zswap 是 Linux 内核的一个特性，它充当一个压缩式交换缓存，它的核心思想是：当系统需要将内存中的匿名页（如进程的堆、栈、数据段）交换到磁盘上的交换分区/文件（swap）时，zswap 并不立即写入磁盘，而是先在内存中进行压缩,然后将压缩后的数据存储在一个内存池中。
只有当这个内存池满了，或者内存压力非常大时，zswap 才会将压缩后的数据写入磁盘的 swap 空间,这样做的好处是：
- 减少磁盘 I/O：磁盘 I/O 通常是系统性能的瓶颈。
zswap通过在内存中压缩，极大地减少了实际的磁盘交换操作,从而提升了系统的响应速度。 - 延长 SSD 寿命：对于使用 SSD 作为 swap 分区的系统，减少了写操作次数，有助于延长 SSD 的使用寿命。
如何启用和禁用 zswap
在修改参数之前，你需要知道如何控制 zswap 的开启和关闭。
内核编译时启用
如果你自己编译内核，需要在 .config 文件中启用以下选项：
CONFIG_ZSWAP=y运行时动态控制（推荐）
对于大多数现代 Linux 发行版（如 Ubuntu 18.04+, CentOS 8+, RHEL 8+, Fedora 等），zswap 内核模块默认是编译进内核的，我们可以通过 /sys 文件系统在运行时动态控制。
检查 zswap 是否可用：
ls /sys/module/zswap/parameters/
如果能看到参数文件，说明 zswap 已加载。
启用 zswap：
# 设置 zswap.enabled=1 echo 1 | sudo tee /sys/module/zswap/parameters/enabled
禁用 zswap：
# 设置 zswap.enabled=0 echo 0 | sudo tee /sys/module/zswap/parameters/enabled
检查 zswap 状态：
cat /sys/module/zswap/parameters/enabled # 输出为 Y 表示已启用，N 表示已禁用
核心 zswap 参数详解
以下是 zswap 最常用和最重要的参数，都位于 /sys/module/zswap/parameters/ 目录下。
| 参数名 | 默认值 | 描述与调优建议 |
|---|---|---|
enabled |
N |
主开关。Y 代表启用，N 代表禁用，这是控制 zswap 功能的首要参数。 |
pool |
zbud |
压缩后页存储后端，定义了用于存储压缩后数据的内存池实现。 • zbud: 默认选择，它设计用于高压缩率场景，内存利用率高，但压缩性能一般。• z3fold: 另一个选择，内存利用率比 zbud 更高，但实现更复杂，可能在某些场景下有轻微性能开销，适合内存非常紧张的系统。• zsmalloc: 早期版本使用，已被 zbud 和 z3fold 取代，通常不建议使用。 |
max_pool_percent |
20 |
内存池最大占用比例。zswap 内存池最多能占用系统总内存的百分比，在 16GB 内存的系统上，最大池大小为 16 * 0.20 = 3.2GB。调优建议：根据你的内存大小和负载调整，如果内存充裕，可以适当调高（如 25%-30%），以存储更多压缩页，减少磁盘 I/O，如果内存紧张，则调低（如 10%-15%）。 |
compressor |
lzo |
压缩算法。zswap 支持多种压缩算法，这是一个关键的性能权衡点。• lzo: 默认选择，压缩和解压速度非常快，压缩率适中，是性能和压缩率的良好平衡点，适用于大多数场景。• lz4: 速度比 lzo 更快，但压缩率稍低，如果你的首要目标是极致的压缩/解压速度，可以选择它。• zstd (Zstandard): 压缩率非常高，尤其在较高压缩级别下，同时速度也很快，如果你有较多的 CPU 资源，并且希望节省更多内存，zstd 是一个极佳的选择。• deflate: 传统的 zlib 算法，压缩率高，但速度较慢，通常不推荐。调优建议： - 追求速度：选择 lz4。- 追求压缩率/内存节省：选择 zstd。- 通用/不确定：保持默认的 lzo。 |
same_filled_pages_enabled |
Y |
处理全同页面，当内存页的所有字节都相同时（一个新分配的堆页面通常被填充为 0），这些页面可以被更高效地表示，而不需要压缩，启用此选项可以显著提高这类页面的处理效率并节省池空间。 调优建议：保持启用 Y，因为这是一个优化特性，几乎没有坏处。 |
如何查看 zswap 的运行状态
了解 zswap 的工作情况对于调优至关重要，你可以通过 /sys/kernel/debug/zswap 目录来获取详细信息。
注意：debugfs 通常需要手动挂载。
# /sys/kernel/debug 目录不存在或为空，需要挂载 sudo mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
查看 zswap 的统计信息：
cat /sys/kernel/debug/zswap/*
你会看到类似以下的输出：
pool: zbud
pool_pages: 1024
pool_pages_max: 32768
same_filled_pages: 512关键指标解释：
pool_pages:zswap内存池当前占用的页数，一页通常是 4KB。pool_pages_max:zswap内存池曾达到的最大页数，这有助于你判断max_pool_percent设置是否足够。same_filled_pages: 通过same_filled_pages_enabled优化机制节省的页数，这个值越大,说明优化效果越好。stored_pages: 总共存储了多少压缩页。invalid_pages: 因为数据被修改而从池中移除的页数（写时复制）。reject_compress_poor: 因为压缩率太差而被拒绝的页数，如果这个值很高，可能意味着你的工作集不适合压缩,或者压缩算法选择不当。reject_alloc_fail: 因为内存池已满而无法存储新压缩页的次数，如果这个值频繁出现，你可能需要考虑增加max_pool_percent的值。
调优策略与最佳实践
-
从默认开始：
zswap的默认配置在大多数情况下表现良好，除非你遇到性能问题或有特殊需求,否则无需修改。 -
选择合适的压缩算法 (
compressor)：- 桌面/通用服务器：
lzo是安全的选择。 - 内存受限服务器：
zstd可以用更少的池空间存储更多数据，减少磁盘 I/O。 - 对延迟极其敏感的系统：
lz4的速度最快。
- 桌面/通用服务器：
-
调整内存池大小 (
max_pool_percent)：- 监控
pool_pages_max：运行你的典型工作负载，观察pool_pages_max的值，如果它经常接近或达到pool_pages_max，说明内存池太小，导致频繁的磁盘写入，你应该适当增加max_pool_percent。 - 不要设置过高：设置过高（如超过 50%）会挤占过多可用内存，可能导致系统使用物理内存而不是
zswap，甚至引发 OOM（Out of Memory）。20%是一个很好的起点。
- 监控
-
结合
zram使用：zswap和zram是两个可以协同工作的技术。zswap：作为交换缓存，在物理内存中压缩交换页。zram：创建一个虚拟的块设备，这个设备本身就在内存中进行压缩，你可以将这个zram设备用作交换分区。- 经典组合：
zswap+zram，流程是：内存页 ->zswap(压缩) -> 存入zram(再次压缩) ->zram满了，再写入磁盘 swap，这提供了二级缓存和压缩，可以极大地减少磁盘 I/O，但会消耗更多 CPU 和内存。
-
监控是关键：使用
vmstat,free,sar等工具监控系统的内存、CPU 和 I/O 情况，同时结合/sys/kernel/debug/zswap的信息,才能做出明智的调优决策。
| 参数 | 作用 | 默认值 | 调优建议 |
|---|---|---|---|
enabled |
主开关 | N |
Y (开启), N (关闭) |
pool |
存储后端 | zbud |
zbud (通用), z3fold (高内存利用率) |
compressor |
压缩算法 | lzo |
lzo (平衡), lz4 (快), zstd (高压缩率) |
max_pool_percent |
内存池最大占比 | 20 |
根据内存和负载调整 (10%-30%) |
same_filled_pages_enabled |
优化全同页面 | Y |
保持 Y |
通过理解这些参数并结合实际监控，你可以有效地利用 zswap 来提升 Linux 系统的性能，尤其是在内存有限或磁盘 I/O 成为瓶颈的场景下。
