【数据库】无法启动数据库：内存不足

最近在打计算机系统能力大赛的数据库创新设计赛道，不得不说学到了很多东西。比赛用的是PolarDB(套皮PG),最近上华为云用的是OpenGuass(也是套皮PG)(PG简直是开源之神
在实践中，由于服务器资源有限，经常遇到的一个问题是：FATAL: could not create shared memory segment: Cannot allocate memory。下面记录两种解决方案

1.手动修改配置文件

这种方案主要针对在数据库调参之后，使用pg_ctl重启数据库时遇到的内存分配问题。在PolarDB中，postgres.auto.conf文件记录了数据库每次启动时的部分参数标准(主要针对于在psql)调过的参数。笔者常用VsCode进行开发，在VsCode中使用ctrl+p搜索该文件名即可找到该文件，对其中的shared_buffers参数进行修改即可。一般设为2GB即可正常启动

2.手动启用额外的交换分区

在服务器资源很有限（比如我的华为云ECS，只有4GB内存），即使清理内存后也无法在物理上满足数据库的启动要求怎么办？
此时可以尝试手动启用额外的交换分区

sudo fallocate -l 1G /swapfile
sudo chmod 600 /swapfile
sudo mkswap /swapfile
sudo swapon /swapfile

设置后，可以成功启动数据库。关于原理，此处贴上来自GPT的介绍(OS学的依托的结果)。

交换分区（Swap Partition）是 Linux 系统中用于管理物理内存不足时的一种机制。它相当于硬盘的一块空间，当系统的物理内存（RAM）不够用时，部分数据会被移到交换分区，从而释放物理内存给当前运行的进程。

交换分区的作用

1. 防止内存溢出：当系统的 RAM 被完全使用时，操作系统会将不常用的内存页（数据或进程）临时存储到交换分区中，保证系统继续运行而不会因为内存耗尽而崩溃。

2. 提升系统稳定性：在内存高负载的情况下，交换分区作为“后备”存储，可以帮助系统避免“内存不足”的错误。特别是在内存占用较高的服务器或运行多个应用程序时，交换分区能够提供额外的内存支持。

3. 内存页回收：Linux 会在内存使用压力大时主动把一些不活跃的内存页交换到磁盘上，换回来时再重新加载到 RAM，这样有助于提高系统的效率，特别是对于运行较多进程的系统。

4. 提高多任务处理能力：当系统需要处理大量并发任务时，交换分区可以扩展可用内存容量，从而支持更多的进程和任务。

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交换分区的缺点

1. 性能开销：交换分区通常存放在硬盘或固态硬盘（SSD）中，相比 RAM，其访问速度要慢得多。如果系统频繁依赖交换分区，可能会导致性能显著下降（特别是在传统硬盘上）。

2. 过度依赖交换分区不推荐：虽然交换分区能延缓内存耗尽的情况，但它不能替代物理内存。系统性能的瓶颈通常是在频繁使用交换分区时，而不是物理内存不足。

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何时需要使用交换分区

• 内存较小：如果你的系统内存较小（例如 4GB 或更少），配置交换分区能提高系统的稳定性，防止内存不足时程序崩溃。
• 服务器或多任务环境：对于运行多个服务或进程的服务器，交换分区能提供缓解内存压力的作用。
• 虚拟机或容器：虚拟机或容器中通常会配置交换分区，用于应对动态内存需求。

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如何配置交换分区

1. 创建交换文件（如果没有交换分区）
   如果没有交换分区，可以创建一个交换文件来启用交换：

   sudo fallocate -l 1G /swapfile  # 创建 1GB 大小的交换文件
   sudo chmod 600 /swapfile        # 设置交换文件的权限
   sudo mkswap /swapfile           # 格式化为交换空间
   sudo swapon /swapfile           # 启用交换文件
   

2. 查看当前交换使用情况
   可以通过 free 或 swapon 命令查看交换分区的使用情况：

   free -h
   swapon --show
   

3. 设置永久生效
   为了使交换文件在系统重启后仍然有效，需要在 /etc/fstab 文件中添加如下内容：

   /swapfile none swap sw 0 0
   

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总结

交换分区在物理内存紧张时提供了一种缓解措施，增强了系统的稳定性。但如果系统依赖交换分区过多，可能会影响性能。因此，建议尽量根据需要配置适当的交换分区大小，同时确保系统有足够的物理内存。