写在前面：
ZRAM和zswap之间的区别
zram就像一个划分在RAM中的压缩交换空间
zswap是同时使用存储和RAM的。
ZRAM
实现：压缩块设备，内存在存储数据时动态分配
用途：将 ZRAM块设备配置为swap设备，从而消除对物理swap设备或swap文件的需要
优点：无需物理swap设备，ZRAM块设备可用于swap以外的其他应用程序，任何你可能使用块设备的应用程序。
缺点：一旦页面存储在ZRAM中，它就会一直保留在那里，直到页面被调入或失效。而且ZRAM是无法将页面移出到物理磁盘的。
zswap
实施：用于swap页面的压缩内核缓存。内核缓存被压缩，压缩算法可使用 CryptoAPI 插入，页面存储是动态分配的。较旧的页面可以被移出到磁盘，从而使其成为一种后写缓存
用途：用于常规swap设备（或swap文件）的缓存swap页面
优点：与swap代码的集成（使用 Frontswap API）允许 zswap 选择仅存储压缩良好的页面并处理内存分配失败的页面，在这些情况下，页面会被发送到备份swap设备，缓存中最旧的页面会被推送到备份swap设备，这样以便为新页面腾出空间
缺点：需要一个物理swap设备（或swap文件）。
源码位置：
zram：drivers/block/zram/zram_drv.c
zswap：mm/zswap.c
性能对比：
使能zram和zswap后，可以通过fio、sysbench等性能测试工具进行对比，以下是fio的使用方法
1、代码下载：
git clone https://github.com/axboe/fio.git
2、编译方法
安装交叉编译工具链
sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu
配置
./configure --cc=aarch64-linux-gnu-gcc --build-static --disable-shm
编译
make
3、测试命令
fio --name=readtest --ioengine=libaio --rw=read --bs=4k --size=1G --numjobs=4 --runtime=60 --time_based
4、命令解释
--name=readtest:
定义测试的名称。在结果中，您将看到此名称与测试结果相关联。
--ioengine=libaio:
指定 I/O 引擎，这里使用的是 libaio，它是 Linux 的异步 I/O 实现。它允许多个 I/O 操作同时进行，从而提高性能。
--rw=read:
设置读写模式。read 表示只进行读取操作。fio 支持多种读写模式，例如 write（写入）、randwrite（随机写入）、randread（随机读取）等。
--bs=4k:
设置块大小，这里为 4KB。块大小会影响 I/O 性能，较小的块大小可以更好地模拟随机 I/O，而较大的块大小则适合顺序 I/O。
--size=1G:
指定测试文件的大小，这里设置为 1GB。fio 将使用此大小进行读写测试。
--numjobs=4:
设置并发作业的数量，这里为 4。它表示将同时运行 4 个 I/O 作业，以模拟更高的负载。
--runtime=60:
指定测试运行的时间，这里设置为 60 秒。测试将在此时间段内持续运行。
--time_based:
指定测试是基于时间的，而不是基于文件大小的。这意味着 fio 将在指定的运行时间内尽可能多地执行 I/O 操作，而不是在达到指定的文件大小后停止。
5、测试结果
swaptest: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=21683: Fri Aug 23 07:54:33 2024
write: IOPS=185k, BW=724MiB/s (759MB/s)(42.4GiB/60003msec); 0 zone resets
clat (nsec): min=1937, max=276214, avg=2983.16, stdev=1788.69
lat (usec): min=2, max=276, avg= 3.16, stdev= 1.84
clat percentiles (nsec):
| 1.00th=[ 2160], 5.00th=[ 2256], 10.00th=[ 2320], 20.00th=[ 2480],
| 30.00th=[ 2640], 40.00th=[ 2736], 50.00th=[ 2832], 60.00th=[ 2928],
| 70.00th=[ 3088], 80.00th=[ 3408], 90.00th=[ 3824], 95.00th=[ 4048],
| 99.00th=[ 4512], 99.50th=[ 4640], 99.90th=[12864], 99.95th=[17024],
| 99.99th=[28288]
bw ( KiB/s): min=664264, max=774192, per=100.00%, avg=741538.41, stdev=19822.70, samples=119
iops : min=166066, max=193548, avg=185384.47, stdev=4955.68, samples=119
lat (usec) : 2=0.01%, 4=93.39%, 10=6.46%, 20=0.11%, 50=0.02%
lat (usec) : 100=0.01%, 250=0.01%, 500=0.01%
cpu : usr=27.17%, sys=71.71%, ctx=4864, majf=0, minf=0
IO depths : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
issued rwts: total=0,11115521,0,0 short=0,0,0,0 dropped=0,0,0,0
latency : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1
swaptest: (groupid=0, jobs=1): err=28 (file:io_u.c:1973, func=io_u error, error=No space left on device): pid=21684: Fri Aug 23 07:54:33 2024
cpu : usr=0.00%, sys=0.00%, ctx=0, majf=0, minf=0
IO depths : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
complete : 0=50.0%, 4=50.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
issued rwts: total=0,1,0,0 short=0,0,0,0 dropped=0,0,0,0
latency : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1
swaptest: (groupid=0, jobs=1): err=28 (file:io_u.c:1973, func=io_u error, error=No space left on device): pid=21685: Fri Aug 23 07:54:33 2024
cpu : usr=0.00%, sys=0.00%, ctx=1, majf=0, minf=0
IO depths : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
complete : 0=50.0%, 4=50.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
issued rwts: total=0,1,0,0 short=0,0,0,0 dropped=0,0,0,0
latency : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1
swaptest: (groupid=0, jobs=1): err=28 (file:io_u.c:1973, func=io_u error, error=No space left on device): pid=21686: Fri Aug 23 07:54:33 2024
cpu : usr=0.00%, sys=0.00%, ctx=1, majf=0, minf=0
IO depths : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
complete : 0=50.0%, 4=50.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
issued rwts: total=0,1,0,0 short=0,0,0,0 dropped=0,0,0,0
latency : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1
Run status group 0 (all jobs):
WRITE: bw=724MiB/s (759MB/s), 724MiB/s-724MiB/s (759MB/s-759MB/s), io=42.4GiB (45.5GB), run=60003-60003msec
Disk stats (read/write):
sda: ios=0/48269, sectors=0/49173672, merge=0/270, ticks=0/835637, in_queue=835957, util=98.93%6、结果解释
- 带宽 (BW): 724 MiB/s (759 MB/s)
- IOPS (每秒输入输出操作): 185k
- 测试持续时间: 60 秒
- 写入总量: 42.4 GiB (45.5 GB)
- 磁盘利用率: 98.93%
延迟 (Latency)
- 最小延迟 (min): 1937 纳秒 (ns)
- 最大延迟 (max): 276214 纳秒 (ns)
- 平均延迟 (avg): 2983.16 纳秒 (ns)
- 标准差 (stdev): 1788.69 纳秒 (ns)
延迟百分位数 (Latency Percentiles)
- 1.00th 百分位: 2160 ns
- 5.00th 百分位: 2256 ns
- 10.00th 百分位: 2320 ns
- 20.00th 百分位: 2480 ns
- 30.00th 百分位: 2640 ns
- 40.00th 百分位: 2736 ns
- 50.00th 百分位 (中位数): 2832 ns
- 60.00th 百分位: 2928 ns
- 70.00th 百分位: 3088 ns
- 80.00th 百分位: 3408 ns
- 90.00th 百分位: 3824 ns
- 95.00th 百分位: 4048 ns
- 99.00th 百分位: 4512 ns
- 99.50th 百分位: 4640 ns
- 99.90th 百分位: 12864 ns
- 99.95th 百分位: 17024 ns
- 99.99th 百分位: 28288 ns
IO 深度 (IO Depths)
- 深度 1: 100%
- 深度 2 及以上: 0%
这表示所有的 I/O 请求都在深度 1 处提交，没有使用更高的 I/O 深度。这可能表明测试配置中只使用了一个 I/O 请求队列深度。
CPU 使用情况
- 用户 CPU 使用率: 27.17%
- 系统 CPU 使用率: 71.71%
总结
1. 性能指标:
- 带宽: 测试的带宽为 724 MiB/s (759 MB/s)，说明磁盘在读写操作上具有较高的吞吐能力。
- IOPS: 每秒操作数为 185k，表明磁盘的 I/O 操作处理能力很强。
2. 延迟:
- 延迟分布显示，大多数操作的延迟非常低，只有少数操作的延迟较高。中位数延迟为 2832 ns，99.99 百分位的延迟为 28288 ns。
3. CPU 使用情况:
- 系统 CPU 使用率 很高 (71.71%)，表明磁盘 I/O 操作对 CPU 的负担较大。