centos swap性能测试工具 - 问答

CentOS 下评估 Swap 性能的工具与用法

一、工具总览与适用场景

工具	作用	典型用途
fio	面向文件/设备的灵活 I/O 基准测试	直接对 Swap 设备或 Swap 文件做顺序/随机、读/写带宽与 IOPS 测试
sysbench（内存场景）	生成内存压力，触发系统使用 Swap	通过内存分配与回收压力，观察 si/so 与整体延迟变化
vmstat	系统级资源与 Swap 活动监控	实时查看 si/so、内存与 CPU 等待，判断是否发生换页
free	内存与 Swap 使用概况	快速查看 Swap 总量/已用/空闲
swapon / swapon -s	查看与启用 Swap	确认 Swap 设备/文件、优先级与大小
iostat / sar（sysstat）	磁盘 I/O 统计与历史回放	评估底层磁盘吞吐、IOPS、await，关联 Swap 性能瓶颈
dstat	综合资源监控	同时观察 Swap、CPU、磁盘、网络等
top/htop	进程级内存占用	定位占用内存/触发换页的进程
以上工具覆盖“产生压力—采集指标—定位进程”的完整链路，适合在 CentOS 7/8/9 环境进行 Swap 性能评估与诊断。

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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