Linux zram：压缩内存当 swap 用

什么是 zram：把内存压缩后当 swap 用

上一篇文章《Linux 交换空间：从 swap 文件创建到 swappiness 调优》讲过 swap 是内存不足时的「兜底仓库」，把不活跃的内存页换出到磁盘腾地方。磁盘 swap 虽然能救命，但慢——内存是纳秒级、磁盘是毫秒级，差距近百万倍，高频换入换出会拖垮整个系统。

zram 换了个思路：它不把数据写到磁盘，而是在内存内部划出一块区域，用压缩算法把换出的页面压缩之后再存放。空间不够就压缩来凑——典型办公/服务器负载的压缩率有 2~4 倍，相当于 1G 内存当 2~4G 用。因为后端是内存，zram 的读写速度远快于磁盘 swap，这是它最大的价值。

工作流程如下：

内存页  --换出-->  lz4/zstd 压缩  -->  存入 zram 块设备（仍在 RAM 里）
内存页  <--换入--  解压还原         <--  需要时从 zram 读回

zram 的典型适用场景：

• 低内存 VPS / 云主机：1~2G 内存跑 Web 服务时，zram 能显著降低 OOM 概率，又比磁盘 swap 快得多；
• 服务器高可用：磁盘 swap 页频繁写入还会加速 SSD 磨损，zram 把写放大留在内存里，SSD 更省心；
• Android / 嵌入式：安卓手机默认就在用 zram 提升多任务能力。

与之相关的还有个 zswap：它不自己占一块内存，而是当缓存层架在内存与磁盘 swap 之间，先压缩放进内存、塞不下再写磁盘。zram 与 zswap 二选一即可，本篇文章聚焦 zram。

查看当前的 zram 状态

动手前先看系统现状。zramctl（util-linux 自带）是查看 zram 的标准命令，无参数直接列出所有设备：

zramctl

输出里每一列含义：

zram 是否参与交换，也能从 /proc/swaps 里看到——Type 列是 partition 的条目就来自 zram 这类块设备。

cat /proc/swaps

内核支持哪些压缩算法，取决于 zram 模块：cat /sys/block/zram0/comp_algorithm（中括号里是当前选中项）。Ubuntu 24.04 内核 6.8 上能看到 lzo lzo-rle [lz4] lz4hc 842 zstd。各算法取舍：lz4 压缩最快、zstd 压缩率最高，lzo-rle 介于两者之间，日常推荐 lz4。

创建 zram 设备并启用为 swap

zram 设备是内核动态生成的块设备，三步走：创建 → 初始化 → 启用。

# 1. 确保 zram 模块已加载，并创建一个 512M、lz4 算法的 zram 设备
#    -f 自动分配下一个空闲编号，-s 指定容量，-a 指定压缩算法
modprobe zram
zramctl -f -s 512M -a lz4

# 2. 格式化为交换空间
mkswap /dev/zram0

# 3. 启用（-p 可指定优先级，数值越大越优先被使用）
swapon -p 200 /dev/zram0

四步串起来执行，再核对结果：

逐行看输出：

• zramctl -f -s 512M -a lz4 打印 /dev/zram0，说明创建成功并拿到了编号 0；
• mkswap 输出 Setting up swapspace version 1, size = 512 MiB 和随机 UUID（每次不同）；
• zramctl 里出现一行 /dev/zram0 lz4 512M，MOUNTPOINT 已变成 [SWAP]；
• /proc/swaps 里新增 partition 类型的 /dev/zram0（演示机原本已有一块 1G 的 zram1 在当 swap，所以编号从 0 开始并列显示，这并不冲突）。

注意此时 DISKSIZE 512M 只是「虚拟容量」——它在内存里实际占用的空间从 4K 开始，用多少压缩多少，不是一开始就吃掉 512M。这就是 zram 内存友好之处。

对比磁盘 swap 文件的创建流程（fallocate → chmod 600 → mkswap → swapon），zram 省略了文件系统与磁盘空间两步，因为是纯内存设备，不需要 chmod，也没有「磁盘写满」的顾虑。

验证压缩效果：内存压力实测

zram 宣称「压缩内存当 swap」，效果到底如何？用 stress 制造内存压力，观察换出到 zram 的数据被压缩了多少：

stress --vm 2 --vm-bytes 900M --timeout 90 >/dev/null 2>&1 & sleep 30; zramctl; free -h

这条命令后台启动两个各占 900M 的压测进程（总计 1.8G，超过这台机器 1.8G 内存），等 30 秒后看实时状态：

看 zramctl 里 /dev/zram0 那一行：

NAME       ALGORITHM DISKSIZE DATA COMPR TOTAL STREAMS MOUNTPOINT
/dev/zram0 lz4           512M  37M 12.2M 13.8M       2 [SWAP]

• DATA 37M：系统向 zram 换出了 37M 的原始内存页；
• COMPR 12.2M：压缩后只占 12.2M，压缩率约 3 倍；
• TOTAL 13.8M：算上 zram 的元数据开销，实际从 1.8G 物理内存里「挤」出的约 13.8M，就换来了 37M 的临时空间。

这正是 zram 的核心价值：内存翻倍的代价只是几 M 到几十 M 的压缩开销。同时也说明一个道理——zram 的压缩率取决于数据本身的规律性，stress 这类重复性高的数据能压到 3 倍，真实业务进程一般也有 2~4 倍；如果全是高熵数据（如压缩包、加密流量），压缩率会很低，但至少不会比磁盘 swap 更糟。

更底层：zram 的统计文件

zramctl 只是把内核暴露的统计读了出来。内核 6.8 之后 zram 的内存统计合并到了 /sys/block/zram0/mm_stat：

cat /sys/block/zram0/mm_stat
# 输出形如：4096 65 20480 0 20480 0 0 0 0

前三个数字分别对应：原始数据大小（orig_data_size）、压缩后大小（compr_data_size）、实际内存占用（mem_used_total）。老内核（6.8 之前）则是 orig_data_size、compr_data_size、mem_used_total 三个独立文件。理解这一点，遇到旧教程对不上时就不会懵。

调优：swappiness 与 page-cluster

swap 篇里建议磁盘 swap 场景把 vm.swappiness 调低到 10，减少磁盘写入。但 zram 的「磁盘」其实是内存，写多少次都不磨损、速度又快，所以 zram 场景的逻辑完全反过来——鼓励系统优先用 zram，把换出尽量留在内存里：

# 让系统更积极地把数据换出到（速度快的）zram
sysctl vm.swappiness=100

# 永久生效
echo 'vm.swappiness=100' > /etc/sysctl.d/99-zram.conf
sysctl -p /etc/sysctl.d/99-zram.conf

更有针对性的一个参数是 vm.page-cluster。它控制一次换入/换出多少个页面（默认 3 = 2³ = 8 页一批），这是为磁盘设计的——磁盘连续读 8 页比单读快。但 zram 的随机读走内存，批次预取只会白白放大压缩解压的工作量，社区普遍建议对 zram 场景设 0：

echo 'vm.page-cluster=0' >> /etc/sysctl.d/99-zram.conf
sysctl -p /etc/sysctl.d/99-zram.conf

一句话总结调优：磁盘 swap 场景 swappiness 调低（少碰磁盘），zram 场景 swappiness 调高、page-cluster 归零（多压内存、别批量预取）。

开机自动启用：zram-tools

重启后 zram 设备会随内核模块消失，手动创建的 swap 自然也没了。开机自动启用最省心的方式是装 zram-tools（Ubuntu/Debian 官方包）：

apt install zram-tools

它提供一个 zramswap systemd 服务，配置写在 /etc/default/zramswap：

# 压缩算法：速度 lz4 > zstd > lzo；压缩率 zstd > lzo > lz4
ALGO=lz4

# 每个 zram 设备的容量（MiB）；设了 PERCENT 时按内存百分比计算并覆盖 SIZE
SIZE=512

# swap 优先级，数值越大越先被使用，建议高于磁盘 swap（默认 100）
PRIORITY=200

配好生效并确认：

图中 grep 过滤掉注释后，有效配置就是三行 ALGO=lz4 / SIZE=512 / PRIORITY=200；重启服务后 systemctl is-active zramswap 输出 active，zramctl 里出现 512M 的 lz4 swap——下次开机它也会自动创建。

systemctl enable --now zramswap   # 开机自启 + 立即启动

⚠️ 一个容易踩的坑：zramswap 服务默认操作 /dev/zram0。如果系统里已经手动建过其他 zram 设备（比如本文前面的演示），编号错位会导致服务报错 comp_algorithm: No such file or directory。遇到时先清掉多余设备再启动：swapoff 你的设备 → zramctl -r 设备，或者干脆 modprobe -r zram 卸载模块后重启服务。

另外还有一套 systemd 原生方案 zram-generator（Fedora 等发行版默认方案），通过 /etc/systemd/zram-generator.conf 的 INI 配置声明设备，喜欢声明式配置的可以了解。Ubuntu 上 apt install zram-generator 即可，二选一，不要两套同时上。

关闭与移除 zram

回收 zram 的顺序与创建相反：先关 swap、再删设备、最后可卸载模块。

# 1. 关闭 swap（数据迁回内存，需保证内存够用）
swapoff /dev/zram0

# 2. 移除 zram 设备，释放它占用的内存
zramctl -r /dev/zram0

# 3. 确认所有 zram 设备都不再需要后，可卸载内核模块
modprobe -r zram

如果用了 zram-tools，关闭则直接 systemctl stop zramswap，并确认 /etc/fstab 里没有残留的 zram 相关行（zram-tools 走 systemd 单元，本身不写 fstab）。

常见问题排查

1. zramctl -f 分配的编号不是 0，或者 zramswap 服务报 comp_algorithm: No such file or directory

zram 设备编号按「最小空闲号」分配，已有设备时新设备会往后排；zram-tools 又硬编码操作 /dev/zram0，两者叠加就会出错。清理多余设备或用 zram-generator 即可，见上文。

2. 内存压力下 swap 数据没进 zram，磁盘 swap 反而被写满

检查优先级：cat /proc/swaps 看 Priority 列，zram 的优先级要高于磁盘 swap 才会被优先使用。创建时用 swapon -p 指定，或 zram-tools 里设 PRIORITY（建议 100+）。

3. zram 被写满怎么办

DISKSIZE 是上限，写满后会继续溢出到磁盘 swap（如果配置了）。可以用 mem_limit 限制单个设备的内存占用上限（写成字节数），或调大 SIZE。

4. swapoff 很慢甚至卡住

zram 里存着大量待迁回内存的数据，而内存又紧张时，swapoff 会阻塞等待。先释放内存（停掉压测、清缓存）再操作。

参考资料

• Linux 内核文档：zram 块设备
• Ubuntu Wiki：Zram
• zram-tools 项目
• systemd zram-generator