Swap占用过高如何排查和优化？

Question

服务器运行缓慢，发现Swap使用率持续超过90%，但物理内存仍有部分未被充分利用。如何判断是内存泄漏、应用配置不当还是系统Swappiness设置不合理导致的Swap过度占用？应通过哪些关键命令（如free、top、vmstat、sar）分析内存与Swap使用趋势，并结合/proc/meminfo定位根源？优化时应调整vm.swappiness参数，还是优先扩容物理内存或限制单个进程内存使用？

Answer 1

服务器Swap高使用率问题深度排查与优化策略

一、现象描述与初步诊断

当服务器出现运行缓慢，且监控显示Swap使用率持续超过90%，而物理内存仍有部分未被充分利用时，这通常表明系统存在“非最优”内存管理行为。这种反常现象可能源于内存泄漏、应用配置不当或内核参数vm.swappiness设置不合理。

首要任务是确认是否为真实内存压力导致的Swap启用，还是系统过早地将可用内存页交换至磁盘。

二、关键命令分析流程

1. free -h：查看整体内存与Swap使用情况。
2. top 或 htop：观察各进程的RES（常驻内存）和%MEM占用，识别异常进程。
3. vmstat 1 5：监控si（swap in）、so（swap out）值，判断是否存在频繁换入换出。
4. sar -r 与 sar -S（需sysstat包）：分析历史内存与Swap趋势。
5. cat /proc/meminfo：深入查看MemAvailable、SwapCached、Dirty等关键指标。
6. ps aux --sort=-%mem | head -10：列出内存消耗最高的前10个进程。
7. smem -t -k：统计PSS（Proportional Set Size），更精确评估共享内存下的实际占用。
8. dmesg | grep -i "oom\|kill"：检查是否有进程因OOM被终止。
9. journalctl -u your-app.service：定位特定服务日志中的内存异常信息。
10. perf top 或 valgrind --tool=memcheck：用于开发环境检测内存泄漏。

三、数据表格对比：典型内存状态指标

指标	正常范围	异常表现	可能原因
MemAvailable	> 20% 总内存	< 10%	内存紧张或缓存未释放
SwapUsed	< 10%	> 90%	swappiness过高或内存泄漏
si/so (vmstat)	0	> 0 持续	频繁Swap I/O，性能下降
PageFaults (major)	低频	高频增长	缺页严重，影响响应
MemFree	较低但非零	极低但MemAvailable尚可	缓存机制正常
Shmem	合理大小	异常增大	共享内存泄露
Mapped	与应用匹配	远超预期	内存映射文件过多
AnonPages	随负载变化	持续上升不降	疑似内存泄漏
Dirty	< dirty_background_ratio	接近上限	写回延迟
Slab	< 30% RAM	> 50%	内核对象泄漏

四、根源定位路径图

graph TD
    A[Swap使用率 > 90%] --> B{物理内存是否充足?}
    B -- 是 --> C[检查vm.swappiness值]
    B -- 否 --> D[检查应用内存使用趋势]
    C --> E[若swappiness > 60, 调整至10~30]
    D --> F[top/smem分析进程PSS]
    F --> G{是否存在进程持续增长?}
    G -- 是 --> H[怀疑内存泄漏]
    G -- 否 --> I[检查缓存与Buffer使用]
    H --> J[valgrind/gdb/perf进一步验证]
    I --> K[分析/proc/meminfo中Cached/SReclaimable]
    K --> L[考虑调整vfs_cache_pressure]

五、深入分析/proc/meminfo关键字段

• MemTotal: 系统总物理内存。
• MemFree: 完全空闲内存，通常较小属正常。
• MemAvailable: 可供新进程使用的预估内存，比MemFree更具参考价值。
• Buffers & Cached: 文件系统缓存，可回收。
• SwapCached: 已从Swap读取但仍保留在内存中的页，重复访问时不需再次I/O。
• Active(anon)/Inactive(anon): 匿名内存页活跃度，若Inactive过高说明大量内存被Swap。
• SReclaimable: Slab中可回收部分，过高可能表示dentry/inode缓存积压。
• PageTables: 页表占用内存，虚拟机多时易升高。
• KReclaimable: 内核动态分配的可回收内存。
• CommitLimit: 当前允许的最大提交内存，受overcommit策略影响。

六、优化策略选择：优先级建议

面对Swap过度使用问题，应遵循以下优先顺序进行优化：

1. 第一步：调整vm.swappiness
   默认值通常为60，在有足够RAM的情况下应降低至10~30，甚至0（仅紧急时用）。
   sysctl vm.swappiness=10
   永久生效：echo 'vm.swappiness=10' >> /etc/sysctl.conf
2. 第二步：限制单个进程内存使用
   使用cgroups v1/v2或systemd的MemoryMax限制关键服务内存上限。
   示例（systemd）：
   

   [Service]
   MemoryMax=4G
   Restart=on-failure
         

3. 第三步：排查并修复内存泄漏
   利用pprof（Go）、jmap/jvisualvm（Java）、Valgrind（C/C++）等工具定位泄漏点。
   长期运行服务应定期重启或实现内存池清理机制。
4. 第四步：扩容物理内存
   若业务确实需要大内存且无法压缩，增加RAM是最根本解决方案。
   特别适用于数据库、大数据处理、缓存服务器等场景。
5. 第五步：优化文件缓存策略
   调整vm.vfs_cache_pressure控制inode/dentry回收频率，默认100，可设为50以保留更多缓存。