Linux系统虚拟内存调优与优化指南

虚拟内存是Linux系统中至关重要的组成部分，它通过将部分磁盘空间作为扩展内存来增强系统性能。以下是详细的调优和优化方法：

1. 理解关键虚拟内存参数

首先需要了解几个核心参数： - swappiness (0-100)：控制内核将内存页交换到swap空间的倾向 - vfs_cache_pressure (百分比)：控制内核回收用于目录和inode缓存的内存的倾向 - dirty_ratio/dirty_background_ratio：控制脏页写回磁盘的阈值

2. 调整swappiness值

# 查看当前swappiness值
cat /proc/sys/vm/swappiness

# 临时修改(重启失效)
sudo sysctl vm.swappiness=10

# 永久修改
echo "vm.swappiness=10" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
sudo sysctl -p

建议值： - 桌面系统：10-30 - 服务器：1-10 - 数据库服务器：1-5或0(完全禁用)

3. 优化vfs_cache_pressure

# 查看当前值
cat /proc/sys/vm/vfs_cache_pressure

# 修改(默认100)
sudo sysctl vm.vfs_cache_pressure=50

降低此值会使内核更倾向于保留目录和inode缓存，对文件密集型应用有益。

4. 脏页写回优化

# 查看当前设置
cat /proc/sys/vm/dirty_ratio
cat /proc/sys/vm/dirty_background_ratio

# 修改(示例值)
sudo sysctl vm.dirty_ratio=20
sudo sysctl vm.dirty_background_ratio=10

解释： - dirty_background_ratio：系统内存中脏页达到此百分比时，后台进程开始写回 - dirty_ratio：系统内存中脏页达到此百分比时，应用程序写操作会被阻塞

5. 透明大页(THP)优化

对于某些工作负载(特别是数据库)，禁用透明大页可能提高性能：

# 查看THP状态
cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

# 禁用THP
echo "never" | sudo tee /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

6. 内存溢出控制(OOM)调整

# 调整OOM killer行为(负值表示不易被杀死)
echo -17 > /proc/[PID]/oom_adj

7. Swap分区优化

创建和启用Swap文件(替代分区)

# 创建4GB的swap文件
sudo fallocate -l 4G /swapfile
sudo chmod 600 /swapfile
sudo mkswap /swapfile
sudo swapon /swapfile

# 永久生效
echo '/swapfile none swap sw 0 0' | sudo tee -a /etc/fstab

优化Swap使用优先级

# 设置swap优先级(更高的优先级会被优先使用)
sudo swapon -p 100 /swapfile

8. 使用zswap或zram(压缩swap)

对于内存有限的系统：

# 启用zswap(需要内核支持)
echo 1 | sudo tee /sys/module/zswap/parameters/enabled

# 或设置zram
sudo modprobe zram num_devices=1
echo lz4 | sudo tee /sys/block/zram0/comp_algorithm
echo 2G | sudo tee /sys/block/zram0/disksize
sudo mkswap /dev/zram0
sudo swapon /dev/zram0 -p 100

9. 监控工具

定期监控虚拟内存使用情况：

# 基础监控
free -h
vmstat 1
top

# 详细监控
sudo apt install sysstat
sar -r 1 3  # 内存使用统计
sar -S 1 3  # swap使用统计

# 查看页面缓存
cat /proc/meminfo

10. 针对特定应用的优化

数据库服务器

• 降低swappiness(0-5)
• 禁用透明大页
• 增加vm.min_free_kbytes保证紧急内存
• 调整脏页比例

Java应用

• 合理设置JVM堆大小
• 考虑使用大页(HugePages)

注意事项

1. 修改前备份重要配置文件
2. 每次只调整一个参数并测试效果
3. 监控系统性能变化
4. 不同工作负载需要不同的优化策略
5. 过度优化可能适得其反

通过以上方法，您可以根据具体应用场景优化Linux系统的虚拟内存使用，提高系统整体性能和稳定性。