zSwap 技術(shù)壓縮算法介紹

壓縮可以降低占用空間，顧名思義，內(nèi)存壓縮就是壓縮內(nèi)存，節(jié)省內(nèi)存空間。就目前的技術(shù)而言，I/O的速度遠遠慢于這RAM操作速度。因此，如果頻繁地做I/O操作，不僅影響flash使用壽命，還嚴重影響系統(tǒng)性能。內(nèi)存壓縮是一種讓I/O過程平滑過渡的做法, 即盡量減少由于內(nèi)存緊張導致的I/O，提升性能。

介紹 zSwap 技術(shù)

zSwap是Linux內(nèi)核的一個功能，它為交換頁提供了一個壓縮的回寫緩存，作為一種虛擬內(nèi)存壓縮形式。當內(nèi)存頁要被換出時，zSwap不會把它們移到交換設備上，而是對它們進行壓縮，然后把它們存儲到系統(tǒng)RAM中動態(tài)分配的內(nèi)存池中。后來，向?qū)嶋H的交換設備的回寫被推遲了，甚至完全避免了，從而大大減少了需要交換的Linux系統(tǒng)的I/O，其代價是需要額外的CPU周期來執(zhí)行壓縮。

zSwap允許Linux更有效地利用RAM，因為它實際上增加了內(nèi)存容量，而不是在壓縮/解壓縮交換頁時稍微增加CPU的使用。zSwap存在于內(nèi)核中，但默認并沒有開啟，要使用它必須通過修改配置文件開啟。

主流內(nèi)存壓縮技術(shù)

zSwap

zSwap是在memory與flash之間的一層緩存，當內(nèi)存需要swap出去磁盤的時候，先通過壓縮放到zSwap中去，zSwap空間按需增長。達到一定程度后則會按照LRU的順序(前提是使用的內(nèi)存分配方法需要支持LRU)將就最舊的page解壓寫入磁盤swap device，之后將當前的page壓縮寫入zSwap。

zSwap本身存在一些缺陷或問題：如果開啟當zSwap滿交換出backing store的功能, 由于需要將zSwap里的內(nèi)存按LRU順序解壓再swap out，這就要求內(nèi)存分配器支持LRU功能；如果不開啟當zSwap滿交換出backing store的功能, 和zRam是類似的。

zRAM

zRram即壓縮的內(nèi)存，使用內(nèi)存模擬block device的做法。實際不會寫到塊設備中去，只會壓縮后寫到模擬的塊設備中，其實也就是還是在RAM中，只是通過壓縮了。由于壓縮和解壓縮的速度遠比讀寫I/O好，因此在移動終端設備廣泛被應用。

zRram本身存在一些缺陷或問題：zRam大小是可靈活配置的，配置多少成為了一個問題；使用zRam可能會在低內(nèi)存場景由于頻繁的內(nèi)存壓縮導致kswapd進程占CPU高；增大了zRam配置，對系統(tǒng)內(nèi)存碎片是否有影響

zCache

zCache是oracle提出的一種實現(xiàn)文件頁壓縮技術(shù)，也是memory與block dev之間的一層存儲，與zSwap比較接近，但zCache目前壓縮的是文件頁，而zSwap和zRAM壓縮是匿名頁。

介紹 zstd 壓縮算法

Zstandard是一種實時壓縮算法，提供高壓縮率。它提供了非常廣泛的壓縮/速度權(quán)衡，同時有一個非常快的解碼器支持。它還為小數(shù)據(jù)提供了一種特殊的模式，稱為字典壓縮，并可以從任何樣本集中創(chuàng)建字典。Zstandard庫是作為使用BSD許可證的開源軟件提供的。

開啟 zSwap 的方法

#editgrubasroot
$sudovim/etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quietsplashzswap.enabled=1zswap.compressor=zstdzswap.zpool=z3fold"

#updategrub
$sudoupdate-grub

#installzstdandZ3fold
$sudoaptinstallcheckinstallbuild-essential
$sudoaptinstallzstd#notthelatestversion

#editthemodulesfile
$sudovim/etc/initramfs-tools/modules
...
zstd
zstd_compress
z3fold

#updateinitramfs
$sudoupdate-initramfs-u-kall

#restartPCandverifyZSWAPifenabled
$cat/sys/module/zswap/parameters/enabled
Y

#verifyZSWAPifitsusingzstdandz3fold
$sudodmesg|grep-izswap:
[1.059997]zswap:loadedusingpoolzstd/z3fold