在 Linux 上用 zram 替代傳統(tǒng)交換空間
我在我的電腦上花了很多時間（我是說工作），我發(fā)現(xiàn)了很多有趣的東西。其中最近引起我注意的是 ??zram0??? 設(shè)備。我是在幾個月前寫一篇文章時第一次注意到它，它顯示在 ??lsblk?? 命令的輸出中：
它被識別為交換空間，這就是首先引起我的好奇心的原因，所以我做了一些研究。zram 最初被稱為 “壓縮緩存compcache”，即 “壓縮的高速緩存”。事實證明，zram 是一個用于創(chuàng)建內(nèi)存內(nèi)壓縮緩存的工具，特別是作為交換空間使用。
但為什么呢？
當(dāng)我開始研究 zram 時，我只發(fā)現(xiàn)了幾篇關(guān)于將 zram 用于交換空間的基礎(chǔ)文章。起初，這對我來說似乎有點違反直覺。畢竟，如果你的內(nèi)存快用完了，你把頁面交換到內(nèi)存中的虛擬驅(qū)動器中，有什么好處呢？
然后我找到了 Fedora 項目的維基頁面，它提議使用 ??zram 交換空間??swap-on-zram。該建議說：“交換是有用的，除了它的速度很慢。zram 是一個使用了壓縮的內(nèi)存驅(qū)動器。在啟動時創(chuàng)建一個 zram 交換空間，并且不再使用默認(rèn)的交換分區(qū)。”
該頁面的其余部分是關(guān)于它的細(xì)節(jié)、好處、副作用和反饋。
Linux 上用于交換空間的 zram
使用 zram 作為交換空間，與常規(guī)的基于分區(qū)或基于文件的交換空間做的事情相同。當(dāng)內(nèi)存壓力過大時，一些最近使用最少的數(shù)據(jù)會被移到交換空間。平均來說，它會被壓縮到其原始大小的 50% 左右，并被放置在內(nèi)存的 zram 空間中。這比將這些內(nèi)存頁存儲在硬盤上要快得多，并可以釋放出它所使用的內(nèi)存用于其他用途。
節(jié)省交換空間
我試圖找到關(guān)于配置多少交換空間或 zram 交換空間的總結(jié)建議。這使我重新回顧了交換空間的設(shè)置，以及我之前的文章《??現(xiàn)代 Linux 系統(tǒng)的正確交換空間是多少？??》。就我所知，從 RHEL 和 Fedora 的最新文檔來看，推薦的交換空間數(shù)量并沒有改變。不過，該文檔忽略了 zram 的使用。
然而，在不使用 zram 的舊版 Linux 或 zram 被禁用的情況下，之前文章中的表格仍然為交換空間的分配提供了一個好的起點。
我找到的關(guān)于 zram 功能的文檔在 zram 如何根據(jù)內(nèi)存大小分配空間，以及分配給 zram 交換空間的數(shù)量方面是不一致的。
由于缺乏權(quán)威性的文檔，我進(jìn)行了一些實驗來憑經(jīng)驗確定用于分配 zram 交換空間的算法。我為此使用了我自己的物理和虛擬系統(tǒng)。結(jié)果很有趣，與我迄今為止發(fā)現(xiàn)的任何文檔都不一致。
在所有足夠大的系統(tǒng)上，zram 的默認(rèn)大小是 8GB，但在內(nèi)存較小的主機上通常會大大減少。在我用于測試的一臺虛擬機（VM）上，可以訪問 4GB 的內(nèi)存，zram 的虛擬交換空間被分配為 3.8GB。我的一臺舊戴爾電腦擁有 8GB 的內(nèi)存，zram 被設(shè)置為 7.6GB。當(dāng)內(nèi)存減少到 2GB 時，zram 就減少到 1.9GB。
我擁有的所有內(nèi)存超過 8GB 的物理和虛擬主機都顯示正好是 8GB 的 zram。這包括我擁有 64GB 內(nèi)存的主工作站和其他擁有 16GB 或 32GB 內(nèi)存的主機。
基于這幾個數(shù)據(jù)點，我可以得出這樣的結(jié)論：目前的默認(rèn)設(shè)置是最多 8GB 的 zram，而在 8GB 或以下的主機上，zram 占內(nèi)存的 95%。
我讀過一些文章，其中提到了 zram 交換空間的其他大小，甚至高達(dá) 100% 的內(nèi)存，但這些似乎都是理論上的，而不是現(xiàn)實。
你的發(fā)行版可能不同，但這里是 Fedora 和類似發(fā)行版的實際 zram 交換空間的分配情況：
- 內(nèi)存 ? 8 GB：0.95 × 內(nèi)存
- 內(nèi)存 > 8 GB:8 GB
請注意，zram 交換空間大小的算法并沒有基于對任何給定的現(xiàn)實世界的系統(tǒng)或應(yīng)用程序的 “最佳” 交換大小的建議。這種 zram 交換空間的分配是一種相當(dāng)概率性的方法，它應(yīng)該在廣泛的 Linux 主機上運行良好。然而，最大的 zram 交換空間大小被配置為 8GB，而且我一直推薦 8GB 作為傳統(tǒng)交換空間的最大容量，我想我可以說它反映了 zram 交換空間的最佳大小。
管理 zram 交換空間
zram 的默認(rèn)值保存在 ??/usr/lib/systemd/zram-generator.conf?? 配置文件中。以下是我的一個測試虛擬機，分配了 5097GB 的內(nèi)存。
你可以在 ??zram-generator.conf?? 配置文件的最后一行改變默認(rèn)的 zram 交換空間大小。但我建議不要這樣做，除非你能明確說明這樣做的原因，并在你做任何改變后測試你的結(jié)果。像 Linux 中的許多其他配置默認(rèn)值一樣，zram 的默認(rèn)值已經(jīng)被很好地測試過了，適合大多數(shù)使用情況。
監(jiān)控 zram
可以使用 ??zramctl?? 工具來查看 zram 的當(dāng)前狀態(tài)。
傳統(tǒng)的 ??swapon?? 命令也可以用來查看交換，包括作為交換使用的 zram：
需要注意的是，??zramctl?? 在不包含數(shù)據(jù)時不報告 zram，所以結(jié)果會包含空輸出。而像 ??lsblk??、??swapon??、 ??top??、??free??、??htop?? 等工具，即使不包含數(shù)據(jù)，也會顯示 zram。
停用 zram
??swapoff -a?? 命令會關(guān)閉 zram 交換空間以及用作交換的傳統(tǒng) HDD 或 SSD 存儲。??swapon -a?? 命令在 zram 為空時不顯示它，可以使用 ??zramctl /dev/zram0?? 代替。
注意，??/dev/zram0?? 在這些命令中并沒有顯示為交換空間，直到它被用于該目的。這給我造成了一些困惑，直到我的實驗表明這是事實。
創(chuàng)建 zram 交換空間
zram 本身已經(jīng)存在了大約 20 年，但只是在過去的一兩年里才在一些發(fā)行版上作為交換空間使用。你的一些或所有主機上當(dāng)前的 Linux 環(huán)境可能沒有用 zram 創(chuàng)建交換空間。如果是這種情況，它可以很容易地被補救。
對于 Fedora 32，它是默認(rèn)使用 zram 交換空間之前的最后一個版本，它只需要三個簡單的命令。
首先，驗證是否存在 ??zram-swap.service?? 文件，它作為 ??zram?? RPM 包的一部分安裝：
接下來，安裝 ??zram-generator-defaults?? 和 ??zram-generator?? 軟件包：
啟用并啟動 ??zram-swap?? 服務(wù)：
然后驗證 ??zram0?? 是否存在并被用作交換空間：
用 zram 改進(jìn)交換空間
這就是全部內(nèi)容了。在 Fedora 上這很容易。不同的發(fā)行版可能也一樣簡單，只是軟件包名稱和命令的細(xì)節(jié)可能不同。在你的電腦上試試 zram 交換空間吧。在我的下一篇文章中，我將進(jìn)一步演示一些 zram 選項。
