使用 ZSWAP 改善低内存电脑的性能

Question

我们都知道，当电脑物理内存不够操作系统使用时，操作系统会把部分物理内存的内容临时写入磁盘中，在物理内存足够后再从磁盘读回物理内存，这个过程叫做 SWAP。 然而由于磁盘的写入/读取速度要远远慢于内存的读写速度，因此 SWAP 的过程会严重拖慢电脑性能。当电脑内存足够，SWAP 交换数据较少的时候还没什么，但若电脑内存不足引起大量 SWAP，那电脑性能将会受到严重的影响，这时你会发现你的磁盘在不断地转动。

缓解 SWAP 的问题有两个方法，一个方法是想办法提高读写磁盘的速率，比如将机械硬盘换成 SSD 盘。 另一个方法就是想办法降低 SWAP 发生的概率。

Linux kernel 自 3.11 开始引入了 zswap 的功能，它能够将原本要交换到磁盘上的内存压缩，放到内存的一个内存池中，从而减少发生 SWAP 的概率。

启用 zswap

临时启用 zswap

临时启用 zswap 很简单，只需要

sudo echo 1|tee /sys/module/zswap/parameters/enabled

永久启用 zswap

若想每次重启都自动启用 zswap，则可以修改启动时的内核参数，添加上 zswap.enabled=1

1. 编辑 /etc/default/grub，在 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT 后加上 zswap.enabled=1
2. 运行 grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg 重新生成 GRUB 配置文件
3. 重启电脑

在 archlinux 上，我们还可以通过 systemd-swap 来帮我们开启 zswap

sudo pacman -S systemd-swap --noconfirm
sudo systemctl enable systemd-swap
sudo systemctl start systemd-swap

配置 zswap

zswap 有下面几个配置参数:

grep -R . /sys/module/zswap/parameters/

/sys/module/zswap/parameters/enabled:Y
/sys/module/zswap/parameters/max_pool_percent:25
/sys/module/zswap/parameters/compressor:lz4
/sys/module/zswap/parameters/zpool:zbud

其中:

• zwap.enabled：表示是否启用 zswap 功能
• zswap.compressor：表示用来压缩内存的算法，可以是 lzo、lz4、lz4hc、deflate
• zswap.max_pool_percent：用来表示存放压缩内存的内存池的最大值，内存池本身并不是预先分配好的，而是根据需要慢慢增加，但最大不超过这个限定值
• zswap.zpool：内存池的管理算法，可以是 zbud 或 z3fold，其中 z3fold 要比 zbud 有更好的压缩率

你可以手工将上面这些参数加入到启动的内核参数中，比如 zswap.enabled=1 zswap.compressor=lz4 zswap.max_pool_percent=20 zswap.zpool=z3fold，若是通过 systemd.swap 来管理交换区的，则可以通过修改 /etc/systemd/swap.conf 来进行配置

grep -i zswap /etc/systemd/swap.conf

# Zswap
# Zswap create compress cache between swap and memory for reduce IO
# https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/zswap.txt
zswap_enabled=1
zswap_compressor=lz4      # lzo lz4
zswap_max_pool_percent=25 # 1-99
zswap_zpool=zbud          # zbud z3fold