論HPUX 系統(tǒng)交換與偽交換

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正如其他版本的Unix 一樣，HP-UX也使用Virtual Memory 將進(jìn)程加載到內(nèi)存中。簡單來講，Virtual Memory 由兩部分組成，物理內(nèi)存，即RAM 和swap。物理內(nèi)存是程序運行所在的位置，swap 是“交換”。Swap 設(shè)備通常屬于物理硬件驅(qū)動器。Swap 允許進(jìn)程的總數(shù)超過物理RAM 的數(shù)量，而且可以根據(jù)需要進(jìn)行分配。產(chǎn)生(Spawn)進(jìn)程時，Kernel 將檢查虛擬內(nèi)存，看看該進(jìn)程是否可以直接加載到物理內(nèi)存中。該Kernel 還會進(jìn)行檢查，以確保該進(jìn)程能夠節(jié)省swap 區(qū)域中的空間。如果兩個測試均失敗，該進(jìn)程則不會產(chǎn)生，將被終止。生成的錯誤消息為malloc 或fork失敗。所有進(jìn)程都必須能夠節(jié)省swap 區(qū)域中的空間。要保留足夠的可用物理內(nèi)存，以便進(jìn)程運行，有一個被稱為vhand 的daemon 會掃描Kernel 中的所有進(jìn)程表，查找尚未使用過的數(shù)據(jù)頁。如果vhand 發(fā)現(xiàn)了任何“非活動”頁，vhand 就會將這些頁移動到swap 區(qū)域。如果可用內(nèi)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(jìn)程。Swapper 將繼續(xù)將進(jìn)程從物理內(nèi)存推入swap 區(qū)域，直到可用內(nèi)存增加。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行swap 時，該swapper 進(jìn)程非常活躍。在HP-UX 11.x版本中，不會swap 出整個進(jìn)程，而只是swap 部分進(jìn)程。Swap 的部分進(jìn)程稱為已分頁。

如果系統(tǒng)上沒有配置足夠的swap，系統(tǒng)性能則可能會受到很大的影響。有些影響是，系統(tǒng)可能無法訪問系統(tǒng)上安裝的所有物理內(nèi)存。只有在Swap 區(qū)域的可用空間多到可用于進(jìn)程的情況下，Kernel 才允許產(chǎn)生進(jìn)程。應(yīng)用程序也依賴于swap，如果沒有配置足夠的swap，則生成與內(nèi)存相關(guān)的錯誤消息，如malloc 或fork 失敗。如果系統(tǒng)無須將進(jìn)程從物理內(nèi)存swap 到swap 區(qū)域，則將執(zhí)行附加磁盤I/O。該Kernel 還將使用附加資源來監(jiān)視內(nèi)存并處理進(jìn)程到swap 設(shè)備的移動。這種附加開銷將降低系統(tǒng)性能。如果這一問題非常嚴(yán)重，系統(tǒng)則可使用所有CPU 或進(jìn)程管理的其他資源。一旦系統(tǒng)達(dá)到此狀態(tài)，則稱為Thrashing。

用于swap 的磁盤區(qū)或者logical volume 稱為設(shè)備swap。默認(rèn)情況下，安裝了操作系統(tǒng)的情況下(/dev/vg00/lvol2)，系統(tǒng)至少會配置一個區(qū)域的設(shè)備swap。設(shè)備swap 就是一個logical volume 或者一個磁盤區(qū)，是為系統(tǒng)提供用于swap 的。類似bdf 的命令不會顯示系統(tǒng)上的swap，但是swapinfo 命令會顯示。設(shè)備swap 可以配置在系統(tǒng)上的任意volume group 上。涉及到性能問題時，最提倡使用logical volume，當(dāng)系統(tǒng)需要附加swap 時應(yīng)首先配置logical volume。設(shè)備swap 也包括兩個術(shù)語，第一個是主swap。此swap 設(shè)備應(yīng)為/dev/vg00/lvol2，是在安裝操作系統(tǒng)時創(chuàng)建的。主swap 只能位于引導(dǎo)驅(qū)動器上。任何附加設(shè)備swap 都稱為次swap。次swap 設(shè)備可以配置在任何volume group 上。

文件系統(tǒng)swap 使系統(tǒng)管理員能夠在所有磁盤空間均已分配給文件系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)添加更多的swap。使用文件系統(tǒng)swap，您可以設(shè)置和配置文件系統(tǒng)中可用的空間。當(dāng)您分配文件系統(tǒng)swap 時，該系統(tǒng)會創(chuàng)建一個目錄，稱為paging，并會在該paging 目錄中創(chuàng)建swap 文件。當(dāng)且僅當(dāng)系統(tǒng)開始向該swap 區(qū)域進(jìn)行swap時，系統(tǒng)才會執(zhí)行到這些文件的寫入。系統(tǒng)性能將會因維護(hù)文件系統(tǒng)swap 而受到影響。這是因為，操作系統(tǒng)已經(jīng)從物理內(nèi)存刪除了頁，然后將其以小塊的形式寫入文件。如果系統(tǒng)只需要文件系統(tǒng)swap 用于保留空間，系統(tǒng)的性能就不會受到影響。文件系統(tǒng)swap 應(yīng)該僅用作swap 問題的臨時解決方案。一旦向系統(tǒng)中添加了附加驅(qū)動器，文件系統(tǒng)swap 就應(yīng)盡快刪除。由于性能方面的原因，我們建議將文件系統(tǒng)swap 區(qū)域的優(yōu)先級設(shè)成高于設(shè)備swap。

Pseudo swap 是該規(guī)則的例外。Pseudo swap 可使系統(tǒng)管理員利用具有較大物理ram 的系統(tǒng)，而無須配置較大的swap 區(qū)域。Pseudo swap不是設(shè)備swap 的替代品，而是swap 的增強。當(dāng)系統(tǒng)引導(dǎo)時，會計算pseudo swap 的數(shù)量。此計算是75%的物理內(nèi)存，此值是不可調(diào)整內(nèi)核參數(shù)。該Kernel 會此增強看作是產(chǎn)生新進(jìn)程時可以分配的附加swap區(qū)域。系統(tǒng)只會將pseudo swap 用作保留空間，而不會將進(jìn)程分頁進(jìn)出pseudo swap。如果進(jìn)程需要分頁出物理內(nèi)存，Kernel 則會swap 到設(shè)備或文件系統(tǒng)swap。Pseudo swap 默認(rèn)情況下處于打開狀態(tài)，將內(nèi)核參數(shù)swapmem_on 改為off，即可關(guān)閉。

下面是使用pseudo swap 的優(yōu)點示例。假設(shè)我們有一個系統(tǒng)，它有1GB 的物理RAM。要使操作系統(tǒng)能夠使用所有內(nèi)存，操作系統(tǒng)至少需要1GB 的swap。系統(tǒng)管理員為swap 配置了1GB 的logical volume。另外，系統(tǒng)管理員還保持pseudo swap 處于啟用狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)引導(dǎo)時，它會將75%的物理內(nèi)存配置成pseudo swap。我們大約有750(1000*.75)M 的附加swap用于該系統(tǒng)?，F(xiàn)在系統(tǒng)的swap 總數(shù)為1.75GB，或2.75GB 的虛擬內(nèi)存。Pseudo swap 不會增大swap 的總數(shù)。Kernel 會將該系統(tǒng)視為具有1.75GB 的swap，并將按照系統(tǒng)配置了1.75GB 設(shè)備swap 的方式使用swap。但是，只配置了1GB 的設(shè)備swap。

由于pseudo swap 會增加系統(tǒng)上的swap 總數(shù)，所以有些系統(tǒng)管理員可能想減少設(shè)備swap 的數(shù)量，并將該空間用于數(shù)據(jù)。在有些情況下，系統(tǒng)管理員可以執(zhí)行此操作。此外，系統(tǒng)管理員還需要規(guī)劃轉(zhuǎn)儲空間。此轉(zhuǎn)儲空間用于系統(tǒng)寫入系統(tǒng)崩潰。默認(rèn)情況下，主swap(/dev/vg00/lvol2)既用于swap 也用于轉(zhuǎn)儲。在11.0 及以上版本中，不再需要將swap/轉(zhuǎn)儲空間與物理內(nèi)存的比例配置為1:1。

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

此輸出顯示了此系統(tǒng)上配置的設(shè)備swap(dev)、文件系統(tǒng) 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(tǒng)上正在如何執(zhí)行swap。在Mb Avail 列下面，它顯示此系統(tǒng)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(nèi)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(nèi)存中運行的進(jìn)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(shè)備swap 和文件系統(tǒng)swap 那樣降低系統(tǒng)性能。換句話說，無論使用3%還是99%的pseudo swap，系統(tǒng)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(shè)備和文件系統(tǒng)swap 區(qū)域中進(jìn)程的swap 數(shù)量。

"localfs"行顯示的一些信息說明了，對于/var 上配置的文件系統(tǒng)swap，系統(tǒng)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(tǒng)就會進(jìn)行swap。這明確說明，系統(tǒng)上安裝的物理RAM 不足。只有兩個方法能夠使系統(tǒng)停止swap，第一個是安裝更多的物理內(nèi)存，另一個是減少系統(tǒng)上運行的進(jìn)程。

總之，本人對交換與偽交換的的理解還僅限于此，實際應(yīng)用中還需要結(jié)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(jìn)行綜合分析的結(jié)果才是最準(zhǔn)確、有效的。

[1]HP-UX 系統(tǒng)管理[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.