Linux如何建立交换分区（Swap分区）？

当你在Linux系统中运行大型程序（如视频编辑、虚拟机）或多任务处理时，是否遇到过“内存不足”的错误？这通常是因为物理内存（RAM）被耗尽，而系统没有足够的**交换空间（Swap Space）**来缓解压力。Swap分区作为Linux系统的“虚拟内存扩展”，能将不活跃的内存页临时存储到磁盘，避免程序崩溃或被OOM Killer（内存溢出杀手）强制终止。

本文将详细讲解Swap分区的原理、创建步骤、最佳实践与排障方法，即使是Linux新手也能一步步跟着操作。我们会重点覆盖专用Swap分区（而非Swap文件）的创建，因为它更稳定、性能更可预期。

目录#

  1. 什么是Swap分区？
  2. Swap分区的作用与原理
  3. 创建Swap分区的前提条件
  4. 步骤1：检查当前Swap状态
  5. 步骤2：选择磁盘或空闲分区
  6. 步骤3：创建Swap分区（新分区/现有分区）
  7. 步骤4：格式化Swap分区
  8. 步骤5：启用Swap分区
  9. 步骤6：设置开机自动挂载
  10. Swap分区的最佳实践
  11. 常见问题与排查
  12. 总结
  13. 参考资料

1. 什么是Swap分区？#

Swap分区是磁盘上的专用分区，用于存储Linux系统的虚拟内存。它与Swap文件的核心区别在于：

  • Swap分区：是磁盘上的独立分区，直接由内核管理，性能更稳定（无需经过文件系统层）。
  • Swap文件：是文件系统中的普通文件（如/swapfile），灵活但性能略低（适合临时扩展交换空间）。

本文聚焦Swap分区，因为它是传统且更可靠的方案，适合需要长期稳定交换空间的场景（如服务器、桌面系统）。

2. Swap分区的作用与原理#

核心作用#

当物理内存（RAM）不足时，内核会将不活跃的内存页（比如后台程序的数据）从RAM“换出”（Page Out）到Swap分区，释放RAM给更需要的程序。当程序需要这些页时，再从Swap“换入”（Page In）回RAM。

关键概念#

  • OOM Killer：如果没有Swap空间，当RAM耗尽时，内核会强制终止占用内存最多的进程（比如你的Chrome浏览器），避免系统崩溃。
  • Swappiness：内核使用Swap的积极性（取值0-100），默认值为60。值越低，内核越倾向于使用RAM而非Swap（适合SSD）；值越高，越积极使用Swap（适合HDD）。

3. 创建Swap分区的前提条件#

在开始操作前，请确保满足以下条件：

  1. Root权限：需要sudo或直接登录root用户（所有磁盘操作都需要高权限）。
  2. 未分配磁盘空间：磁盘上有未使用的空间（或空闲分区），可以通过lsblk或fdisk -l查看。
  3. 数据备份：所有磁盘操作都有风险，请备份重要数据（避免误删分区）。
  4. 基础工具：系统已安装fdisk（MBR磁盘）或gdisk（GPT磁盘）、mkswap、swapon等工具（大部分Linux发行版默认预装）。

4. 步骤1：检查当前Swap状态#

首先，我们需要确认系统当前的Swap使用情况，避免重复创建或误操作。

常用命令#

  1. 查看活跃Swap：

    swapon --show

    示例输出（表示当前有一个Swap分区/dev/sda3，大小8GB，未使用）：

    NAME      TYPE      SIZE USED PRIO
/dev/sda3 partition 8G   0B   -2

  2. 查看内存与Swap总览（人类可读格式）：

    free -h

    示例输出：

    total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           15Gi       2.3Gi       10Gi       152Mi       2.4Gi       12Gi
Swap:          8Gi         0B        8Gi

  3. 通过Proc文件系统查看：

    cat /proc/swaps

    输出与swapon --show类似，但更详细。

5. 步骤2：选择磁盘或空闲分区#

接下来，我们需要找到可以用来创建Swap分区的未分配空间或空闲分区。

查看磁盘布局#

使用lsblk（推荐，更直观）或fdisk -l列出所有磁盘：

lsblk

示例输出：

NAME        MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
sda           8:0    0   40G  0 disk 
├─sda1        8:1    0  512M  0 part /boot/efi
├─sda2        8:2    0    1G  0 part /boot
└─sda3        8:3    0   10G  0 part /
sdb           8:16   0   20G  0 disk  # 未分区的磁盘（大小20GB）
nvme0n1     259:0    0  512G  0 disk 
├─nvme0n1p1 259:1    0  512M  0 part /boot/efi
└─nvme0n1p2 259:2    0  511G  0 part /home

关键判断标准#

  • 未分配空间：TYPE=disk的设备（如sdb），且没有子分区（sdb下没有sdb1），表示该磁盘完全未使用。
  • 空闲分区：TYPE=part的设备（如sda4），且MOUNTPOINTS为空（未挂载），表示该分区未被使用。

⚠️ 警告：不要使用已挂载的分区（如/dev/sda3，它挂载到/），否则会导致数据丢失！

6. 步骤3：创建Swap分区#

根据磁盘的未分配空间类型，分为两种情况：从无到有创建新分区，或复用现有空闲分区。

前置知识：MBR vs GPT#

  • MBR：传统分区格式，支持最多4个主分区（或3个主分区+1个扩展分区），单分区最大2TB。
  • GPT：现代分区格式，支持无限分区（取决于操作系统），单分区最大18EB，支持UEFI启动。

选择工具：

  • MBR磁盘：使用fdisk。
  • GPT磁盘：使用gdisk（或fdisk -g，但gdisk更可靠）。

情况1：从无到有创建新分区（以MBR磁盘为例）#

假设我们要在未分区的sdb磁盘（20GB）上创建一个10GB的Swap分区。

步骤1：进入fdisk工具#

sudo fdisk /dev/sdb

进入交互模式后，会显示如下提示：

Welcome to fdisk (util-linux 2.37.2).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

步骤2：创建新分区#

输入以下命令（按顺序执行）：

  1. p：查看当前分区表（确认sdb未分区）。
  2. n：创建新分区。
  3. 选择分区类型：输入p（主分区，MBR最多4个）。
  4. 分区号：默认1（直接按Enter）。
  5. 起始扇区：默认2048（直接按Enter）。
  6. 结束扇区：输入+10G（表示创建10GB的分区，或直接按Enter用满剩余空间）。
  7. t：修改分区类型（默认是Linux，需要改为Linux swap）。
  8. 输入分区号：1（刚创建的sdb1）。
  9. 输入分区类型代码：82（MBR的Swap类型代码）。
  10. p：再次查看分区表，确认类型为Linux swap。
  11. w：保存并退出（此操作会修改磁盘分区表，不可逆！）。

完整交互示例#

Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 20 GiB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Disk model: Virtual Disk    
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x12345678

# 此时sdb未分区，所以没有设备列表

Command (m for help): n
Partition type
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 
First sector (2048-41943039, default 2048): 
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (2048-41943039, default 41943039): +10G

Created a new partition 1 of type 'Linux' and of size 10 GiB.

Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code or alias (type L to list all): 82
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux swap'.

Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 20 GiB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Disk model: Virtual Disk    
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x12345678

Device     Boot Start      End  Sectors Size Id Type
/dev/sdb1        2048 20973567 20971520  10G 82 Linux swap

Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

情况2：复用现有空闲分区#

如果已有未挂载的空闲分区（如/dev/sda4），可以直接修改其类型为Swap（注意：此操作会清空分区所有数据！）。

步骤1：卸载分区（如果已挂载）#

sudo umount /dev/sda4

步骤2：修改分区类型#

使用fdisk进入分区工具，执行t命令，将分区类型改为82（MBR）或8200（GPT），最后w保存。

7. 步骤4：格式化Swap分区#

创建好Swap分区后，需要用mkswap工具初始化分区（类似mkfs格式化文件系统）。

命令示例#

假设新分区是/dev/sdb1：

sudo mkswap /dev/sdb1

输出说明#

Setting up swapspace version 1, size = 10 GiB (10736762880 bytes)
no label, UUID=12345678-1234-1234-1234-123456789abc
  • size：分区大小（10GB）。
  • UUID：分区的唯一标识符（后续会用到，比/dev/sdb1更可靠）。

8. 步骤5：启用Swap分区#

使用swapon命令启用刚创建的Swap分区：

sudo swapon /dev/sdb1

验证启用结果#

再次运行swapon --show，如果看到新的Swap分区，表示启用成功：

NAME      TYPE      SIZE USED PRIO
/dev/sda3 partition 8G   0B   -2
/dev/sdb1 partition 10G  0B   -3

9. 步骤6：设置开机自动挂载#

默认情况下，重启后Swap分区不会自动启用，需要将其添加到/etc/fstab文件（系统开机挂载配置文件）。

步骤1：获取分区UUID#

使用blkid命令获取Swap分区的UUID（推荐用UUID，避免/dev路径变化）：

sudo blkid /dev/sdb1

输出示例：

/dev/sdb1: UUID="12345678-1234-1234-1234-123456789abc" TYPE="swap" PARTUUID="12345678-01"

步骤2：编辑/etc/fstab#

使用文本编辑器（如nano或vim）打开/etc/fstab：

sudo nano /etc/fstab

步骤3：添加Swap挂载条目#

在文件末尾添加一行（替换为你的UUID）：

UUID=12345678-1234-1234-1234-123456789abc none swap defaults 0 0

字段说明#

字段含义
UUID=...Swap分区的唯一标识符（避免/dev路径变化）
noneSwap分区没有挂载点（内核直接管理）
swap文件系统类型（固定为swap）
defaults默认挂载选项（包含rw、auto等，适合大多数场景）
0dump选项（0表示不备份该分区）
0pass选项（0表示开机不检查该分区（Swap不需要fsck））

步骤4：验证配置#

运行以下命令，测试/etc/fstab是否正确（无输出表示正常）：

sudo mount -a

步骤5：重启验证#

重启系统后，运行swapon --show，确认Swap分区自动启用。

10. Swap分区的最佳实践#

1. 大小建议#

Swap大小没有绝对标准，需根据RAM大小和工作负载调整：

  • <8GB RAM：Swap大小=1-2倍RAM（如4GB RAM → 4-8GB Swap）。
  • 8-64GB RAM：Swap大小=0.5-1倍RAM（如16GB RAM → 8-16GB Swap）。
  • >64GB RAM：Swap大小=2-4GB（足够应对突发情况）。
  • 冬眠（Hibernation）：Swap大小≥RAM（需要将RAM全部数据写入Swap）。

2. SSD vs HDD#

  • SSD：速度快，但有写入寿命限制。建议：
    • 减少Swap使用（设置swappiness=10）。
    • 启用TRIM（在fstab中添加discard选项：defaults,discard）。
  • HDD：速度慢，但写入寿命长。建议：
    • 适当增加Swap大小（如1.5倍RAM）。
    • 设置swappiness=60（默认值，更积极使用Swap）。

3. 优先级设置#

如果有多个Swap分区，可以通过pri选项设置优先级（值越高，越先被使用）：

  • 临时设置：sudo swapon -p 10 /dev/sdb1（优先级10）。
  • 永久设置：在/etc/fstab中添加pri=10： 
    UUID=... none swap defaults,pri=10 0 0

4. 避免Swap Thrashing#

如果系统频繁换入换出（Swap Thrashing），会导致性能急剧下降。解决方法：

  • 增加物理内存（最有效的方式）。
  • 减少Swap使用（降低swappiness）。
  • 关闭不必要的后台程序。

11. 常见问题与排查#

1. swapon: invalid argument#

原因：分区类型不是Swap（未执行t命令修改类型），或未执行mkswap。
解决：重新修改分区类型，或运行mkswap /dev/sdb1。

2. swapon: device or resource busy#

原因：分区已挂载或已启用Swap。
解决：卸载分区（sudo umount /dev/sdb1）或关闭Swap（sudo swapoff /dev/sdb1）。

3. 重启后Swap未自动启用#

原因：/etc/fstab中的UUID错误，或语法错误。
解决：

  • 重新获取UUID（blkid /dev/sdb1）。
  • 检查/etc/fstab的语法（如空格是否正确）。
  • 运行sudo mount -a测试配置。

4. mkswap: device is busy#

原因：分区正在被使用（如挂载或启用Swap）。
解决：卸载分区或关闭Swap（sudo swapoff /dev/sdb1）。

12. 总结#

创建Swap分区的核心步骤可以总结为：

  1. 检查当前状态：swapon --show、free -h。
  2. 选择磁盘：lsblk找到未分配空间或空闲分区。
  3. 创建分区：fdisk/gdisk创建并修改类型为Swap。
  4. 格式化：mkswap初始化分区。
  5. 启用：swapon启用Swap。
  6. 自动挂载：添加到/etc/fstab。

⚠️ 最后提醒：所有磁盘操作都有风险，请务必备份数据！如果不确定，建议先在虚拟机中练习。

13. 参考资料#

  1. Linux Man Pages：man swapon、man mkswap、man fdisk、man gdisk。
  2. Red Hat Documentation：Swap Space Recommendations。
  3. Ubuntu Community Wiki：SwapFaq。
  4. Kernel Documentation：vm.swappiness。

希望这篇文章能帮助你顺利创建Swap分区，让Linux系统更稳定！如果有问题，欢迎在评论区交流。

2026-01