM 大小 + 交换空间大小
8GB – 64GB	至少 4GB，不超过 RAM 的一半	RAM 大小
> 64GB	至少 4GB	不推荐

对于大多数现代服务器，即使拥有大容量内存，配置一个 4GB 到 8GB 的交换空间作为安全缓冲也是一个明智的选择。

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相关问答FAQs

问题 1：交换文件和交换分区有什么区别？我应该选择哪一个？

解答： 交换分区是磁盘上一个独立的、专用的分区，而交换文件是文件系统内的一个普通文件，在性能上，传统上认为交换分区略快，因为它避免了文件系统的开销，对于现代 Linux 内核和文件系统（如 ext4、XFS），交换文件的性能已经与交换分区非常接近，几乎可以忽略不计，在灵活性方面，交换文件优势明显：创建、删除和调整大小都非常容易，无需对磁盘进行重新分区，对于绝大多数场景，尤其是云服务器和虚拟机，推荐使用交换文件，因为它更灵活、管理更方便。

问题 2：我的服务器有足够的内存（32GB），还需要设置交换空间吗？

解答： 是的，即使服务器拥有充足的物理内存，也强烈建议配置一定大小的交换空间，原因如下：交换空间可以作为一个“安全网”，应对突发性的内存需求高峰或程序内存泄漏，防止系统因内存耗尽导致关键进程被内核 OOM Killer 杀死而崩溃，Linux 内核会智能地将长时间未访问的匿名内存页（比如某个后台服务的闲置内存）交换到磁盘，从而为需要更多内存的活跃应用（如数据库、缓存）腾出宝贵的物理内存，这有助于提升整体系统性能，一个 4GB 左右的交换空间对于大内存服务器来说,是一种低成本的保险策略。