zswap
ภาพหน้าจอแสดงการทำงานของ zswap บนopenSUSE Tumbleweed
นักพัฒนา	เซธ เจนนิงส์ และคนอื่นๆ
ปล่อย	2 กันยายน 2556 (Linux 3.11) ( 2 กันยายน 2013 )
เขียนเป็น	ซี
ระบบปฏิบัติการ	ลินุกซ์
พิมพ์	คุณสมบัติของเคอร์เนลลินุกซ์
ใบอนุญาต	จีเอ็นยู จีพีแอล
เว็บไซต์	เคอร์เนล.org

zswapเป็น คุณสมบัติ ของเคอร์เนล Linuxที่ให้แคชแบบเขียนกลับ ที่บีบอัด สำหรับหน้าหน่วย ความจำ ที่สลับออก ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของ การบีบอัดหน่วยความจำเสมือนแทนที่จะย้ายหน้าหน่วยความจำไปยังอุปกรณ์สลับเมื่อต้องสลับออก zswap จะบีบอัดหน้าเหล่านั้นแล้วจัดเก็บไว้ในพูลหน่วยความจำ ที่จัดสรรแบบไดนามิกใน RAMของระบบ ด้วยวิธีนี้ การเขียนกลับไปยังอุปกรณ์สลับจริงจะถูกเลื่อนออกไปหรือหลีกเลี่ยงได้อย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้ภาระ I/Oลดลงอย่างมากสำหรับระบบที่ต้องการการสลับ ข้อเสียคือต้องใช้ รอบการทำงาน ของ CPU เพิ่มเติม เพื่อทำการบีบอัด^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

เนื่องจากการลด I/O ทำให้ zswap มีข้อดีสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้หน่วยความจำแฟลชรวมถึงอุปกรณ์ฝังตัว เน็ตบุ๊กและอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ระดับล่างที่คล้ายกัน ตลอดจนอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ไดรฟ์โซลิดสเตต (SSD) สำหรับจัดเก็บข้อมูล หน่วย ความจำแฟลชมีอายุการใช้งานจำกัดเนื่องจากคุณสมบัติของมันดังนั้นการหลีกเลี่ยงการใช้เป็นพื้นที่สวอปจะช่วยยืดอายุการใช้งาน^{[ 4 ]}

zswap ถูกรวมเข้ากับระบบ หน่วยความจำเสมือนของเคอร์เนล Linux โดยใช้APIที่frontswap จัดให้ ซึ่งเป็นกลไกของเคอร์เนลที่สร้างนามธรรมของพื้นที่จัดเก็บข้อมูลประเภทต่างๆ ที่สามารถใช้เป็นพื้นที่สลับได้^{[ 5 ]}ด้วยเหตุนี้ zswap จึงทำงานเป็นไดรเวอร์แบ็กเอนด์สำหรับ frontswap โดยจัดหาอุปกรณ์ pseudo-RAM ที่เปิดเผยภายใน กล่าวอีกนัยหนึ่ง API ของ frontswap อนุญาตให้ zswap ดักจับหน้าหน่วยความจำในขณะที่กำลังสลับออก และดักจับข้อผิดพลาดของหน้าสำหรับหน้าที่สลับไปแล้ว การเข้าถึงสองเส้นทางนี้ทำให้ zswap สามารถทำหน้าที่เป็นแคชแบบเขียนกลับที่บีบอัดสำหรับหน้าที่สลับแล้ว^{[ 1 ] [ 6 ]}

ภายใน zswap ใช้โมดูล การบีบอัดที่จัดเตรียมโดย API การเข้ารหัสของเคอร์เนล Linux ซึ่งทำให้สามารถถ่ายโอนงานการบีบอัดจาก CPU หลักไปยังตัวเร่ง การบีบอัดฮาร์ดแวร์ใด ๆ ที่เคอร์เนล Linux รองรับได้ การเลือกโมดูลการบีบอัดที่ต้องการสามารถทำได้แบบไดนามิกในระหว่างการบูตผ่านพารามิเตอร์การบูตเคอร์เนลzswap.compressorหากไม่ได้ระบุไว้ จะเลือก การบีบอัด Lempel–Ziv–Oberhumer (LZO) ตั้งแต่เวอร์ชัน 3.13 ของเคอร์เนล Linux เป็นต้นไป zswap จำเป็นต้องเปิดใช้งานอย่างชัดเจนโดยการตั้งค่าพารามิเตอร์การบูตเคอร์เนล^{zswap.enabled [ 1 ] [ 2} ] [ ^{4 ] อย่างไรก็ตามสามารถเปิดใช้งานโดย}ค่าเริ่มต้นเมื่อกำหนดค่าเคอร์เนลด้วยCONFIG_ZSWAP_DEFAULT_ON=yหรือสามารถเปิดใช้งานได้ทุกเมื่อผ่าน อินเทอร์เฟ ซ sysfs : ^{[ 7 ]}

echo 1 > /sys/module/zswap/parameters/enabled

ขนาดสูงสุดของพูลหน่วยความจำที่ใช้โดย zswap สามารถกำหนดค่าได้ผ่านพารามิเตอร์sysfs max_pool_percentซึ่งระบุเปอร์เซ็นต์สูงสุดของ RAM ระบบทั้งหมดที่พูลสามารถครอบครองได้ พูลหน่วยความจำไม่ได้ถูกจัดสรรไว้ล่วงหน้าตามขนาดสูงสุดที่กำหนดค่าไว้ แต่จะขยายและหดตัวตามความจำเป็น เมื่อถึงขนาดพูลสูงสุดที่กำหนดค่าไว้ หรือเมื่อการขยายพูลเป็นไปไม่ได้เนื่องจาก สภาวะ หน่วยความจำไม่ เพียงพอ หน้าที่ถูกสลับจะถูกนำออกจากพูลหน่วยความจำไปยังอุปกรณ์สลับตาม หลักการ ใช้งานล่าสุดน้อยที่สุด (LRU) วิธีนี้ทำให้ zswap เป็นแคชสลับที่แท้จริง เนื่องจากหน้าแคชที่เก่าที่สุดจะถูกนำออกไปยังอุปกรณ์สลับเมื่อแคชเต็ม ทำให้มีพื้นที่ว่างสำหรับหน้าสลับใหม่กว่าที่จะถูกบีบอัดและแคช^{[ 1 ] [ 4 ] [ 8 ]}

zbud เป็น ตัวจัดสรรหน่วยความจำเฉพาะทางที่ใช้ภายในโดย zswap สำหรับจัดเก็บหน้าหน่วยความจำที่ถูกบีบอัด โดยเขียนขึ้นใหม่จากตัวจัดสรร zbud ที่ใช้โดยzcache ของOracle ^{[ 9 ]}ซึ่งเป็นการใช้งานการบีบอัดหน่วยความจำเสมือนอีกรูปแบบหนึ่งสำหรับเคอร์เนล Linux ภายใน zbud ทำงานโดยการจัดเก็บหน้าหน่วยความจำที่ถูกบีบอัดได้สูงสุดสองหน้า (" buddies " ซึ่งเป็นที่มาของชื่อตัวจัดสรร) ต่อหน้าหน่วยความจำทางกายภาพ ซึ่งมีข้อดีเนื่องจากการรวมและการใช้พื้นที่ว่างซ้ำได้ง่าย และมีข้อเสียเนื่องจากอาจมีการใช้หน่วยความจำน้อยลง อย่างไรก็ตาม ด้วยการออกแบบของมัน zbud ไม่สามารถจัดสรรพื้นที่หน่วยความจำได้มากกว่าที่จะถูกครอบครองโดยหน้าหน่วยความจำที่ไม่ได้บีบอัดในตอนแรก^{[ 3 ] [ 10 ]}

zsmallocเป็นตัวจัดสรรหน่วยความจำอีกตัวหนึ่งที่ใช้โดย zswap ซึ่งออกแบบมาเพื่อความหนาแน่นของหน่วยความจำที่สูงกว่า zbud ^{[ 11 ]} zsmalloc ได้เข้ามาแทนที่ zbud โดยตรงในฐานะตัวจัดสรรหน่วยความจำตั้งแต่เวอร์ชัน 6.18 ของเคอร์เนล Linux ซึ่งวางจำหน่ายเมื่อวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2568 ^{[ 12 ] [ 13 ]}

ทั้ง zswap และ zbud ถูกสร้างขึ้นโดย Seth Jennings การประกาศต่อสาธารณะครั้งแรกเกิดขึ้นในเดือนธันวาคม 2012 และการพัฒนายังคงดำเนินต่อไปจนถึงเดือนพฤษภาคม 2013 ซึ่งในขณะนั้นโค้ดเบสมีความสมบูรณ์แล้ว แม้ว่าจะยังคงมีสถานะเป็นฟีเจอร์เคอร์เนลแบบทดลองอยู่ก็ตาม^{[ 14 ] [ 15 ]}

zswap (พร้อมกับ zbud) ถูกรวมเข้ากับเคอร์เนล Linux หลักในเคอร์เนลเวอร์ชัน 3.11 ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 2 กันยายน 2013 ^{[ 4 ] [ 16 ]}

ตั้งแต่เวอร์ชัน 3.15 ของเคอร์เนล Linux ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 8 มิถุนายน 2014 zswap รองรับอุปกรณ์สวอปหลายตัวอย่างถูกต้อง^{[ 17 ] [ 18 ]}

ตั้งแต่เวอร์ชัน 6.8 ของเคอร์เนล Linux ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2024 zswap รองรับการปิดใช้งานการเขียนกลับสำหรับ cgroup เฉพาะ^{[ 19 ]}

ตั้งแต่เวอร์ชัน 6.18 ของเคอร์เนล Linux ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2568 zswap ใช้ zsmalloc โดยตรงและปิดใช้งานการกำหนดค่า sysfs การบีบอัด zpool ^{[ 12 ]}

หนึ่งในทางเลือกอื่นนอกเหนือจาก zswap คือzramซึ่งมีกลไก "สลับหน้าหน่วยความจำที่บีบอัดไปยัง RAM" ที่คล้ายคลึงกันแต่ก็แตกต่างจากเคอร์เนลของลินุกซ์

ความแตกต่างหลักคือ zram ให้บริการอุปกรณ์บล็อก แบบบีบอัด โดยใช้ RAM สำหรับจัดเก็บข้อมูล ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์สวอปแบบปกติและแยกต่างหาก

เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว zswap ทำหน้าที่เป็นแคชแบบ RAM สำหรับอุปกรณ์สวอป ซึ่งทำให้ zswap มี กลไก การขับไล่สำหรับหน้าสวอปที่ใช้งานน้อยกว่า ซึ่ง zram ขาดไปจนกระทั่งมีการแนะนำCONFIG_ZRAM_WRITEBACKในเคอร์เนลเวอร์ชัน 4.14 อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการออกแบบของมัน จำเป็นต้องมีอุปกรณ์สวอปที่มีอยู่แล้วอย่างน้อยหนึ่งตัวเพื่อให้สามารถใช้ zswap ได้^{[ 20 ]}

• แคช (การประมวลผล)
• ลินุกซ์สวอป
• สลับพาร์ติชั่นบน SSD