引子 #
无论在哪个安装 Arch 的教程里面，你都能看到要求你设置一个 swap 分区，但是，这个分区真的那么有必要吗？
我最早听到 swap 这个字，大概是安卓 2.3-4.0 时代吧。那时候的 CPU 性能不行，存储性能也很差，但是人们却执着于把 swap 放在存储卡上面，总共 128M 的内存，要在卡上放 64M 进行交换。不过对于本来就慢的安卓手机，能够有更大的内存以便运行大型一点的游戏，就算慢一点，也比较值得。
然而在现代系统上面，手机厂商又把这个“内存拓展”拿出来，许多人对此嗤之以鼻，然而这完全不是一回事。
把内存变小，而不是放到低速存储上面 #
首先，能够实现这一切的前提，是内存虚拟化。
一个程序看到的大量的地址空间，其实并不是 1:1 的映射到物理内存上面的。通过系统调用 mmap，操作系统记录了一个程序看到的内存是怎么对应到物理内存上去，但是，为什么一定是物理内存上面呢？
于是有了 swap，当我内存不够的时候，直接把程序运行时的内存（匿名页）驱逐到 swap 上面，然后往映射表记录，当再次需要访问他的时候，触发一个“缺页中断”，就把 swap 的内存重新搬回物理内存上面，这一切对于程序来说都是透明的。
随着性能的发展，人们发现，这个把匿名页搬回物理内存的过程实在是太慢了，浪费了大量的 CPU 时间，那么为什么不让做点事情？于是，内存压缩出现了。
ZRAM #
ZRAM，顾名思义，就是把内存压缩。
不过，人们用的还是 swap 的那套思路，把内存中的一部分划分出来，然后创建一个块设备，然后需要的时候，把内存压缩进去，这就是 ZRAM。
我们可以通过 swappiness 参数，控制操作系统内核把内存压缩进入 swap 的激进性，现在的值取 0-200 了，值越高，越倾向于把内存放入交换分区。如果是传统的 swap，那么我们希望不要那么激进，因为磁盘总归是慢的；但是对于一个压缩的内存块来说，应该把这个值取很高，因为对于 zstd 和 lz4 这样的算法来说，压缩/解压的速度非常快。
存到极限 #
如果内存的压力持续增大，ZRAM 会有用完的时候。这又分为两种情况：
1. ZRAM 达到了设置的压缩前的数据的最大值。
#
这时候如果没有配置回写块的时候，系统就会去寻找一个优先级更低的 swap 了。如果没有，那么就很可能触发 OOM。
配置了回写块的话，ZRAM 会把其中最少使用的数据驱逐到回写块中。这个回写块跟 swap 是不相容的，只能用于一种用途。
如果这时候需要提取写入到回写块中的数据，那么就直接从磁盘解压到物理内存中，因为是压缩的数据，不仅减少了对磁盘的读写，还不让 CPU 闲着。
2. ZRAM 还没满，但是物理内存就要满了
#
这种情况一般是 ZRAM 块最大值太高了。
同样也会造成 ZRAM 往回写块驱逐匿名页，但是如果回写块写入很慢造成了阻塞，同时内存占用还在增加，那么操作系统可能就触发 OOM 开始杀进程了。
ZSWAP #
还有另外一种技术，但是我之前都没听说过。
这项技术配置起来感觉更加 native 一点，因为是直接往内核参数里面写。
ZSWAP 其实不会创建一个块，但是需要 swap 的存在，当系统打算往 swap 里面写入数据的时候，ZSWAP 会拦截写入，然后进行压缩到内存中的一部分区域。
ZSWAP 同样会在内存压力高的时候驱逐匿名页到 swap 中，这一点跟 ZRAM 不一样，因为如果长期 ZRAM 占满，那么系统就会转而使用磁盘 SWAP 交换，此时变慢会变得很明显（尤其是磁盘速度较慢的时候）。
从 Linux 6.8 开始，支持禁用回写块，仅仅用作内存压缩。
所以你会发现，ZRAM 加上了回写块，那么就是普通的 ZSWAP；如果 ZSWAP 禁用了回写块，那么就相当于一个普通的 ZRAM，从使用的角度，确实是这样的。
如何选择 #
既然这两者都可以在使用时相互替代，那么究竟如何选择呢？
桌面环境 #
如果内存足够，更推荐使用 ZSWAP。
如要使用休眠，可以考虑禁用回写块。这样 swap 就专注于配置休眠，但这样负载高了就更容易出现 OOM，这点需要权衡，一般也不会跑大型任务的时候考虑休眠吧？
其他环境 #
小内存的设备，比如安卓，更加倾向于 ZRAM。原因是 ZSWAP 要求真实的 SWAP 设备，但是闪存一般来说没那么耐写。
服务器可以使用 ZRAM 加上一个小 SWAP，这样可以很好的避免了内存使用的尖锋，也享受了内存压缩的红利。
不推荐同时使用 ZSWAP 和 ZRAM，这样会造成冲突。
两者有什么优势呢？
ZSWAP：管理起来更直观，对于桌面体验来说更加友好。因为是钩子，所以不会出现一个 swap 块。
ZRAM：更适合小内存闪存不可多写的设备。不仅仅是内存压缩，实际上块设备可以格式化来存东西。
观察 #
这是一个 ZSWAP 的 htop 图，compressed 和 frontswap 就是 ZSWAP 工作的事实。
通过简单的计算可以得到压缩率是 26.3%，这也是配置 zstd 的典型压缩率范围。
前置压缩虽然其实占用的是内存中的空间，但是这里算在 swap 里面了， used 里面的 457M 不包括前置交换，由于使用 systemd 禁用了 ZSWAP 使用系统交换空间，所以这里面的内容其实是内核使用的交换空间。
如果是一个 ZRAM 的设备，那么 htop 甚至可以单独调出一条来显示它，从观察角度来说，ZRAM 相对方便一些。
参考 #
(电源管理/挂起与休眠 - Arch Linux 中文维基)[https://wiki.archlinuxcn.org/wiki/%E7%94%B5%E6%BA%90%E7%AE%A1%E7%90%86/%E6%8C%82%E8%B5%B7%E4%B8%8E%E4%BC%91%E7%9C%A0#Disable_zswap_writeback_to_use_the_swap_space_only_for_hibernation]
