Immer wieder kommt es zu Problemen mit der SD-Karte beim Raspberry Pi. Mit ZRAM wird im Arbeitsspeicher ein komprimierter Swap-Speicher angelegt. Dadurch kann die SD-Karte entlasten werden und hält dann hoffentlich länger.
Beschreibung
Raspbian ist so konfiguriert das eine 100 MB Auslagerungsdatei auf der SD-Karte angelegt und benutzt wird. Swapping auf der SD-Karte ist langsam und führt zu einer Belastung der SD-Karte mit Schreiboperationen, die die Lebensdauer verringern. ZRAM legt im Arbeitsspeicher eine komprimierte Partition an, die dann primär als Swap-Bereich, also zum Auslagern von Speicherbereichen, benutzt wird. So wird die SD-Karte entlasten, Schreiboperationen eingespart und die Lebensdauer der Karte verlängert.
Installation
sudo apt install zram-tools
In der Datei “/etc/default/zramswap” erfolgt die Parametrierung des Dienstes. Hier kann die Größe der komprimieren Auslagerungspartition in Prozent (PERCENTAGE) oder absolut (ALLOCATION) in MB angegeben werden.
# Compression algorithm selection
# speed: lz4 > zstd > lzo
# compression: zstd > lzo > lz4
# This is not inclusive of all that is available in latest kernels
# See /sys/block/zram0/comp_algorithm (when zram module is loaded) to see
# what is currently set and available for your kernel[1]
# [1] https://github.com/torvalds/linux/blob/master/Documentation/blockdev/zram.txt#L86
ALGO=lz4
# Specifies the amount of RAM that should be used for zram
# based on a percentage the total amount of available memory
# This takes precedence and overrides SIZE below
#PERCENT=50
# Specifies a static amount of RAM that should be used for
# the ZRAM devices, this is in MiB
SIZE=48
# Specifies the priority for the swap devices, see swapon(2)
# for more details. Higher number = higher priority
# This should probably be higher than hdd/ssd swaps.
PRIORITY=100
Nachdem Änderungen vorgenommen wurden, muss der Dienst “zramswap” neu gestartet werden.
sudo service zramswap restart
Mit dem Befehl swapon -s können die aktiven Auslagerungsspeicher aufgelistet werden.
Es stehen dann 48 MB ZRAM Speicher und 100 MB Auslagerungsdatei zur Verfügung.
Filename Type Size Used Priority
/var/swap file 102396 0 -2
/dev/zram0 partition 49148 0 100
Mit dem Befehl zramctl können Informationen zum ZRAM ausgegeben werden.
NAME ALGORITHM DISKSIZE DATA COMPR TOTAL STREAMS MOUNTPOINT
/dev/zram0 lz4 48M 4K 73B 4K 1 [SWAP]
Aktivieren und deaktivieren kann man den ZRAM Swap-Speicher über den Dienst “zramswap”.
sudo service zramswap stop
free -h
total used free shared buff/cache available
Mem: 446Mi 53Mi 181Mi 6,0Mi 212Mi 335Mi
Swap: 99Mi 0B 99Mi
service zramswap start
free -h
total used free shared buff/cache available
Mem: 446Mi 54Mi 180Mi 6,0Mi 212Mi 334Mi
Swap: 147Mi 0B 147Mi
Vergleichsmessung
Zum Vergleich der Performance wurde auf einem Raspberry Pi 3 A+ unser Raspbian Image erzeugt. Die Raspberry Pi A hat nur 512 MB RAM, von dem nach dem Start nur 446 MB zur Verfügung stehen. Bei der Erzeugung wird ein wenig vom Swap-Speicher verwendet. Diese Aktion wurde einmal mit aktivem ZRAM und einmal nur mit der Auslagerungsdatei durchgeführt.
total used free shared buff/cache available
Mem: 446Mi 50Mi 301Mi 8,0Mi 95Mi 336Mi
Swap: 147Mi 0B 147Mi
ZRAM Swap-Bereich (48 MB) & Auslagerungsdatei (100 MB)
Dauer:
real 54m17,618s
user 29m49,723s
sys 7m1,729s
Swap-Speicher:
Filename Type Size Used Priority
/dev/zram0 partition 49148 22296 100
/var/swap file 102396 388 -2
Auslagerungsdatei (100 MB)
Dauer:
real 58m12,032s
user 29m31,706s
sys 7m0,105s
Swap-Speicher:
Filename Type Size Used Priority
/var/swap file 102396 21476 -2
Auswertung
Bei Erzeugungsprozess werden ca. 20 MB von dem Swap-Speicher benutzt. Mit aktiven ZRAM wird die Auslagerungsdatei auf der SD-Karte kaum verwendet. Auch die Ausführungsdauer hat sich mit ZRAM verringert. Die Verwendung hat also einen doppelt positiven Effekt.
100 MB Swap-Datei entfernen
Um die Swap-Datei auf der SD-Karte zu deaktivieren, muss man in der Konfigurationsdatei “/etc/dphys-swapfile” den Wert CONF_SWAPSIZE auf 0 einsetzen.
CONF_SWAPSIZE=0
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Eventuell kann man danach noch die Swap-Datei löschen mit sudo rm /var/swap.
