[Linux] zram

zram은 메모리 사용량 절감을 위한 커널 수준 모듈 중 하나다.
단순한 서드파티는 아니고, 커널 버전 3.14(2014년)부터 포함되었다.

zram의 동작 방식

이건 기본적으로, 메모리가 부족할때 메모리 자체를 압축해서 사용하는 기술이다.

메모리의 특정 영역에 zRam이라고 부르는 일종의 스왑 공간을 할당해놓고, 그 영역을 일반 메모리처럼 사용하는 것이다.

기존에 메모리가 부족할 때 주로 사용하던 디스크 기반 "스왑 메모리"에 비해서 훨씬 안정적인 성능과 무결성 보장을 제공한다는게 장점이다.

하지만, 이것도 결국은 트레이드오프다. 메모리를 압축하고 압축해제를 하는 행위 자체도 결국에는 CPU 리소스 낭비라고 볼 수 있고, 메모리가 넉넉한 환경이라면 속도만 떨어뜨리는 행동이 될 수 있다.

실제 성능

그리고 이것도 실제 성능을 가져가려면 압축률을 아주 높게 가져가지는 못한다.

알고리즘에 따라 다르지만, 일반적으로는 2-3배 정도의 압축 효과를 볼 수 있다고 보면 된다.

실제 사용례

기술 자체는 꽤 오래됐고 안정화된 기술이지만, CPU 성능을 갉아먹는다는 점 때문에 대부분의 리눅스 배포판에는 꺼져있다.
지금 내가 쓰는 우분투만 해도 zram을 기본적으로 비활성화해놨고, 쓰려면 따로 제어 모듈을 설치해서 켜야 한다.

가장 대표적인 사용례는 Android다. 안드로이드는 아주 예전부터 ZRAM을 기본으로 활성화했다.
안드로이드를 포함한 모바일 환경들은 일반 데스크탑 환경에 비하면 메모리가 작은 편이기 때문이다.

예외적으로 Fedora와 OpenSuse, PopOS도 ZRAM을 기본으로 활성화한다.

vs 스왑 메모리

흔히들 디스크가 싸고 남아도니까 디스크를 메모리처럼 사용할 수 있게끔 스왑을 사용하는 경우가 많다.
근데 이게 정말 비용적으로 좋은 선택일지는 확실하지 않다.

알다시피, 디스크가 싸긴 싸지만, 쓰기를 반복하다보면 결국 마모되는 소모품에 불과하다.

그리고 RAM은 디스크보다 수명이 훨씬 길고, 쓰기로 인한 수명 저하가 미미한 편이다. 그래서 온프레미스 시스템을 관리하는 입장에서는 메모리 추가로 좀 사서 ZRAM을 구성하는게 저렴할 수도 있다.

zswap?

이건 zram과 비슷하면서도 좀 다른데, 약간 논란이 있는 기술 중 하나인 것 같다.
독자적인 시스템이라기보다는 메모리와 디스크 스왑 중간에 끼인 캐시 레이어에 가깝다.

zswap은 메모리에 압축하는 것이 효율적이라고 판단하면, ZRAM 처럼 압축해서 메모리에 보관한다.
하지만 메모리에 둘 수 없겠다고 판단하면 디스크 기반 스왑에 보관한다.
zram과는 다르게 고정된 메모리 영역을 미리 할당해놓지는 않는다.

https://www.researchgate.net/figure/nteraction-among-swap-front-end-zswap-and-zpool_fig2_335941803

메모리에 구겨넣되 부족하면 부족한대로 디스크를 쓴다는 입장의 기능이라서, 별도 메모리를 꿍쳐놓기도 어려울 정도로 각박한 환경이라면 zswap이 더 유연한 선택일 수도 있다.
하지만 일반적인 데스크톱 수준 환경이라면 굳이 이걸 쓸 이유는 없다... zram만큼 잘 제공되지 않고, 삐걱대는 부분이 조금 있을 수 있다.

이것도 대부분의 OS에서 기본으로 꺼져있다.

cat /sys/module/zswap/parameters/enabled

근데 또 특이하게 아사히 리눅스는 zswap을 기본으로 켜는게 옵션이더라.

참조
https://forum.endeavouros.com/t/what-is-zram-and-how-to-install-it/26314
https://wiki.archlinux.org/title/Zram
https://www.reddit.com/r/linux/comments/11dkhz7/zswap_vs_zram_in_2023_whats_the_actual_practical/
https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/mm/zswap.html