ZRAM 与磁盘交换分区对比测试

在内存比较捉急的小鸡上，开启 swap 可以减少出现 OOM 而杀掉进程的情况。然而用硬盘分区作为 swap 有几个明显的缺陷：一是速度慢，二是影响其他进程磁盘 io 的速度。

ZRAM 在安卓手机上几乎都是默认开启的，它相对于磁盘交换分区的优势是不会影响其他 io 进程，缺点是更吃 CPU。

前段时间开了一台 bytevirt 的 214M 内存的小鸡。这么小的内存用 alpine 应该比较合适，但是 openrc 我不会用，所以装了 debian，这样就肯定要开 swap 了。但是这家的 SSD 速度感人 ：

用 sysbench 测试顺序读写：

Throughput:
    read, MiB/s:                  340.05
    written, MiB/s:               0.00

Throughput:
    read, MiB/s:                  0.00
    written, MiB/s:               93.66

16K 随机读写：

Throughput:
    read, MiB/s:                  6.55
    written, MiB/s:               4.37

我发现论坛上几乎没有讨论 ZRAM 的帖子，于是自己做了个对比测试。

测试使用 7zip benchmark，最大字典设置为 2^24，命令为：7zz b --md24。

ZRAM 组使用 zstd 压缩算法（注：zstd 是压缩率高而速度相对慢的算法。本次测试中 lz4 算法 OOM 了，所以用 zstd。用 lz4 算法速度会快很多，详见 链接）：

7-Zip (z) 22.01 (x64) : Copyright (c) 1999-2022 Igor Pavlov : 2022-07-15
 64-bit locale=C.UTF-8 Threads:1

 d24
Compiler: 10.2.1 20210110 GCC 10.2.1
Linux : 5.10.0-15-cloud-amd64 : #1 SMP Debian 5.10.120-1 (2022-06-09) : x86_64
PageSize:4KB THP:never hwcap:2 hwcap2:2
Intel(R) Xeon(R) CPU E3-1241 v3 @ 3.50GHz (306C3) 

1T CPU Freq (MHz):  3567  3439  3446  3505  3473  3460  3438

RAM size:     181 MB,  # CPU hardware threads:   1
RAM usage:    220 MB,  # Benchmark threads:      1

                       Compressing  |                  Decompressing
Dict     Speed Usage    R/U Rating  |      Speed Usage    R/U Rating
         KiB/s     %   MIPS   MIPS  |      KiB/s     %   MIPS   MIPS

22:       3403   100   3326   3311  |      41719   100   3574   3562
23:       2786    90   3151   2839  |      40143    99   3500   3475
24:         27    46     64     30  |      39143    99   3460   3436
----------------------------------  | ------------------------------
Avr:      2072    79   2180   2060  |      40335    99   3512   3491
Tot:              89   2846   2776

磁盘 swap 组：

                       Compressing  |                  Decompressing
Dict     Speed Usage    R/U Rating  |      Speed Usage    R/U Rating
         KiB/s     %   MIPS   MIPS  |      KiB/s     %   MIPS   MIPS

22:       3621    99   3560   3523  |      42135    99   3627   3598
23:       3119    97   3260   3178  |      40484    99   3551   3504
24:         20     9    256     22  |      36118    92   3438   3171
----------------------------------  | ------------------------------
Avr:      2253    68   2359   2241  |      39579    97   3539   3424
Tot:              83   2949   2833

测试结果的说明可以参考这里。

这里的关键数据是 Dict=24 时的 Compressing 部分，只有这部分高强度使用交换分区。截取出来是：

// zram
Dict     Speed Usage    R/U Rating
         KiB/s     %   MIPS   MIPS
24:         27    46     64     30

// 磁盘 swap
Dict     Speed Usage    R/U Rating
         KiB/s     %   MIPS   MIPS
24:         20     9    256     22

其中 Speed 项，即压缩速度，尽管 zram 用的不是最快的算法（没有用 lz4 而是 zstd），zram 还是比磁盘 swap 快了 35%，这就是本次测试的结论。

再看 Usage 项，即 CPU 使用率，zram 组为 46%，其余时间在进行 zram 压缩/解压缩；而磁盘 swap 组只有 9%，其余时间在等待磁盘 io。

最后的结论是，在硬盘不太快的 vps 上，建议使用 zram 作为交换空间。