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Solaris性能監控的Swap空間管理

日期:2017/2/28 11:14:33   编辑:關於Unix


  隨著電子商務如火如荼的開展,網站服務器的性能變得尤其重要。一旦服務器的能力不能滿足用戶的需要,就會對用戶的服務大打折扣,那麼就需要對服務器進行升級擴容。但是,有些時候只需對服務器進行一些適當的性能調整,便可以越過性能的瓶頸,大大提高服務器的吞吐能力,從而減少服務器升級的費用。
  本文介紹了在Solaris平台上Swap(交換)空間的基本概念、實現的原理以及對Swap(交換)空間進行監控的方法和調整的策略。
  什麼是SWAP(交換)空間
  對於一般的Solaris系統管理員來說,很少會接觸Swap(交換)空間,在他們看來Swap區只不過是磁盤上的一兩個分區或是幾個Swap(交換) 文件,當系統沒有足夠的物理內存來處理當前進程的時候,就利用Swap(交換)空間作為虛擬內存的臨時存儲空間,這種說法從技術角度來說是沒有錯的,但 Solaris在實現Swap時有其非常獨特的地方。
SWAP空間作用
  眾所周知,現代操作系統都實現了“虛擬內存”這一技術,不但在功能上突破了物理內存的限制,使程序可以操縱大於實際物理內存的空間,更重要的是“虛擬內存”是隔離每個進程的安全保護網,使每個進程不受其他程序的干擾。
  Swap空間的作用可簡單描述為:當系統的物理內存不夠用的時候,就需要將物理內存中的一部分空間釋放出來,以供當前運行的程序使用。那些被釋放的空間可能來自一些很長時間沒有什麼操作的程序,這些被釋放的空間被臨時保存到Swap空間中,等到那些程序要運行時,再從Swap中恢復保存的數據到內存中。這樣,系統總是在物理內存不夠時,才進行Swap交換。這種現象對於計算機使用者是經常遇到的。
  有一點要聲明的是,並不是所有從物理內存中交換出來的數據都會被放到Swap中(如果這樣的話,Swap會不堪重負),有相當一部分的數據直接交換到文件系統。例如,有的程序會打開一些文件,對文件進行讀寫(其實每個程序都至少打開一個文件,那就是運行程序本身),當這些程序的內存空間需要交換出去時,文件部分的數據就沒有必要放到Swap空間中了,如果是讀文件操作,那麼內存數據直接就釋放了,不需要交換出來,因為下次需要時,直接從文件系統就能恢復; 如果是寫文件,只需要將變化的數據保存到文件中,以便恢復。但是那些用malloc(3C)和new函數生成的對象的數據則不同,需要Swap空間,因為它們在文件系統中沒有相應的“儲備”文件,因此被稱為“匿名”(Anonymous)的內存數據,這類數據還包括堆棧中的一些狀態和變量數據等,所以說, Swap空間是“匿名”數據的交換空間。
  Swap的配置對性能的影響
  太多的Swap空間會浪費磁盤的空間,而太少的Swap空間,系統則會發生錯誤。
  如果系統的物理內存用光了,你的系統就會跑得慢,但仍能運行;如果Swap空間用光了,那麼系統就會發生錯誤。例如,Web服務器能根據不同的請求數量衍生出多個服務進程(或線程),如果Swap空間用完,則服務進程無法進動,通常會出現"application is out of memory"的錯誤,嚴重時會造成服務進程的死鎖。因此Swap空間的分配是很重要的。
  通常情況下,Swap空間應大於或等於物理內存的大小,最小不應小於64M,通常Swap空間的大小應是物理內存的2-2.5倍(Solaris 2以上的版本有所變化,見下文)。但根據不同的應用,應有不同的配置:如果是小的桌面系統,只需要較小的Swap空間,而大的服務器系統則視情況不同需要不同大小的Swap空間。特別是數據庫服務器和Web服務器會隨著訪問量的增加,對Swap 空間的要求也會增加,具體配置參見各自服務器產品的說明。
  另外,Swap分區的數量對性能也有很大的影響。因為Swap交換的操作是磁盤I/O的操作,如果有多個Swap交換區,Swap空間的分配會以輪流的方式操作於所有的Swap,這樣會大大均衡I/O的負載,加快Swap交換的速度。如果只有一個交換區,所有的交換操作會使交換區變得很忙,使系統大多數時間位於等待狀態,效率很低,用性能監視工具就會發現,此時的CPU並不很忙,而系統卻慢,這說明,瓶頸在I/O上,依靠提高CPU的速度是解決不了問題的。
  性能監視
  Swap空間的分配固然很重要,而系統在運行時的性能監控卻更加有價值,通過性能監視工具可以檢查系統的各項性能指標,找到系統性能的瓶頸。本文只介紹一下在Solaris下和Swap相關的一些命令和用途。
  最常用的是Vmstat命令,在大多數Unix平台下都有此命令,此命令可以查看大多數性能的指標。
  另外使用swap -s 也能簡單的查看當前swap資源的使用情況。例如:
  # swap -s
  total: 65896k bytes allocated + 56840k reserved = 122736k used, 1069456k available
  能夠方便的看出swap空間的已用和未用資源的大小。應該使Swap保持30%的負載以下,才能保證系統的良好性能。
  Solaris中Swap的特點
  虛擬Swap空間
  本來Swap空間就是為虛擬內存服務的,現在Solaris的Swap空間也成為虛擬,這到底是怎麼回事呢?
  讓我們看一個例子就明白了,當在Solaris 2以前版本的Solaris(或其它Unix, 如Linux)上編程時經常會出現一個問題:
  假設系統當前還有可用的內存空間為30M,而只剩下10M的Swap空間了,這時,如果有一個進程開始運行並企圖執行Malloc(15*1024*1024)的命令(分配15M空間),這個進程會因為這個命令而失敗。
  為什麼呢?系統不是有30M可用的內存空間嗎?原因在於:你的Swap空間不足,系統認為你在分配空間以後,沒有能力(空間)在發生頁面交換時,將這部分數據保存起來,因此認為你沒有資格分配這塊空間。這不是太不公平了吧!也許這15M空間根本不用交換,當前系統可是還有30M內存空間的富余啊!
  還有更不公平的呢?有些大型系統配備了海量的內存,1G或4G,配了這麼多內存就是為了避免交換,提高運行速度,可是系統還要為這個系統分配並不需要的Swap空間,占用了大量磁盤資源。
  為了彌補這個缺陷,Sun為Solaris 2 以後的版本設計了虛擬Swap空間。所謂虛擬的Swap空間,概念其實很簡單,swap空間再也不是單指硬盤的分區或文件。虛擬Swap空間包含兩個部分:部分物理內存和傳統上的Swap分區。經過適當的配置,可以使系統需要Swap空間時,先使用內存部分的swap空間,如果內存部分的swap空間不夠,再使用磁盤部分的Swap空間。這樣,也許你硬盤上的Swap空間很少得到使用了,甚至根本不需要Swap分區。
  Swap空間與TMPFS文件系統的關系
  你知道嗎?虛擬Swap空間與 /tmp目錄有相當大的關系。Sun在實現/tmp目錄時,充分考慮了應用程序運行的效率。許多應用程序,特別是數據庫服務都會頻繁使用/tmp目錄作為臨時數據保存區,而Solaris將/tmp目錄下的文件都放在內存中而不是硬盤裡,這樣會大大提高應用程序的效率。
  但是/tmp目錄的空間是從系統虛擬空間裡擠出來的,是虛擬Swap空間的一部分。如果說,你用完了/tmp空間,也就是用完了Swap空間,所以要小心監視系統的/tmp目錄的使用情況,千萬別用光了,否則系統會癱瘓!下面兩點建議作為參考:
  1.在Mount /tmp目錄時,使用(-o Size)選項來控制/tmp目錄的大小。
  2.當使用編譯器編譯文件時,如果不想占用Swap空間,則用TMPDIR環境變量指向另外一個臨時目錄,而不是/tmp目錄。
  有關Swap空間操作的系統命令
  增加Swap空間
  1.成為超級用戶 $su - root
  2.創建Swap文件 #mkfile nnn[klblm] filename
  如:#mkfile 100m swapfile1
  3.激活Swap文件
  Swap文件必須以絕對路徑來指定,filename指的是上一步創建的文件。
  4.現在新加的Swap文件已經起作用了,但系統重新啟動以後,並不會記住前幾步的操作。因此要在/etc/vfstab文件中記錄文件的名字,和Swap類型,如:
  /path/filename - - Swap - no -
  5.效驗Swap文件是否加上 /usr/sbin/swap -l
  刪除多余的Swap空間
  1.成為超級用戶
  2.使用swap -d 命令收回swap空間。
  #/usr/sbin/swap -d /path/filename
  3.編輯/etc/ufstab文件,去掉此Swap(交換)文件的實體。
  4.從文件系統中回收此文件。
  #rm swap-filename
  5.當然,如果此Swap(交換)空間不是一個文件,而是一個分區,則需創建一個新的文件系統,再掛接到原來的文件系統上。
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