ZRAM/ZSWAP

ZSWAP

?

В Википедии есть обзорная статья по теме «zswap».

Примечание: Для работы этой технологии необходим подмонтированный своп-раздел — без него zswap не работает.

Модуль ядра Linux, который сжимает данные, перехватывая попытки записи страниц памяти в swap-раздел на диске. Интегрирован в поставку ядра начиная с версии 3.11, использует алгоритмы сжатия, предоставляемые модулем Linux Crypto API.

Увеличивает скорость подкачки страниц памяти в системе путём предотвращения выгрузки их на физический носитель, сжимая страницы и размещая их в оперативке до тех пор, пока не появится необходимость использовать реальный раздел подкачки на накопителе. Фактически выступает кэшем страниц между памятью и разделом подкачки. Страницы, выгружаемые в реальный раздел, не сжимаются. За счет того, что сжатая страница кэшируется в памяти и даже может быть никогда не выгружена в реальный раздел подкачки, снижается число операций ввода-вывода, а вместе с этим — износ физических носителей, что особенно актуально для SSD.

В ядрах Linux большинства дистрибутивов, как и в официальных сборках ALT, эта суперсила по умолчанию не включена:

# grep -i zswap_default /boot/config-*

/boot/config-5.10.163-std-def-alt1:# CONFIG_ZSWAP_DEFAULT_ON is not set
/boot/config-6.1.37-un-def-alt1:# CONFIG_ZSWAP_DEFAULT_ON is not set
/boot/config-6.4.4-un-def-alt1:# CONFIG_ZSWAP_DEFAULT_ON is not set

Для сведения: у проксмокса, в котором пасутся контейнеры пусть даже самых свежих сборок арча и генту, картина ровно та же — сиречь, и в контейнерах zswap включённым быть не может... как и не нужен, и бесполезен.

Включён ли ZSWAP на хост-системе, видно по содержимому /sys/module/zswap/parameters/enabled — N (по умолчанию) либо Y (да). Включить можно параметром ядра при загрузке, но вовсе не обязательно — достаточно прописать в этот файл правильную букву:

# echo Y >/sys/module/zswap/parameters/enabled

Юнит запуска/перезапуска/остановки:

/lib/systemd/system/zswap.service
[Unit] Description = Enable and configure zswap DefaultDependencies = no After = multi-user.target [Service] ExecStart = /usr/bin/zswap on ExecStop = /usr/bin/zswap off RemainAfterExit = yes [Install] WantedBy = swap.target

Посмотреть текущие настройки и статистику можно скриптом, разместив его по доступному для рута пути, соответствующему значению в юните:

/usr/bin/zswap

#!/bin/sh LANG=en_US.UTF-8 MODUL=/sys/module/zswap DEBUG=/sys/kernel/debug/zswap SWTCH=$MODUL/parameters/enabled SWAPS=`swapon | grep -cv zram` ZRAMS=`swapon | grep -c zram` unset MSG Protect(){ [ $ZRAMS -le 0 ] || MSG="can't start: zram-swap is already in use" [ $SWAPS -gt 0 ] || MSG="can't start: swap partition not found" } Show(){ grep -R . $2 2>&1 | \ sed '/uevent/d; /\/enabled/d; s|_percent|, %|; s|.*/||; s|:|: |; s|_| |g' } case $1 in # switch zswap on/off 1|Y|y|on) Protect [ "$MSG" ] && { echo "$MSG" exit 1 } echo Y >$SWTCH; exit 0 ;; 0|N|n|off) echo N >$SWTCH; exit 0 esac case `cat $SWTCH` in # is zswap in use? N) printf "zswap disabled" Protect [ "$MSG" ] && { echo " and $MSG" exit 1 } echo ;; Y) Show Settings $MODUL Show Stats $DEBUG PAGE=`cat $DEBUG/stored_pages` POOL=`cat $DEBUG/pool_total_size` [ $POOL -gt 0 ] && printf "compression ratio: %s\n" `echo "scale=2;4096*$PAGE/$POOL" | bc` || printf "\nzswap is not in use\n" esac

Пример вывода скрипта

# zswap ======== Settings ======== same filled pages enabled: Y enabled: Y max pool, %: 20 compressor: zstd zpool: zbud accept threshold, %: 90 ======== Stats ======== same filled pages: 1247 stored pages: 14351 pool total size: 26836992 duplicate entry: 0 written back pages: 0 reject compress poor: 0 reject kmemcache fail: 0 reject alloc fail: 0 reject reclaim fail: 0 pool limit hit: 0 compression ratio: 2.19

ZRAM

?

В Википедии есть обзорная статья по теме «ZRam».

Примечание: Для этой технологии своп-раздел не обязателен, но если таковой наличествует, то по заполнению сжатого свопа в памяти всё остальное начнёт свопиться уже на накопитель.

Модуль ядра Linux, ранее известный как compcache. Создаёт в оперативной памяти сжатое блочное устройство (другими словами, RAM-диск со сжатием данных «на лету»), которое может использоваться, например, как устройство подкачки страниц, хранения временных файлов (/tmp) или же просто как RAM-диск общего назначения. Использует алгоритмы сжатия, предоставляемые модулем Linux Crypto API — чаще всего LZO или LZ4.

Хотя стоимость оперативной памяти сейчас относительно низкая, ZRAM всё же даёт преимущество на компьютерах с малым количеством ОЗУ, при виртуализации и во встраиваемых системах, использующих флеш-память с ограниченным числом циклов перезаписи. Скорость обмена с оперативной памятью выше, чем с жёстким диском, поэтому ZRAM, с учётом сжатия, как правило, позволяет повысить производительность системы в целом. При этом использование алгоритмов сжатия увеличивает нагрузку на центральный процессор, но освобождает значительное количество ОЗУ по сравнению с использованием обычного RAM-диска.

ZRAM часто путают со сходным модулем zswap (см. выше), который сжимает данные, перехватывая попытки записи страниц памяти в swap-раздел на диске. Но в отличие от zswap, использовавшееся в качестве раздела подкачки zram-устройство до версии ядра 4.14 не имело возможности выгружать страницы памяти в какое-либо резервное хранилище. Начиная с указанной версии, для zram возможно задать любое другое блочное устройство в качестве резервного хранилища, куда могут выгружаться несжимаемые/неиспользуемые страницы памяти. При этом выгрузка страниц в резервное хранилище происходит в несжатом виде и — в отличие от ZSWAP — только по команде администратора системы.

Недостатки zram как раздела подкачки

При наличии в системе нескольких свопов zram-устройство в качестве раздела подкачки имеет более высокий приоритет, и все выгружаемые страницы падают первым делом именно в него. При его переполнении вновь выгружаемые страницы будут попадать в следующие по очереди, более медленные разделы на физических устройствах, в результате чего растёт вероятность возникновения LRU-инверсии.

Таким образом, использование zram-устройства в качестве свопа имеет смысл в основном при отсутствии разделов подкачки других типов в системе.

Настройка

В дистрибутиве уже есть пакет по фамилии alterator-zram-swap для работы этого типа оптимизации памяти, но он:

• несколько выморочно высчитывает желаемый размер сжатого свопа;
• не учитывает уже, возможно, задействованной и несовместимой с ним технологии zswap;
• обременён двумя отдельными скриптами запуска и останова службы, когда достаточно одного на всё про всё.

Пакет, в общем-то, и не нужен: достаточно всего пары файлов — юнита и скрипта к нему. Ниже приведён мой вариант обоих, не из пакета.

Юнит:

/lib/systemd/system/zram-swap.service
[Unit] Description = Enable and configure zram-swap module DefaultDependencies = no After = multi-user.target [Service] ExecStop = /usr/bin/zram-swap stop ExecStart = /usr/bin/zram-swap start ExecReload = /usr/bin/zram-swap restart RemainAfterExit = yes [Install] WantedBy = swap.target

Скрипт:

/usr/bin/zram-swap

#!/bin/sh COEFF=512 # Использовать половину ОЗУ (за счёт сжатия получится меньше четверти). #COEFF=1024 # Использовать ОЗУ полностью (за счёт сжатия получится меньше половины). COMPRESS=lz4 PART=zram0 DEV=/dev/$PART SYSDIR=/sys/block/$PART ALGO=$SYSDIR/comp_algorithm ZSWAP=`cat /sys/module/zswap/parameters/enabled` start(){ [ "$ZSWAP" == "Y" ] && echo "can't start: zswap is already in use" || { modprobe -q zram grep -q $COMPRESS $ALGO && echo $COMPRESS >$ALGO awk '/MemTotal/{printf "%.0f\n",$2*'$COEFF'}' /proc/meminfo >$SYSDIR/disksize mkswap $DEV -L $PART &>/dev/null swapon -p 100 $DEV } } stop(){ ZRAM=`awk '/zram/{print $1}' /proc/swaps` [ -z "$ZRAM" ] || { for PART in $ZRAM; do swapoff "$PART" done && rmmod zram } } restart(){ stop start } status(){ swapon } case $1 in start|stop|restart|status) $1;; *) restart esac

Обратная связь

• @gbIMoBou
• Другие статьи

Ссылки

• Alterator-zram-swap
• Статья Zswap на ArchWiki
• Статья Zram на ArchWiki
• Другие статьи