用zram的writeback来节省内存
我有几台虚拟机，都是很便宜的那种，内存只有1-2G。因为只是用来挂一些网站或者在线服务的，所以其实不需要很高的性能。但是随着服务越来越多，有些机子内存开始感觉不够用了。升级内存是最后迫不得已才会选的，因为得加钱，是下策。如果能不费一分钱就能提高这个容量，那才是上策。
最简单的办法就是加swap。一般来说如果不是同一时间需要用到大量内存的话，swap出去其实是很划算的，因为有些内存就是占着坑但是很久才会访问到一次。服务器开久了之后会发现，swap分区几乎一直都有几百M的东西，这些就完全是用不到的。
既然是虚拟机，硬盘一般都是限制了很低的带宽和IOPS，毕竟买的是便宜货。如果内存不足，且需要经常swap的话，一个慢硬盘就会让系统变得很卡。
有一个办法，就是zram。也就是压缩内存。这是一个块存储设备，可以被格式化成swap分区，然后拿去用。也就是说，当系统内存不足的时候，会把一些页面交换到zram里面，就等于把不用的内存压缩了一下放回内存里。这样相比硬盘swap的好处就是，速度更快，延迟更低。只是需要消耗一点CPU进行压缩和解压而已，实际用起来还是比硬盘swap快的，体感上好很多。这个方法已经被使用很多年了，连路由器和手机都有zram的身影。一般我自己的服务器都会开这个，比如2G内存的服务器就开一个2G的zram做swap，然后外加1G的硬盘swap，并且把zram的swap优先级调高。这样就会优先使用zram，不够用了再去用硬盘。
我在我的服务器上测试，zram用zstd压缩算法，内存压缩率一般在2.3左右。也就是说2.3G的zram swap实际会占用1G的内存空间。如果是2G内存加2G的zram swap，大约等同于3G的内存（2G zram压缩后约占1G内存，剩余1G可用内存，加起来就是1G可用+2G swap=3G）。
但是，如果用了zram加swap，另外再加了一个硬盘swap，当zram的swap写满了，开始用到硬盘swap的时候，系统就会变得很卡。并且zram里可能留了很多用不上的东西，这些还是占了一些内存。所以有没有什么办法让这些长期不活跃的内存写到硬盘里，而不是在内存里呢？
Linux 4.14 （2017年）给zram加了一个功能，writeback。也就是可以把zram的内容写进硬盘里。既然有了这个功能，我就再也不需要用硬盘swap了。可以说非常符合我的心意：既能把长期不活跃的内存放到硬盘里，还能大大提高平时的swap性能。如果是之前那个例子，2G内存加2G的zram swap，如果用了writeback，极限情况就是等于4G的内存，因为zram被回写到硬盘，释放了占用的内存空间。
writeback除了需要配置backing设备外，还需要手动触发回写。可以先用echo all > /sys/block/zram0/idle标记当前所有页面为idle，然后过一段时间再执行echo idle > /sys/block/zram0/writeback把这段时间内没被用到的页面写入到后端。就是说，不是配了backing就会自动回写了，而是需要手动触发，这样你可以根据自己的需要实现什么时候writeback，可以避免在业务高峰期writeback导致系统变慢。
关于这个配置，可以看Linux内核文档： zram: Compressed RAM-based block devices
我最近就给手上的几台服务器都上了这个功能。感觉挺不错的。手上的服务器都是Debian系统，并且我装了zram-config，这个会自动帮你开机配置zram（其实就是一个脚本而已，也可以手动搞，不过apt装一下比手动配置更方便）。装了zram-config之后，需要改一下配置文件/usr/bin/init-zram-swapping：
#!/bin/sh
modprobe zram
LOOP_DEV=$(losetup -f --show /zram_backend.img)
echo "$LOOP_DEV" > /sys/block/zram0/backing_dev
echo zstd > /sys/block/zram0/comp_algorithm
echo 4096M > /sys/block/zram0/disksize
mkswap /dev/zram0
swapon -p 5 /dev/zram0这台机是2G内存，但是用了writeback后，我直接给这台机配了4G的zram。此外，还需要创建这个/zram_backend.img文件：
dd if=/dev/zero of=zram_backend.img bs=1M count=4096再配一个crontab，每10分钟标记一次idle，9分钟后回写（这个可以很灵活，我这样做是因为我每10分钟有一个定时任务，所以打算每十分钟结尾的时候做一次标记和回写操作）：
9,19,29,39,49,59 * * * * echo all > /sys/block/zram0/idle
8,18,28,38,48,58 * * * * echo idle > /sys/block/zram0/writeback然后重启服务器，就搞定了。不重启也行，手动配一下zram就可以了。
我还用AI写了个查看zram当前状态的脚本zram_stat.sh：
#!/bin/bash
ZRAM="/sys/block/zram0"
# 检查 zram 模块是否存在
if [ ! -d "$ZRAM" ]; then
echo "未检测到 $ZRAM，请确认 ZRAM 已启用。"
exit 1
fi
# 字节转可读格式函数
human() {
awk -v x="$1" 'BEGIN {
split("B KB MB GB TB", u);
i = 1;
while (x >= 1024 && i < 5) {
x /= 1024;
i++;
}
printf "%.2f %s", x, u[i];
}'
}
echo "== 内存状态 (mm_stat) =="
read -a mm < "$ZRAM/mm_stat"
orig_data_size=${mm[0]}
compr_data_size=${mm[1]}
mem_used_total=${mm[2]}
large_pages_bytes=$(( mm[7] * 4096 )) # 大页/不可压缩数据的字节数
echo "原始数据总大小: $(human ${orig_data_size})"
echo "压缩后数据大小: $(human ${compr_data_size})"
echo "ZRAM总占用内存: $(human ${mem_used_total})"
echo "历史最大使用内存: $(human ${mm[4]})"
echo "大页/不可压缩数据: $(human ${large_pages_bytes})"
echo ""
echo "== 后端设备状态 (bd_stat) =="
read -a bd < "$ZRAM/bd_stat"
bd_count=${bd[0]}
bd_bytes=$(( bd_count * 4096 )) # 当前常驻后端的数据大小
bd_reads_bytes=$(( bd[1] * 4096 )) # 累计读取大小
bd_writes_bytes=$(( bd[2] * 4096 )) # 累计写入大小
echo "当前回写数据大小: $(human ${bd_bytes})"
echo "后端累计读取数据: $(human ${bd_reads_bytes})"
echo "后端累计写入数据: $(human ${bd_writes_bytes})"
echo ""
if [ "$compr_data_size" -gt 0 ]; then
ratio=$(awk -v orig="$orig_data_size" -v bd="$bd_bytes" -v compr="$compr_data_size" '
BEGIN {
net_orig = orig - bd;
if (net_orig < 0) net_orig = 0; # 防御性打底
printf "%.2f", net_orig / compr
}')
echo "内存实际压缩比: ${ratio} : 1"
else
echo "内存实际压缩比: N/A (当前无内存压缩数据)"
fi最后效果大概是这样子：
== 内存状态 (mm_stat) ==
原始数据总大小: 1.87 GB
压缩后数据大小: 55.52 MB
ZRAM总占用内存: 91.09 MB
历史最大使用内存: 775.47 MB
大页/不可压缩数据: 200.00 KB
== 后端设备状态 (bd_stat) ==
当前回写数据大小: 1.74 GB
后端累计读取数据: 16.66 GB
后端累计写入数据: 16.78 GB
内存实际压缩比: 2.52 : 1好用，非常好用。服务内存又空了起来。
我觉得最近手机出的营销概念，所谓“内存扩展”，其实就是用zram来实现的。安卓手机老早就上这个功能了，大部分手机默认都是开启的。只是以前没人宣传。不知道谁带起的这个风气，换了个新词来宣传老功能，只是因为没有被宣传过。真无语。