swap, zram 和 zswap 的对比及使用场景

swap

swap 通过在磁盘上创建创建分区或者文件，将暂时不活跃的内存页移动到磁盘。当物理内存耗尽时，系统会将部分内存数据换出到磁盘，需要时再换入。这种机制可以防止系统因内存不足而崩溃，但由于硬盘 I/O 速度远低于内存，因此过度使用 swap 会导致系统性能下降。

swap 适用于临时需要大量内存的情景，swap 也用于系统休眠（Hibernate），但是需要 swap 大小至少与内存等大。

部分 Linux 发行版默认可能已经配置了 swap 分区或文件。如果需要手动设置，可以通过以下步骤创建一个 swap 文件：

# 创建一个大小为 4G 的 swap 文件
sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=4096 status=progress

# 因为是内存数据，我们需要设置合适的权限加以限制。
sudo chmod 600 /swapfile

# 格式化为 swap
sudo mkswap /swapfile

# 启用 swap
sudo swapon /swapfile

# 如果你想要每次开机都自动启动这个 swap 文件， 在 /etc/fstab 中为交换文件添加一个条目
echo '/swapfile none swap defaults 0 0' | sudo tee -a /etc/fstab

zram

zram 是一个 Linux 内核模块，它在内存中创建压缩的块设备（/dev/zram），即带实时磁盘压缩的内存盘，被用作 swap。在最开始，创建出的 zram 块设备并不会预留或使用任何内存。zram 块设备将会根据需要动态地增长或收缩。

zram 通过压缩数据来增加有效的内存空间，同时保持快速的 I/O 性能。相比传统的 swap，zram 不依赖硬盘，因此速度更快。也因此在 Android 移动设备中使用广泛，最近各大厂商所谓的内存扩容，很可能是下文中的 zswap。 需要注意的是 zram 的压缩过程会一定程度增加 CPU 的负担。

Ubuntu 中可以通过安装 zram-config 包来轻松启用 zram， 系统会自动在开机时启用 zram，无需额外配置，其他 Linux 发行版可以参考对应的文档。

注意：zswap 和 zram 二者不可共存，使用 zram 时一定要关闭 zswap

常见的压缩算法对比

zswap

zswap 是一种轻量级的压缩缓存，用于缓存即将被交换出的内存页。当 swap 触发时：数据先被压缩存入 zswap 缓存，若缓存已满，最近最少使用（LRU）的数据被写入传统 swap，很适合普通办公电脑。

zswap 默认可能已经启用，可以通过下面的命令查看开启情况

cat /sys/module/zswap/parameters/enabled

手动开启 zswap 前需要取保内核配置启用了 zswap，看到 CONFIG_ZSWAP=y 就说明启用了

cat /boot/config-`uname -r` | grep -i zswap

然后我们需要修改内核启动参数来开启 zswap，使用你熟悉的编辑器打开 /etc/default/grub，在 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT 中添加 zswap.enabled=1 等参数，例如：

# 开启 zswap, 使用压缩算法 LZ4, 压缩存储池分配器 zsmalloc
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splabash zswap.enabled=1 zswap.compressor=lz4 zswap.zpool=zsmalloc"

更新 Grub 并 重启

sudo update-grub
sudo reboot

查看相关内核日志

sudo dmesg | grep zswap

参考资料

• ArchWiki swap
• ArchWiki zram
• ArchWiki zswap
• Enable zswap to increase performance
• Enable lz4 compression