Raspberry Pi 效能改善 – 使用 ZRAM

對於一個小型的網站來說，使用 Raspberry Pi 作為伺服器，其實是一個相當方便的練習對象，因為它實在是很便宜，你可以一次買下 2 塊 Raspberry Pi，一台當作 Production 機器，一台用來做各種實驗；完全不用擔心硬體不同有時後會造成麻煩。

但是（嘆氣），它的記憶體實在是太小了… 1 GB 的記憶體實在不適合跑太複雜的網站（像是 WordPress）

為什麼不使用 SWAP

為了解決這個問題，我們可以使用 SWAP 換置記憶體，來維持記憶體，像是下面這樣：

$ cat /proc/swaps
Filename				Type		Size	Used	Priority
/dev/mmcblk0p3                          partition	442364	239380	-2

但是我們要解決的並不單純是記憶體容量的問題，而是流暢度的問題。使用 SD 卡當作 SWAP 只會消耗更多，原本就很吃緊的 I/O 資源。

OK，那為什麼 ZRAM 會比較好？

zram, formerly called compcache, is a Linux kernel module for creating a compressed block device in RAM, i.e. a RAM disk, but with on-the-fly “disk” compression.

根據 Wiki 上的敘述， ZRAM 是一種 RAM Disk 工具，會即時壓縮放進去的資料，來節省記憶體消耗。以我們的情況來說，把一些比較少用的資料壓縮起來，可能比透過緩慢又短命的 SD 卡，來的更加有效率。

我們要做的是：使用 ZRAM 做出一個壓縮過的記憶體空間，然後配合 SWAP 機制，把暫時不會用到的程式，通通放到 ZRAM 之中壓縮起來。

逐步設定

首先檢查一下 zram 核心模駔有沒有載入

$ sudo lsmod | grep zram
zram                   32768  1

如果沒有的話就使用 modprobe 將它載入（如果出現錯誤訊息的話，你可能需要重編譯 Kernel）

$ sudo modprobe zram

接下來確認沒有使用中的 ZRAM

$ zramctl
（應該是空的）

設定 ZRAM 大小（先用 free 查出記憶體大小，然後乘 1024）

$ free -k
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:         934788      532312       85336       93268      317140      218832

$ echo $(( 934788 * 1024 )) | sudo tee /sys/block/zram0/disksize
957222912

建立 SWAP

$ sudo mkswap /dev/zram0
Setting up swapspace version 1, size = 912.9 MiB (957218816 bytes)
no label, UUID=ac05098f-124b-4aa7-bf9a-e91e6132a2b5

啟用剛才建立的 SWAP（這邊使用 -p 10 參數是為了優先使用 ZRAM）

sudo swapon -p 10 /dev/zram0

成功！

$ free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           912M        442M         76M         83M        393M        298M
Swap:          1.3G        237M        1.1G

$ cat /proc/swaps
Filename				Type		Size	Used	Priority
/dev/zram0                              partition	934784	160952	10

開機自動設定

首先建立一個 Script，把建立 ZRAM 這件事情打包成一個檔案，放在 /usr/local/sbin/zram_setup.sh。

#!/bin/bash

memsize=free | grep -e "^Mem:" | awk '{print $2}'
echo $(( $memsize * 1024 )) | sudo tee /sys/block/zram0/disksize
mkswap /dev/zram0
swapon -p 10 /dev/zram0

為了在每次開機時都能自動設定，我們要在 Systemd 裡面設定一個服務，放在 /etc/systemd/system/zram_setup.service。

[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/local/sbin/zram_setup.sh

[Install]
WantedBy=default.target

然後，為了確保每次都會自動載入 zram 模組，請編輯 /etc/modules，加入以下的文字：

zram

重新載入 Systemd 模組

sudo systemctl daemon-reload

試著啟動看看：

sudo systemctl start zram_setup.service

檢查一下結果：

➜  ~ sudo systemctl status zram_setup.service
● zram_setup.service
   Loaded: loaded (/etc/systemd/system/zram_setup.service; disabled; vendor preset: enabled)
   Active: inactive (dead)

Jun 25 20:51:02 VPC systemd[1]: Started zram_setup.service.
Jun 25 20:51:02 VPC sudo[1627]:     root : TTY=unknown ; PWD=/ ; USER=root ; COMMAND=/usr/bin/tee /sys/block/zram0/disksize
Jun 25 20:51:02 VPC sudo[1627]: pam_unix(sudo:session): session opened for user root by (uid=0)
Jun 25 20:51:02 VPC zram_setup.sh[1617]: 3147227136
Jun 25 20:51:02 VPC sudo[1627]: pam_unix(sudo:session): session closed for user root
Jun 25 20:51:02 VPC zram_setup.sh[1617]: Setting up swapspace version 1, size = 3 GiB (3147223040 bytes)
Jun 25 20:51:02 VPC zram_setup.sh[1617]: no label, UUID=2778a31a-a747-4139-8d28-c44ecf98d82b

➜  ~ cat /proc/swaps                 
Filename				Type		Size	Used	Priority
/dev/zram0                              partition	3073460	0	10

沒問題的話就設定成自動啟動

➜  ~ sudo systemctl enable zram_setup.service
Created symlink from /etc/systemd/system/default.target.wants/zram_setup.service to /etc/systemd/system/zram_setup.service.

參考資料

• novaspirit/rpi_zram: script to enable zram for raspberry pi
• HowTo: Check Swap Usage and Utilization in Linux – nixCraft
• Change swap size in Ubuntu 18.04 | Bogdan Cornianu