zram

zram（原名 compcache）是一个 Linux 内核模块，用于在 RAM 中创建压缩块设备，即一个具有实时磁盘压缩功能的 RAM 磁盘。使用 zram 创建的块设备随后可用作交换空间或通用 RAM 磁盘。zram 最常见的两种用途是存储临时文件（/tmp）和作为交换设备。最初，zram 仅具有后者功能，因此最初被命名为 "compcache"（"compressed cache"，压缩缓存）。

作为交换空间使用

最初，创建的 zram 块设备不会预留或使用任何 RAM。只有当文件需要或想要被交换出去时，它们才会被压缩并移动到 zram 块设备中。随后，zram 块设备将根据需要动态增长或缩小。

即使假设 zstd 仅能达到保守的 1:2 压缩率（实际数据显示常见比例为 1:3），zram 仍具有在 RAM 中存储比不使用内存压缩时更多内容的优势。

注

在配置 zram 时，zram 设备的尺寸控制的是它可以存储的最大“未压缩”数据量，而不是最大压缩后的大小。只要物理 RAM 上的压缩后大小不超过系统的物理 RAM 容量，你就可以将 zram 的尺寸配置为等于甚至大于系统的物理 RAM 容量。
如果相关的 zswap 内核功能保持启用，它将妨碍 zram 的有效使用。这是因为 zswap 作为 zram 之前的交换缓存，会在被驱逐的内存页到达 zram 之前对其进行拦截和压缩。尽管 zramctl(8) 的输出显示如此，但在这种情况下，zswap 的大部分功能并未被利用。因此，建议在启动前使用内核参数或 sysfs 设置永久禁用 zswap。
不支持休眠到 zram 上的交换空间，即使 zram 配置了永久存储上的后备设备也不行。logind 将防止尝试休眠到 zram 上的交换空间。

提示你可以使用 mem_limit 参数指定 zram 用于存储压缩数据的最大内存量。

一个简单的初始尺寸是系统总内存的一半。

手动设置

设置一个使用 zstd 压缩、容量为系统内存一半且优先级高于常规的 zram 设备（仅限当前会话）：

# modprobe zram
# zramctl /dev/zram0 --algorithm zstd --size "$(($(grep -Po 'MemTotal:\s*\K\d+' /proc/meminfo)/2))KiB"
# mkswap -U clear /dev/zram0
# swapon --discard --priority 100 /dev/zram0

要再次禁用它，请重启或运行：

# swapoff /dev/zram0
# modprobe -r zram

关于所有步骤、选项和潜在问题的详细解释请参阅 zram 模块官方文档。

若要永久生效，请使用以下章节中的某种方法。

使用 udev 规则

下面的示例描述了如何通过单个 udev 规则和 fstab 条目在启动时自动设置 zram 交换空间。无需安装额外软件包即可实现。

明确在启动时加载模块

/etc/modules-load.d/zram.conf

zram

创建以下 udev 规则，并根据需要调整 disksize 属性

/etc/udev/rules.d/99-zram.rules

ACTION=="add", KERNEL=="zram0", ATTR{initstate}=="0", ATTR{comp_algorithm}="zstd", ATTR{disksize}="4G", TAG+="systemd"

将 /dev/zram 添加到你的 fstab 中，并设置高于默认值的优先级以及 x-systemd.makefs 选项

/etc/fstab

/dev/zram0 none swap defaults,discard,pri=100,x-systemd.makefs 0 0

使用 zram-generator

zram-generator 是一个托管在其 GitHub 组织下的 systemd 相关项目，利用了 systemd 的约定和机制。

它提供了 systemd-zram-setup@zramN.service 单元，用于自动初始化 zram 设备，用户无需手动启用/启动模板或其实例。参见 zram-generator(8)。

要使用它，请安装 zram-generator，并创建 /etc/systemd/zram-generator.conf，内容如下：

/etc/systemd/zram-generator.conf

[zram0]

这就足以创建一个名为 zram0 的 zram 设备，并使用默认选项（当前值请参阅 zram-generator.conf(5)）。

默认情况下，zram 设备将使用 RAM 大小的一半 但 不超过 4 GiB：例如，如果你有 4 GiB RAM，它将创建 2 GiB 的 zram 设备；如果你有 8 GiB 或更多内存，它仅创建 4 GiB 的 zram 设备。

如果你想更改此设置，请使用 zram-size 参数

/etc/systemd/zram-generator.conf

[zram0]
zram-size = min(ram / 2, 16384)

这将允许 zram 设备使用总内存的一半，最高可达 16 GiB（min(x,y) 比较两个值并选取较小者）。

如果你想无条件地允许 zram 设备使用一半的内存，请使用 zram-size = ram / 2
对于固定大小，请使用（例如） zram-size = 8192。

有关图表和更复杂示例，请参阅 zram-generator.conf(5) § EXAMPLES。

要使用与内核当前默认值不同的压缩算法，请使用 compression-algorithm

/etc/systemd/zram-generator.conf

[zram0]
compression-algorithm = lzo-rle zstd(level=3) (type=idle)

随后的算法将用于重新压缩。

所有可用选项的列表请参阅 zram-generator.conf(5)。

定义配置后，运行 daemon-reload 并启动你配置的 systemd-zram-setup@zramN.service 实例（N 匹配数字实例 ID，在本例中为 systemd-zram-setup@zram0.service）。

你可以通过读取 systemd-zram-setup@zramN.service 实例的单元状态，或使用 zramctl(8) 或 swapon(8) 来检查已配置的 /dev/zramN 设备的交换状态。

使用 zramswap

zramswap^AUR 提供了一个自动化脚本，用于设置优先级较高且默认大小为系统 RAM 20% 的交换空间。要每次启动时自动执行，请启用 zramswap.service。

技巧与提示

检查 zram 统计信息

使用 zramctl(8)。示例：

$ zramctl

NAME       ALGORITHM DISKSIZE  DATA  COMPR  TOTAL STREAMS MOUNTPOINT
/dev/zram0 zstd           32G  1.9G 318.6M 424.9M         [SWAP]

DISKSIZE = 32G: 该 zram 设备将存储最多 32 GiB 的未压缩数据。
DATA = 1.9G: 当前，该 zram 设备中存储了 1.9 GiB（未压缩）的数据
COMPR = 318.6M: 1.9 GiB 的未压缩数据被压缩至 318.6 MiB
TOTAL = 424.9M: 包括元数据在内，1.9 GiB 的未压缩数据占用了 424.9 MiB 的物理 RAM

压缩算法

在创建 zram 设备 N 后，使用 cat /sys/block/zramN/comp_algorithm 来查看可用的压缩算法以及当前选定的算法（在括号中）。

使用默认选项的 linux 6.17.9.arch1-1 的结果：

lzo-rle lzo lz4 lz4hc [zstd] deflate 842

多个 zram 设备

默认情况下，加载 zram 模块会创建单个 /dev/zram0 设备。

如果你需要多个 /dev/zram 设备，请使用 num_devices 内核模块参数指定数量，或者在之后根据需要手动添加。

优化 zram 上的交换空间

由于 zram 的行为与磁盘交换不同，我们可以配置系统的交换设置以充分发挥 zram 的优势

/etc/sysctl.d/99-vm-zram-parameters.conf

vm.swappiness = 180
vm.watermark_boost_factor = 0
vm.watermark_scale_factor = 125
vm.page-cluster = 0

配置说明

这些值是 Pop!_OS 所使用的。该 Pop!_OS GitHub 拉取请求还链接到了 r/Fedora 用户进行的一些测试，结果表明 vm.page-cluster = 0 是理想的。他们还发现较高的 swappiness 值是理想的，这与内核文档中的建议一致

默认值为 60。

对于内存交换（如 zram 或 zswap）以及交换空间在比文件系统更快速设备上的混合设置，可以考虑 100 以上的值。例如，如果交换设备的随机 IO 平均比文件系统的 IO 快 2 倍，则 swappiness 应为 133 (x + 2x = 200, 2x = 133.33)。

在带有机械硬盘的系统上，内存设备的随机 I/O 将比文件系统的 I/O 快几个数量级，因此 swappiness 应在 ~200 左右。即使在配备快速 SSD 的系统上，高 swappiness 值也可能是理想的。

为 zram 块设备启用后备设备

zram 可以配置为将不可压缩的页面推送到指定的块设备

手动添加后备设备：

# echo /dev/sdX > /sys/block/zram0/backing_dev

要使用 zram-generator 为 zram 块设备添加后备设备，请在 /etc/systemd/zram-generator.conf 中你想要添加后备设备的 [zramX] 设备下方更新以下内容：

/etc/systemd/zram-generator.conf

writeback-device=/dev/disk/by-partuuid/XXXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX

随后可以通过执行以下命令将不可压缩的页面推送到块设备：

# echo huge > /sys/block/zramX/writeback

将 zram 用于非交换目的

zram 也可以用作通用 RAM 后备块设备，例如一个物理内存占用较少但性能稍低地 /dev/ram。不过有一些注意事项：

不支持分区表（不会自动创建 /dev/zramxpy）。
块大小固定为 4 kiB。

解决此问题的明显方法是在 zram 之上叠加一个回环设备（loop device），使用 losetup，通过 -b 选项指定所需的块大小，并使用 -P 选项来处理分区表并自动创建分区回环设备。

# zramctl -f -s NG

/dev/zramx

将磁盘镜像复制到新的 /dev/zramx，然后创建回环设备。如果磁盘镜像有分区表，则回环设备的块大小必须与分区表使用的块大小匹配，通常为 512 或 4096 字节。

# losetup -f -b 512 -P /dev/zramx

# ls /dev/loop*

/dev/loop0 /dev/loop0p1 /dev/loop0p2

# mount /dev/loop0p1 /mnt/boot
# mount /dev/loop0p2 /mnt/root

注

zram 设备的编号取决于预先存在的 zram 设备，且其大小应足以容纳磁盘镜像。
ls /dev/loop* 的输出取决于磁盘镜像的内容。

参见