centos swap性能测试工具

CentOS 下评估 Swap 性能的工具与用法

一、工具总览与适用场景

二、快速上手流程

• 准备可测的 Swap 目标
  • 使用独立分区或文件皆可；示例创建 2GB Swap 文件并启用：

    sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=2G count=1
    sudo chmod 600 /swapfile
    sudo mkswap /swapfile
    sudo swapon /swapfile
    echo '/swapfile swap swap defaults 0 0' | sudo tee -a /etc/fstab
    swapon -s
    

• 基线监控
  • 打开三个终端并行观察：

    watch -n 1 'free -h'
    vmstat -w 1
    iostat -dx 1
    

• 制造压力并观察
  • 用 fio 对 Swap 文件进行基准测试（示例为顺序写，持续 60s）：

    fio --ioengine=libaio --bs=4k --direct=1 --thread --time-based \
        --rw=write --filename=/swapfile --runtime=60 --numjobs=1 --iodepth=1 \
        --group_reporting --name=swap-seq-write
    

  • 或用 sysbench 触发内存压力（示例：单线程，分配并释放 1GB 内存，运行 60s）：

    sysbench memory --memory-block-size=1G --memory-total-size=1G --time=60 run
    

• 结果判读要点
  • vmstat 中 si/so 持续大于 0 表示发生换页；若 wa（I/O 等待）同时偏高，多为磁盘瓶颈。
  • iostat 关注 await、svctm、r/s、w/s、kB_read/s、kB_wrtn/s，判断底层磁盘是否能承载当前 Swap 吞吐。
  • free 观察 Swap 使用是否快速增长，配合 top/htop 定位占用内存最多的进程。

三、关键命令示例

• 直接对 Swap 文件做 4K 随机读/写（各 60s）

  fio --ioengine=libaio --bs=4k --direct=1 --thread --time-based \
      --rw=randread  --filename=/swapfile --runtime=60 --numjobs=1 --iodepth=1 \
      --group_reporting --name=swap-randread
  
  fio --ioengine=libaio --bs=4k --direct=1 --thread --time-based \
      --rw=randwrite --filename=/swapfile --runtime=60 --numjobs=1 --iodepth=1 \
      --group_reporting --name=swap-randwrite
  

• 顺序读/写带宽（各 60s）

  fio --ioengine=libaio --bs=4k --direct=1 --thread --time-based \
      --rw=read  --filename=/swapfile --runtime=60 --numjobs=1 --iodepth=1 \
      --group_reporting --name=swap-seq-read
  
  fio --ioengine=libaio --bs=4k --direct=1 --thread --time-based \
      --rw=write --filename=/swapfile --runtime=60 --numjobs=1 --iodepth=1 \
      --group_reporting --name=swap-seq-write
  

• 实时监控与历史统计

  free -h
  vmstat -w 1
  swapon -s
  iostat -dx 1
  dstat -ta 10
  sar -S 1 60    # 需安装并启用 sysstat
  

• 调整 Swap 倾向（仅在测试环境使用）

  cat /proc/sys/vm/swappiness
  sudo sysctl vm.swappiness=10
  echo 'vm.swappiness=10' | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
  

上述命令覆盖从“压测—监控—参数”的完整闭环，便于量化 IOPS/带宽/延迟 并关联系统行为。

四、结果解读与优化建议

• 何时判定 Swap 成为瓶颈
  • vmstat 中 si/so 持续 > 0 且 wa 偏高，说明换页频繁且受限于 I/O；若 si/so 偶尔 > 0 而 wa 低，多为短时峰值，不一定构成瓶颈。
• 影响 Swap 性能的关键因素
  • 存储介质：NVMe SSD > SATA SSD > HDD；介质越快，Swap 延迟与带宽越优。
  • 内存容量与压力：可用内存越小，换页越频繁；应用内存访问模式决定换页压力。
  • 内核参数：vm.swappiness（倾向使用 Swap 的程度）、vm.vfs_cache_pressure（回收目录项/索引节点缓存的压力）、vm.dirty_ratio/background_ratio（脏页写回策略）都会影响换页与 I/O 行为。
• 快速优化方向
  • 优先增加物理内存或降低应用内存占用；将 Swap 放在更快的 NVMe 上（避免 NFS 等远程存储）。
  • 适度降低 vm.swappiness（如 10），仅在必要时启用；结合 vm.vfs_cache_pressure 与脏页参数做权衡。
  • 使用 tuned 选择更合适的性能配置（如 throughput-performance、latency-performance），并配合 iostat/sar 验证改进效果。

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