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  • 什么是交换空间
    2021-09-07 10:03:08

    操作系统把物理内存(physical RAM)分成一块一块的小内存,每一块内存被称为页(page)。当内存资源不足时,Linux把某些页的内容转移至硬盘上的一块空间上,以释放内存空间。硬盘上的那块空间叫做交换空间(swap space),而这一过程被称为交换(swapping)。物理内存和交换空间的总容量就是虚拟内存的可用容量。

    用途:

    • 物理内存不足时一些不常用的页可以被交换出去,腾给系统。
    • 程序启动时很多内存页被用来初始化,之后便不再需要,可以交换出去。
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  • 磁盘空间管理 添加一块新的60G的磁盘(硬盘) 查看当前系统是否识别新的硬盘:lsblk [root@localhost ~]# lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT sda 8:0 0 20G 0 disk ├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot └─...

    磁盘空间管理

    添加一块新的60G的磁盘(硬盘)

    查看当前系统是否识别新的硬盘:lsblk
    [root@localhost ~]# lsblk
    NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
    sda               8:0    0   20G  0 disk 
    ├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
    └─sda2            8:2    0   19G  0 part 
      ├─centos-root 253:0    0   18G  0 lvm  /
      └─centos-swap 253:1    0    1G  0 lvm  [SWAP]
    sdb               8:16   0   60G  0 disk 
    sr0              11:0    1  4.4G  0 rom
    

    磁盘管理的一些内容

    磁盘结构及概念
    在这里插入图片描述
    磁盘空间管理

    识别硬盘 => 分区规划 => 格式化 => 挂载使用
    · 扇区 : 每个扇区默认大小512字节

    1. 识别硬盘
      查看当前系统是否识别新的硬盘命令 : lsblk

    2. 分区规划 60G
      分区模式 : MBR 与 GPT , 不能出现在一个硬盘上

    MBR / msdos分区模式

    • 分区类类型 : 主分区 、扩展分区 、 逻辑分区
    • 最多只能有4个主分区
    • 扩展分区最多只能有一个
    • 3个主分区 + 1个扩展分区(n个逻辑分区)
    • 最大支持容量为2.2TB的磁盘
    • 扩展分区不能格式化,不能存储数据,只是为了产生逻辑分区

    在这里插入图片描述
    使用fdisk分区工具

    查看分区表
    fdisk -l /dev/sda
    修改硬盘的分区表
    fdisk 硬盘设备
    
    常用的交互指令:
    m		列出指令帮助
    p		查看现有的分区表
    n		新建分区
    d		删除分区
    q		放弃更改并退出
    w		保存更改并退出
    
    分两个主分区,一个为1G,一个为2G
    fdisk /dev/sdb
    n 创建新的分区---->分区类型 回车---->分区编号 回车---->起始扇区 回车---->在last结束时 + 1G
    p 查看分区表
    n 创建新的分区---->分区类型 回车----->分区编号 回车----->其实扇区 回车---->在last结束时 + 2G
    w 保存并退出
    

    分区步骤

    [root@localhost ~] fdisk /dev/sdb			修改硬盘分区表
    Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
    
    Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
    Be careful before using the write command.
    
    Device does not contain a recognized partition table
    Building a new DOS disklabel with disk identifier 0x81e78189.
    
    Command (m for help): m					输入m查看分区表帮助信息
    Command action
       a   toggle a bootable flag
       b   edit bsd disklabel
       c   toggle the dos compatibility flag
       d   delete a partition
       g   create a new empty GPT partition table
       G   create an IRIX (SGI) partition table
       l   list known partition types
       m   print this menu
       n   add a new partition
       o   create a new empty DOS partition table
       p   print the partition table
       q   quit without saving changes
       s   create a new empty Sun disklabel
       t   change a partition's system id
       u   change display/entry units
       v   verify the partition table
       w   write table to disk and exit
       x   extra functionality (experts only)
    
    Command (m for help): n			输入n创建一个新的分区
    Partition type:
       p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
       e   extended
    Select (default p): 				直接回车,默认为创建一个主分区(p)
    Using default response p			
    Partition number (1-4, default 1): 			直接回车,默认分区编号为1
    First sector (2048-125829119, default 2048): 		直接回车,默认起始扇区为2048开始(扇区1-2048这部分空间是默认存放分区表的)
    Using default value 2048
    Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-125829119, default 125829119): +1G		输入+1G后分好区之后输入w保存退出
    Partition 1 of type Linux and of size 1 GiB is set
    
    Command (m for help): p			查看分区表
    
    Disk /dev/sdb: 64.4 GB, 64424509440 bytes, 125829120 sectors
    Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
    Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
    I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
    Disk label type: dos
    Disk identifier: 0x81e78189
    
       Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
    /dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux
    
    分区完成后
    lsblk		查看当前系统是否识别新的硬盘
    NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
    sda               8:0    0   20G  0 disk 
    ├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
    └─sda2            8:2    0   19G  0 part 
      ├─centos-root 253:0    0   18G  0 lvm  /
      └─centos-swap 253:1    0    1G  0 lvm  [SWAP]
    sdb               8:16   0   60G  0 disk 
    ├─sdb1            8:17   0    1G  0 part 
    └─sdb2            8:18   0    2G  0 part 
    sr0              11:0    1  4.4G  0 rom
    
    ls /dev/sdb[1-2]   		 # 查看sdb划分好的分区1和分区2
    # /dev/sdb1  /dev/sdb2
    

    分区格式化

    格式化 : 赋予空间文件系统的过程
    文件系统 : 存放数据的规则

    windows 默认的文件系统 : NTFS FAT(兼容性最强)
    Linux 默认文件系统 : ext4(RHEL6) xfs(RHEL7)
    RHEL7系列 : ext4和xfs都是支持的
    RHEL6系列 : 只支持ext4

    mkfs.		查看当前系统支持格式化的文件系统(按两次tab键)
    # mkfs.btrfs   mkfs.cramfs  mkfs.ext2    mkfs.ext3    mkfs.ext4    mkfs.minix   mkfs.xfs
    
    mkfs.ext4 /dev/sdb1		格式化ext4文件系统
    blkid /dev/sdb1		查看一个分区文件系统类型
    # /dev/sdb1: UUID="2c425d6c-8ff3-4326-89eb-c5cb5ca2e220" TYPE="ext4"
    
    mkfs.xfs /dev/sdb2		格式化xfs文件系统
    blkid /dev/sdb2		查看一个分区文件系统类型
    # /dev/sdb2: UUID="62021d1b-2977-4f26-ab05-5fbeea18fe4a" TYPE="xfs"
    
    注意: 一个文件系统尽量不要重复的格式化,重复格式化会影响分区以及硬盘的读写速度,
    如果硬盘里面有数据的话,重复格式化会清空硬盘里面所有的数据。
    

    分区的挂载

    分区的挂载使用
    mkdir /mypart1
    mount /dev/sdb1 /mypart1
    df -h   查看正在挂载使用的设备信息
    
    mkdir /mypart2
    mount /dev/sdb2 /mypart2
    df -h	查看正在挂载使用的设备信息
    

    查看设备的UUID

    blkid				查看设备的UUID
    # /dev/sr0: UUID="2020-11-04-11-36-43-00" LABEL="CentOS 7 x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos" 
    # /dev/sda1: UUID="694a6455-6ef3-4958-8899-168162e58ee7" TYPE="xfs" 
    ......
    

    开机自动挂载MBR分区模式

    • 配置文件 /etc/fstab 的记录格式
     设备路径     挂载点     类型    参数     备份标记   检测顺序
    /dev/sdb1   /mypart1   ext4   defaults    0		     0
    # defaults:ACL,SUID,SGID,rw... 默认参数
    # 备份标记有0也有1,0代表不备份,1代表备份
    # 检测标记有0也有1,0代表不检测,1代表检测(检测硬盘和扇区有无损坏,检测会增加开机的时间)
    
    umount /mypart1		卸载手动挂载
    umount /mypart2		卸载手动挂载
    
    vim /etc/fstab		写入配置文件信息
    /dev/sdb1 /mypart1 ext4 defaults 0 0
    /dev/sdb2 /mypart2 xfs defaults 0 0
    
    验证挂载是否成功
    mount -a 	
    # 检测/etc/fstab开机自动挂载配置文件,格式是否正确
    # 检测/etc/fstab中,书写完成,但当前没有挂载的设备,进行挂载
    df -h | grep sdb
    

    开机自动挂载配置文件书写有误修复方法

    1. 输入root的密码,密码不显示
      在这里插入图片描述
    2. 进入vim编辑器修改/etc/fstab配置文件内容
      在这里插入图片描述
    3. 把配置文件内容更改正确重新重启
      在这里插入图片描述
      总结思路
    1. 识别硬盘	lsblk
    2. 分区规划 fdisk MBR分区
    3. 格式化文件系统 mkfs.ext4
    4. 挂载使用 mount
    5. 开机自动挂载  /etc/fstab  、 mount -a  、 df -h
    

    MBR模式 综合分区

    创建第三个主分区,创建最后一个扩展分区,将扩展分区里划分三个2G的逻辑分区

    p 查看分区表
    n 创建新的分区---->回车---->回车---->回车---->在last结束时 + 2G
    p 查看分区表
    n 创建新的分区---->回车----->起始回车---->结束回车 将所有空间给扩展分区
    
    扩展分区
    p查看分区表
    n 创建逻辑分区---->起始回车----->结束+2G
    n 创建逻辑分区---->起始回车----->结束+2G
    n 创建逻辑分区---->起始回车----->结束+2G
    p查看分区表
    w 保存并退出
    partprobe 	 刷新分区表
    # Warning: Unable to open /dev/sr0 read-write (Read-only file system).  /dev/sr0 has been opened read-only.
    lsblk		查看当前系统是否识别新的硬盘		
    

    GPT分区模式

    添加一块80G的硬盘(硬盘)

    查看当前系统是否识别新的硬盘:lsblk
    [root@localhost ~]# lsblk
    NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
    sda               8:0    0   20G  0 disk 
    ├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
    └─sda2            8:2    0   19G  0 part 
      ├─centos-root 253:0    0   18G  0 lvm  /
      └─centos-swap 253:1    0    1G  0 lvm  [SWAP]
    sdb               8:16   0   60G  0 disk 
    ├─sdb1            8:17   0    1G  0 part /mypart1
    ├─sdb2            8:18   0    2G  0 part /mypart2
    ├─sdb3            8:19   0    2G  0 part 
    ├─sdb4            8:20   0    1K  0 part 
    ├─sdb5            8:21   0    2G  0 part 
    ├─sdb6            8:22   0    2G  0 part 
    └─sdb7            8:23   0    2G  0 part 
    sdc               8:32   0   80G  0 disk 
    sr0              11:0    1  4.4G  0 rom 
    

    GPT 分区模式

    · GPT,GUID Partirion Table

    • 全局唯一标识分区表
    • 突破固定大小64字节的分区表限制
    • 最多可支持128个主分区,最大支持18EB磁盘
    • 1EB = 1024PB = 1024 ✖ 1024 TB

    parted 常用GPT分区模式指令

    parted /dev/sdc			分区模式命令
    # GNU Parted 3.1
    # Using /dev/sdc
    # Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
    (parted) mktable gpt     	指定分区模式                                                 
    (parted) print              输入分区表信息          	                                    
    # Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
    # Disk /dev/sdc: 85.9GB
    # Sector size (logical/physical): 512B/512B
    # Partition Table: gpt
    #Disk Flags: 
    
    # Number  Start  End  Size  File system  Name  Flags
    
    (parted) mkpart          划分新的分区                                                 
    Partition name?  []? dudu       输入分区表的名字	                                          
    File system type?  [ext2]? ext4       将来的文件系统类型(随便什么写类型都可以)                                    
    Start? 0                 起始位置                                                 
    End? 2G                  结束位置                                          
    # Warning: The resulting partition is not properly aligned for best performance.
    Ignore/Cancel? Ignore 	忽略
    
    (parted) unit GB       使用GB作为单位                                                   
    (parted) print         查看分区信息                                                    
    # Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
    # Disk /dev/sdc: 85.9GB
    # Sector size (logical/physical): 512B/512B
    # Partition Table: gpt
    # Disk Flags: 
    
    # Number  Start   End     Size    File system  Name  Flags
    # 1      0.00GB  2.00GB  2.00GB               dudu
    
    (parted) mkpart                                                           
    Partition name?  []? haha                                                 
    File system type?  [ext2]?          直接回车                                      
    Start? 2G             起始位置为2G                                                    
    End? 10G              如果我们想分一个8G的分区,那么结束位置为10G(写成%的形式也可以)                                                
    (parted) unit GB                                                          
    (parted) print                                                            
    # Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
    # Disk /dev/sdc: 85.9GB
    # Sector size (logical/physical): 512B/512B
    # Partition Table: gpt
    # Disk Flags: 
    
    # Number  Start   End     Size    File system  Name  Flags
    # 1      0.00GB  2.00GB  2.00GB               dudu
    # 2      2.00GB  10.0GB  8.00GB               haha
    
    (parted)quit        设置结束直接退出就完成修改了,GPT分区模式是直接在硬盘上进行修改的,不需要保存                                                            
    # Information: You may need to update /etc/fstab.      
    

    交换空间(虚拟内存)

    在这里插入图片描述
    · 交换空间原理 : 利用硬盘的空间,充当内存

    • 交换空间的作用 : 当物理内存即将占满时,如果有交换空间,计算机会自动将真实物理内存的一部分数据,暂时放入交换空间(虚拟内存),缓解物理内存不够用的情况,交换空间可以由无数个交换分区组成。

    制作交换空间的方法

    方式一 : 利用分区制作交换空间

    ls /dev/sdc1		用/dev/sdc1这个分区制作交换空间
    # /dev/sdc1
    free -m		 交换空间的信息(-m 单位M)
    #                total        used       free      shared     buff/cache   available
    # Mem:(内存信息)  1980         167        1711           9         101        1684	
    # Swap:          1023           0        1023
    swapon		 交换空间的成员信息
    # NAME      TYPE       SIZE  USED  PRIO
    # /dev/dm-1 partition 1024M   0B   -2
    mkswap /dev/sdc1		格式化交换文件系统
    # Setting up swapspace version 1, size = 1953104 KiB
    # no label, UUID=6b636f3b-1e16-4fa2-8f9b-2081f906c12c
    blkid /dev/sdc1			查看文件系统类型
    # /dev/sdc1: UUID="6b636f3b-1e16-4fa2-8f9b-2081f906c12c" TYPE="swap" PARTLABEL="dudu" 
    # PARTUUID="eda99341-2840-4f04-a0f4-d10f09b75374" 
    swapon /dev/sdc1		启用交换分区
    swapon				交换空间的成员信息
    # NAME      TYPE       SIZE USED PRIO
    # /dev/dm-1 partition 1024M   0B   -2
    # /dev/sdc1 partition  1.9G   0B   -3
    free -m			交换空间的信息
    #                total        used        free      shared  buff/cache   available
    # Mem:           1980         168        1710           9         101        1682
    # Swap:          2931           0        2931
    
    

    开机自启动交换空间

    vim /etc/fstab		
    	/dev/sdc1 swap swap defaults 0 0   在开机自启动的配置文件内添加交换分区新成员/dev/sdc1
    
    验证方法:
    swapoff /dev/sdc1   	停用交换空间
    swapon			查看交换空间的成员信息
    # NAME      TYPE       SIZE USED PRIO
    # /dev/dm-1 partition 1024M   0B   -2
    
    swapon -a 	 	检测交换分区书写
    swapon		 	交换空间的成员信息
    # NAME      TYPE       SIZE USED PRIO
    # /dev/dm-1 partition 1024M   0B   -2
    # /dev/sdc1 partition  1.9G   0B   -3
    

    方式二 : 利用文件锁占用的空间,制作交换空间

    1. 利用dd命令生成一个2G的文件
    dd命令的使用:
    dd	if=源设备  of=目标设备  bs=块大小  count=块数
    dd会一直将源设备的数据写入目标设备里面,可以用来生成一个大文件,可以用来备份数据
    
     ls /dev/zero		设备/dev/zero一直在产生空数据
    # /dev/zero		
    dd if=/dev/zero of=/opt/swap.txt bs=1M count=2048	
    # 2048+0 records in
    # 2048+0 records out
    # 2147483648 bytes (2.1 GB) copied, 16.6664 s, 129 MB/s(硬盘的读写速度)
    du -sh /opt/swap.txt	  查看/opt/swap.txt的文件的大小
    # 2.0G	/opt/swap.txt
    
    利用文件创建交换分区同上一样
    mkswap /opt/swap.txt	格式化交换文件系统
    
    swapon /opt/swap.txt	启用交换分区
    swapon					查看交换空间的成员信息
    free -m					交换空间的信息
    
    vim /etc/fstab		
    	/opt/swap.txt swap swap defaults 0 0   在开机自启动的配置文件内添加交换分区新成员/opt/swap.txt
    
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    Linux交换空间(swap space)是磁盘上的一块区域,可以是一个分区或一个文件,或者是他们组合。当系统物理内存吃紧时,Linux会将内存中不常访问的数据保存到swap上,这样系统就有更多的物理内存为各个进程服务。

    Linux交换空间(swap space)是磁盘上的一块区域,可以是一个分区,也可以是一个文件,或者是他们的组合。简单点说,当系统物理内存吃紧时,Linux 会将内存中不常访问的数据保存到 swap 上,这样系统就有更多的物理内存为各个进程服务,而当系统需要访问 swap 上存储的内容时,再将 swap 上的数据加载到内存中,这就是我们常说的 swap out 和 swap in。

    60ac17c33fcd2fdc983ceeb5ea09f993.png

    理论上来说,如果物理内存足够多并且不需要休眠功能,那 swap 就没什么用,可关键问题是我们很难保证物理内存在任何情况下都够用,因为总有意想不到的情况发生,比如某些进程耗内存超预期,服务器压力超预期,内存泄漏等。

    Linux swap 的好处

    1.对于一些大型的应用程序(如 LibreOffice、video editor 等),在启动的过程中会使用大量的内存,但这些内存很多时候只是在启动的时候用一下,后面的运行过程中很少再用到这些内存。有了 swap 后,系统就可以将这部分不这么使用的内存数据保存到 swap 上去,从而释放出更多的物理内存供系统使用。

    2.很多发行版(如 ubuntu)的休眠功能依赖于 swap 分区,当系统休眠的时候,会将内存中的数据保存到 swap 分区上,等下次系统启动的时候,再将数据加载到内存中,这样可以加快系统的启动速度,所以如果要使用休眠的功能,必须要配置 swap 分区,并且大小一定要大于等于物理内存

    3.在某些情况下,物理内存有限,但又想运行耗内存的程序怎么办?这时可以通过配置足够的 swap 空间来达到目标,虽然慢一点,但至少可以运行。

    4.虽然大部分情况下,物理内存都是够用的,但是总有一些意想不到的状况,比如某个进程需要的内存超过了预期,或者有进程存在内存泄漏等,当内存不够的时候,就会触发内核的 OOM killer,根据 OOM killer 的配置,某些进程会被 kill 掉或者系统直接重启(默认情况是优先 kill 耗内存最多的那个进程),不过有了 swap 后,可以拿 swap 当内存用,虽然速度慢了点,但至少给了我们一个去 debug、kill 进程或者保存当前工作进度的机会。

    5.如果看过 Linux 内存管理,就会知道系统会尽可能多的将空闲内存用于 cache,以加快系统的 I/O 速度,所以如果能将不怎么常用的内存数据移动到 swap 上,就会有更多的物理内存用于 cache,从而提高系统整体性能。

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    概述

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    关闭交换空间

    • 关闭交换空间(临时)
    sudo swapoff -a
    
    • 避免开机启动交换空间:注释 /etc/fstab 中的 swap
    vi /etc/fstab
    

    #注释掉swap这一行并保存
    #/dev/mapper/cl-swap swap swap defaults 0 0

    • 查看交换空间
    free -h
    
               total       used      free      shared    buff/cache   available
    Mem:       1.8Gi       896Mi     101Mi      9.0Mi     831Mi         862Mi
    Swap:       0B          0B         0B
    
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空空如也

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磁盘交换空间