如何通过ZRAM内核模块压缩Ubuntu内存? Linux使用zram压缩内存教程

如果你正在使用 Ubuntu 系统，并且希望在内存受限的机器上提升系统性能，ZRAM 是一个非常不错的选择。通过压缩内存中的数据，ZRAM 可以有效减少物理内存的占用，从而让系统可以运行更多的应用程序，或处理更大规模的任务。

1. 什么是 ZRAM？

ZRAM 是一个 Linux 内核模块，它可以在系统内存（RAM）中创建一个压缩的块设备 （Block Device）。通过压缩内存中的数据，ZRAM 可以增加可用内存的有效容量。

与传统的交换分区（swap）相比，ZRAM 不使用磁盘空间，而是直接在内存中进行数据压缩，从而减少了频繁的磁盘 I/O 操作带来的性能瓶颈。

1.1 ZRAM 的工作原理

• 创建块设备：ZRAM 会创建一个虚拟块设备。这个设备不会像传统块设备（如磁盘分区）那样将数据存储在磁盘上，而是直接将数据保存在内存中。
• 数据压缩：当系统向 ZRAM 块设备写入数据时，ZRAM 模块会对数据进行压缩，并将压缩后的数据存储在内存中。这种方式可以在不增加物理内存的情况下「变相扩展」内存容量。
• 数据解压缩：当需要读取存储在 ZRAM 中的数据时，内核会对数据进行解压，然后再将解压后的数据提供给应用程序或系统进程。

ZRAM 的压缩机制虽然可以节省内存，但压缩和解压过程需要 CPU 的参与，所以会增加一定的 CPU 负载。因此，在 CPU 性能较弱的系统中，大量使用 ZRAM 反而可能会导致系统性能下降。

2. 在 Ubuntu 加载 ZRAM 模块

2.1 检查 Ubuntu 内存使用情况

在启用 ZRAM 之前，最好先通过free命令来了解系统当前的内存使用情况：

free -h

使用 free 命令查看 Ubuntu 内存使用

此命令会显示你的总内存、已用内存和空闲内存。通过这些信息，可以与启用 ZRAM 之后进行对比。

2.2 在 Ubuntu 上加载 ZRAM 模块

ZRAM 已经包含在 Linux 内核中，我们只需加载 ZRAM 模块并验证模块是否加载成功。

sudo modprobe zram # （临时）加载 zram 内核模块
lsmod | grep zram # 查看是否加载成功

加载 zram 内核模块并验证是否成功

如果在输出中看到zram，就表示模块已成功加载。

第 3 步：在 Ubuntu 中配置 ZRAM

3.1 创建 ZRAM 服务

为了方便配置和管理，我们可以将 ZRAM 配置编写成一个服务脚本，来方便随时启用和禁用：

1、使用你习惯的文本编辑器（如 vim 或 nano），创建一个zram.service服务配置文件：

sudo vim /etc/systemd/system/zram.service

2、将以下配置并粘贴到文件中：

[Unit]
Description=ZRAM Configuration
After=local-fs.target
[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/sbin/modprobe zram
ExecStart=/bin/sh -c 'echo 2G > /sys/block/zram0/disksize'
ExecStart=/bin/sh -c 'mkswap /dev/zram0'
ExecStart=/bin/sh -c 'swapon /dev/zram0'
RemainAfterExit=yes
[Install]
WantedBy=multi-user.target

根据你 Ubuntu 系统的物理内存大小，在ExecStart行中调整需要的 ZRAM 大小，一般设置为 RAM 大小的 50%-100%。

创建 ZRAM 服务配置文件

3、使用以下命令启动并启用 ZRAM 服务：

sudo systemctl daemon-reload # 重新载入服务配置文件
sudo systemctl enable zram.service # 启用 zram 服务
sudo systemctl start zram.service # 启动 zram 服务

加载并启动 ZRAM 服务

4、启动服务后，通过以下命令，检查 ZRAM 是否处于活动状态并正在使用：

swapon --show

如果看到/dev/zram0设备，表示 ZRAM 正在活动并作为内存交换空间。

检查 ZRAM 活动状态

3.2 查看 ZRAM 内存使用情况

再次使用free命令查看内存使用情况，可以对比启用 ZRAM 之前的可用内存：

free -h

通过这个命令，你可以查看启用 ZRAM 前后，系统可用内存是否有明显增加。

4. 调整 ZRAM 配置（可选）

如果发现系统性能不如预期，可以随时调整 ZRAM 的容量：

1、停止 ZRAM 服务：

sudo systemctl stop zram.service

2、重新编辑zram.service服务配置文件：

sudo vim /etc/systemd/system/zram.service

3、将disksize值更改为你想要的大小，然后再次启动 ZRAM 服务。

sudo systemctl start zram.service

通过以上步骤，你可以在 Ubuntu 上轻松配置和使用 ZRAM 内存压缩功能，以提高系统内存利用效率。尤其在内存资源有限的场景，ZRAM 能够延缓系统进入交换（swap）的状态，保持系统的运行效率。