交换文件（交换空间或页面文件）

什么是交换文件？

交换文件，也称为交换空间或分页文件，是一种系统资源，当计算机内存不足时，会在固态硬盘（SSD）或硬盘驱动器（HDD）上创建虚拟存储。 它的作用是复制空闲应用程序的RAM存储片段，从而为其他正在运行的应用程序提供更多内存。

使用交换文件并不是要使用比PC上已有的更多的存储内存！通过这种方式，系统能够运行更多程序，同时仍然可以使用与已安装RAM数量相比数量有限的中央内存空间。

与物理RAM不同，交换文件并非物理存储在RAM模块中，因此它们属于虚拟内存类型。两个重要因素是，计算机的操作系统（OS）可以假装具有比实际容量更大的RAM容量，并且交换文件的存在允许这种模拟。在此过程中，RAM中存储的最近最少使用的文件或程序可以被交换出去（即传输到硬盘），直到需要时，从而为新文件或程序加载到RAM中腾出空间。

交换文件在系统（OS）中的放置方式各不相同，并且操作系统负责在必要时创建和管理交换文件。此外，根据另一种机制，当程序不再使用驱动器空间时（即程序关闭时），操作系统会取消分配该空间。

需要记住的是，交换文件，有时也称为分页文件或分页文件，在操作系统下通常处于隐身模式。

为什么交换文件很重要？

交换文件在计算机处理中起着两个关键作用：

• 管理内存负载：某些应用程序可能会耗尽大量RAM，由于RAM资源稀缺，其他需要RAM的应用程序将受到影响。通过分页出不活动的文件，交换文件通过提供额外的虚拟内存来解决此问题。因此，此功能提供了一种调整内存分配的方法，以便所有程序执行进程都能获得足够的资源，避免受内存密集型任务的限制。
• 处理意外情况：在程序需要额外的内存空间并且设备运行需要更多存储空间的情况下，可以使用交换文件，直到找到更永久的解决方案。例如，考虑到用户可能会升级其RAM以满足未来不断增加的内存需求。此外，交换文件提供了临时解决方案，并允许系统继续运行，而不会因RAM有限而导致行为发生变化。

优点和缺点

虚拟内存提供了几个重要功能，例如，增加了物理内存容量并运行更多程序。然而，它们也存在一些用户应考虑的缺点。

好处

1. 扩展物理内存：交换文件允许系统访问比物理安装更多的内存，从而为多个程序的并发执行提供了空间。
2. 增加程序可用性：将内存与被动内存进行交换允许为活动应用程序和当前应用程序腾出内存，从而提高了整体效率。

缺点

1. 系统减速：频繁地将活动程序与空闲程序进行交换可能会导致减速。考虑到这种读写流量在系统驱动器上积极发生，它会影响整体系统性能。
2. 性能下降：如果系统别无选择，只能使用保存在驱动器上的交换文件，性能可能会急剧下降。SSD和HDD等磁盘处理读写操作的速度相对较慢，不如RAM的速度快，导致在执行内存密集型活动时出现延迟和系统性能下降。

最后，尽管交换文件被用作一种策略，通过缓解内存限制来提高程序效率，但它可能导致性能障碍，例如，过度依赖交换文件会在系统使用慢速存储驱动器时导致此类问题。

交换文件类别

交换文件可以分为临时或永久两种，每种类型都提供独特的优点和缺点：Windows OS配置为使用临时交换文件，而其他OS（如Unix和Linux）可以预留永久交换空间以创建永久交换文件。

1. 临时交换文件

• 利用碎片化的硬盘空间：临时交换文件是指使用硬盘上零散且不完整的区域进行存储。
• 不永久保留磁盘空间：它们不为主机计算机的硬盘分配专用部分用于虚拟内存，因此适用于磁盘空间较小的系统。
• 对系统影响有限：与永久分配空间不同，交换文件对系统性能的影响不大。

在Windows 10中，交换文件（也称为分页文件）是位于系统驱动器中的具有.sys扩展名的隐藏文件。当用户打开更多应用程序，并且可用RAM无法支持时，这些文件开始工作。

通常，交换文件的大小是RAM大小的1.5倍，最大值为RAM容量的4倍。例如：

如果您有1 GB RAM

最小交换文件大小：1.5 GB

最大交换文件大小：4 GB

Windows 10操作系统会自动管理交换文件空间，具体取决于系统的设置和可用的物理内存。但是，用户可以更改交换文件的大小，如果后者被发现会造成性能问题。

2. 永久交换文件

永久交换文件会在硬盘上保留一个不间断的区域。通过将交换文件构建在单个连续空间内，可以最大程度地减少读取或写入完整文件所需的I/O操作次数。因此，对系统速度或性能的影响不像临时交换文件那样明显。但是，需要注意的是，永久交换文件也占用更多磁盘空间。在磁盘空间已经有限的情况下，这可能会导致系统速度变慢。

调整Windows中的交换文件

以下是在Windows 10中手动调整交换文件的步骤：

• 在左下角，单击系统托盘中的系统图标。然后选择“系统”选项。（注意：使用系统管理员帐户登录Windows 10非常重要）。
• 可以通过首先单击“高级”选项卡来访问“系统属性”。
• 在“性能”部分，您可以找到“设置”按钮，然后单击“高级”选项卡。
• 通过单击“更改”按钮并取消选择“自动管理所有驱动器的分页文件大小”选项来取消选中它。
• 选择安装了Windows 10的磁盘。
• GUI应该允许用户根据系统的可用物理内存指定交换文件的最大和最小大小。
• 然后按“设置”按钮，然后按“确定”按钮。
• 关闭机器以验证设置。

Linux中的交换文件

Linux提供了两种类型的交换空间：分配给它的交换分区（磁盘驱动器的特定部分或分区），以及位于系统和数据文件中的交换文件。它可以轻松调整大小。

与交换分区不同，交换文件不需要额外的分区。对于系统来说，在根目录下的一个非常简单的创建的文件就是系统使用的交换空间。

要检查Linux系统上现有的交换空间，有两个命令可用：它们可以单独出售，也可以捆绑在计算机中。

要解决Linux中交换空间不足的问题，用户可以通过以下步骤创建一个新的交换文件：

1. 您需要使用mkfile命令来构建交换文件，然后输入其大小（以千字节（k）、块（b）或兆字节（m）为单位）。
2. 通过运行swap命令并包含文件的绝对路径来激活交换。
3. 通过将交换文件添加到/etc/vfstab使其在系统启动时自动激活，确保交换文件的自动化。
4. 验证添加交换文件。

尽管在Linux中创建交换文件不一定需要root权限，但最好给予root所有权以访问交换文件。

删除Linux中的交换文件

当不再需要Linux交换文件时，请按照以下步骤使用超级用户权限删除它：

• 移除交换空间以从那里获取交换文件名，从而阻止其交换，同时保持文件不变。
• 编辑/etc/vftab文件以删除交换文件行。
• 回收磁盘以用于其他用途。
• 验证交换文件是否已完全清除并丢失。

交换空间的优点

1. 虚拟内存扩展：交换空间通过利用磁盘空间作为非活动内存页的存储位置，充当物理内存的内存扩展，从而扩展虚拟内存。
2. 增强系统稳定性：通过增加内存储备，使用交换空间是为了增强系统稳定性，以解决通常与内存不足相关的问题，从而防止系统崩溃。
3. 提高系统性能：虚拟内存使用一种称为分页的技术，该技术有助于页面帧交换过程，即内存页面临时迁移到硬盘，反之亦然，从而释放RAM供其他任务使用，并且主要通过这种方式提高系统性能，确保内存得到最佳利用。
4. 高效的内存管理：操作系统可以更有效地运行，如果它可以将不常用或不活动的内存页面传输到硬盘，从而为更关键的进程分配RAM空间。
5. 崩溃预防：交换空间是防止因RAM不足导致的系统崩溃的关键组成部分。相反，它是一种人工内存，在实际内存品牌超出系统容量时用作临时内存。
6. 支持内存密集型应用程序：交换空间为那些否则将因仅凭物理内存不足而无法执行的内存密集型应用程序提供写入访问功能，从而扩展了软件的适用性。
7. 增强多任务处理：交换空间通过为系统提供额外内存供高优先级任务使用，而不是实际内存，从而有效地提高了同时多任务处理的效率，因此系统可以并发处理多个进程而不会遇到内存问题。

交换空间的缺点

1. 性能下降：使用交换空间比使用RAM要慢得多。因此，严重依赖交换的系统将因工作负载过重而产生严重的性能问题，与拥有足够RAM的系统相比，速度要慢得多。
2. 磁盘空间利用：交换空间的使用会占用磁盘空间，这可能会减少用于其他功能的剩余磁盘存储。因此，交换空间的过度占用可能会限制用于关键任务或用户数据存储的剩余磁盘空间。
3. 过度使用导致的性能问题：高频率的交换空间使用以及RAM和磁盘之间的页面来回交换可能会成为性能问题的根源。系统可能会发现自己忙于处理交换操作，从而导致系统在处理任务时缓慢。
4. 增加磁盘I/O操作：使用交换空间会导致更多的磁盘输入输出（I/O）操作，这反过来可能导致系统变慢。磁盘性能的好坏也取决于管理交换操作的行为，这可能对其造成很大的负担，以至于系统变慢变得不可避免。
5. 发生颠簸（Thrashing）的风险：当系统花费大量CPU时间在RAM和磁盘之间移动页面时，分页被称为颠簸。频繁的切换可能很麻烦，尤其是在内存争用的情况下，因此可能导致颠簸并严重恶化系统性能。
6. 数据丢失的风险：在断电或系统崩溃的情况下，交换空间中的数据可能不在磁盘上，数据丢失的可能性会增加。相反，永久存储的数据不在交换空间中，因此在这种情况不会丢失。

结论

简而言之，交换文件（也称为交换空间或分页文件）在当今计算机时代非常重要，因为它可以在物理内存（RAM）不足时提供虚拟内存。它充当磁盘驱动器上的临时存储位置，用于存储不活动或不经常使用的内存页面。