.. _zram: ================================= zram - 基于内存的压缩块存储设备 ================================= zram是一个Linux内核模块，可以用来创建最高5:1压缩率的基于RAM的块设备。zram设备可以和其他块设备一样使用。通常zram被用于作为swap设备来扩展主机内存。它们也可以用来存储 ``/tmp`` 并且用于作为一个压缩性RAM设备。 Fedora 33+ 使用系统内存的一半来创建一个zram swap设备，并且限制最大使用4GB空间，使用的工具名为 ``zram-generator`` 。 .. note:: 现代大规模集群的日志采集是分析集群性能的重要基础，由于日志采集写磁盘非常消耗系统资源并且效率低下，如果能够实现日志即时传输出去，就不需要持久化存储(磁盘)，完全可以使用 ``tmpfs`` 来存储日志。 在 ``tmpfs`` 上结合 ``zram`` ，就可以大幅度压缩 ``tmpfs`` 占用的内存空间，把宝贵的内存用于应用系统。所消耗的只是压缩处理的cpu资源，通常系统cpu资源都有剩余，所以这种架构对于大型集群的日志采集应该是有很大帮助。我后续会做一个实践汇总。 .. note:: :ref:`jetson_nano` 官方操作系统 L4T 的 :ref:`jetson_swap` 就是采用zram来实现的。 zram基本使用 ============== ``zram`` 内核模块必须在使用zram之前加载，可以通过 ``modprobe zram`` 加载，不过默认只有1个zram设备。如果你希望创建4个zram设备，则使用 ``modprobe zram num_devices=4`` 。 也可以通过创建 ``/etc/modprobe.d/zswap.conf`` 配置实现:: options zram num_devices=4 - 基本使用方法:: modprobe -v zram echo zstd > /sys/block/zram0/comp_algorithm echo 2G > /sys/block/zram0/disksize # 如果使用 mkswap 和 swapon ，那么刚才创建的 zram0 就是一个类似普通的块设备 mkswap /dev/zram0 swapon /dev/zram0 此时检查:: cat /proc/swaps 可以看到:: Filename Type Size Used Priority /dev/zram0 partition 2097148 0 5 创建设备 ========= zram设备可以创建为 ``/dev/zram0`` ， ``/dev/zram1`` 依次类推。添加的设备数量可以通过读取 ``/sys/class/zram-control/hot_add`` 来获得:: cat /sys/class/zram-control/hot_add 例如当前设备数量4个:: 4 - 压缩算法可以通过 ``/sys/block/zram0/comp_algorithm`` 获得:: cat /sys/block/zram0/comp_algorithm 输出:: [lzo] deflate 这个算法可能包含 ``lzo lzo-rle lz4 lz4hc 842 [zstd]`` zram设备的空间大小初始化时候是0，直到你修改容量(只需要echo一个数值到 ``/sys/block/zram{devicenumber}/disksize`` )，单位可以是K,M,G:: echo 512M > /sys/block/zram0/disksize echo 1G > /sys/block/zram1/disksize .. note:: zram不会使用任何实际内存，直到设备开始填充数据。举例，一个2GB的zram设备存储了5.8MB数据，压缩以后数据实际只有443.9K，仅使用780K存储空间，而不会使用2GB内存。 zram块设备初始化成基于RAM的压缩swap，只需要使用 ``mkswap`` 初始化设备，然后用 ``swapon`` 激活。使用 ``swapon`` 参数 ``-p 32767`` 将给予zram设备最高优先级:: mkswap /dev/zram0 swapon /dev/zram0 -p 32767 删除zram设备 ============= 当zswap设备在使用时你不能删除它，需要首先umount文件系统或者swap设备，然后通过 ``/sys/class/zram-control/hot_remove`` 来移除:: swapoff /dev/zram0 echo 0 > /sys/class/zram-control/hot_remove 检查设备 ========= ``util-linux`` 软件包提供了一个工具 ``zramctl`` 可以用来检查设备的真实压缩率以及其他信息，这些信息也可以通过 ``/sys/block/zram{devicenumber}/`` 目录下的文件提供。 .. _zram_swap_script: 使用zram作为swap的脚本 ======================= 以下是一个简单的脚本用来创建zram swap设备，注意，这个脚本假设你还没有使用zram，并提供了启动的systemd配置: - ``/usr/local/bin/zramswap-on`` : .. literalinclude:: zram/zramswap-on :language: bash :linenos: - ``/usr/local/bin/zramswap-off`` : .. literalinclude:: zram/zramswap-off :language: bash :linenos: - ``/etc/systemd/system/create-zram-swap.service`` : .. literalinclude:: zram/create-zram-swap.service :language: bash :linenos: - 然后执行服务配置加载和激活:: systemctl daemon-reload systemctl enable --now create-zram-swap.service zram压缩算法对比 =================== - 比较zram压缩算法的简单方法是向zram设备文件系统中复制大文件或者大量文件，观察不同压缩算法的zram设备耗时、压缩后空间 - 也可以通过设置zram设备作为swap，然后编译大型软件(如Chromium)来对比观察，例如在6GB总系统内存虚拟机中设置3GB zram swap，并添加HDD后端的swap来观察编译时间 性能影响 --------- 根据 `LinuxReviews docs: Zram `_ 的测试，使用缓慢的旧型号Athlon 5350 APU with a slow HDD as a swap device in addition to a zram swap device 测试: - 使用50%的物理内存配置为zram swap，得到的编译收益最大，不过zstd和lzo-rle两种算法差别不大 但是，使用新型 Ryzen 2600, 6 Cores/Threads (QEMU VM), 8 GiB RAM 设备，则配置2G zram swap得到性能收益(虽然不多)，但配置4G zram swap则性能下降。 .. note:: 使用zram的swap配置和具体硬件相关，可能需要做不断的验证测试才能找到合适比例。 zram工具 ============ ``util-linux`` 软件包提供的zramctl提供了设置和配置zram的功能 - 检查设备:: zramctl 显示输出:: NAME ALGORITHM DISKSIZE DATA COMPR TOTAL STREAMS MOUNTPOINT /dev/zram3 lzo 495.5M 4K 76B 12K 4 [SWAP] /dev/zram2 lzo 495.5M 4K 76B 12K 4 [SWAP] /dev/zram1 lzo 495.5M 4K 76B 12K 4 [SWAP] /dev/zram0 lzo 495.5M 4K 76B 12K 4 [SWAP] - zramctl提供了 ``-f`` 或 ``--find`` 选项可以用来找到第一个没有使用的zram设备，或创建一个新的zram设备。此外提供了 ``-s`` 或 ``--size`` 选项以及 ``-s`` 或 ``--algorithm`` 选项:: zramctl --find --size 512M --algorithm zstd .. _zram_generator: zram-generator ================= 从Fedora 33+ 开始默认提供了一个 ``zram-generator`` 的工具 ，这个工具是 `systemd/zram-generator `_ zram-generator 用于配置最大4GB zram ，或者是系统内存的一半。默认使用 ``lzo-rle`` 压缩算法。可以通过 ``/etc/systemd/zram-generator.conf`` 来覆盖默认的 ``/usr/lib/systemd/zram-generator.conf`` 配置。 - 举例 ``/etc/systemd/zram-generator.conf`` :: [zram0] # Use 20% of system memory for zswap. Default: 0.5 zram-fraction = 0.2 # Limits the maximum size. Set in MiB. 2048 means # it will never be larger than 2 GiB. Default: 4096 max-zram-size = 2048 # Fedora defaults to lzo-rle which is very inefficient # compared to vastly superior zstd compression compression-algorithm = zstd zram-generator可以通过以下3种方式之一来禁用: - 屏蔽运行:: systemctl mask swap-create@.service 是的，确实是 ``swap-create@.service`` 而不是 ``zram-generator`` - 创建一个空的配置:: echo > /etc/systemd/zram-generator.conf - 卸载 ``zram-generator`` 和 ``zram-generator-defaults`` 软件包:: dnf -y remove zram-generator zram-generator-defaults 参考 ====== - `LinuxReviews docs: Zram `_