Ubuntu で Zram を有効にして、限られた RAM でのパフォーマンスを向上させる

これは、zram カーネルモジュールを有効にし、RAM が限られている Ubuntu 24.04 PC/ラップトップでシステムパフォーマンスを向上させるためのスワップデバイスとして使用する方法を示すステップバイステップのチュートリアルです。

ご存知かもしれませんが、Ubuntu には通常、スワップスペースが含まれています。これは MS Windows の「仮想メモリ」のように機能し、すべてのタスク要求に対して十分な物理 RAM がない場合に追加メモリとしてハードディスクを使用します。

ただし、ディスク上のスワップは遅いため、システム全体のパフォーマンスが低下します。そこで、Linux では、少量の RAM を搭載したコンピュータのパフォーマンスを向上させるために、「zram」および「zswap」カーネルモジュールが導入されました。

ディスク上でスワップを使用する代わりに、zram は RAM 内にスワップスペースとして使用できるブロックデバイス (最初はメモリを使用せず、動的に拡大または縮小します) を作成します。スワップアウトされるデータを圧縮して、ブロックデバイスに移動します。この場合、より多くのデータに対して物理メモリの使用量が減り、同時にシステムの実行速度が向上します。

スワップページに圧縮 RAM キャッシュを提供することで、Ubuntu で zswap を有効にして同様の仕事を行う方法について書きました。ここでは、代わりに、Fedora と Pop!_OS でデフォルトで有効になっている zram を使用する方法を説明します。

注 1: スワップスペースをほとんど使用しない十分な RAM がある場合、または CPU に制約がある場合は、zram または zswap を使用しないでください。圧縮/解凍により多くの CPU を消費するためです。

注 2: zram は正常に動作するために休止状態を妨げます。ディスクへのスリープが必要な場合は、代わりに zswap を使用してください。

zswap を無効にする (有効な場合)

Zswap により、zram が効果的に使用されなくなります。 Ubuntu マシンで有効になっている場合は、zram を試すために最初に無効にする必要があります。

zswap が有効かどうかを確認するには、ターミナルを開いて (Ctrl+Alt+T)、次のコマンドを実行します。

systool -v -m zswap

コマンドが見つからない場合は、sudo apt install sysfsutils を実行します。 出力の「enabled=“N”」は、機能が有効になっていないことを意味します。

「enabled=“Y”」と表示されている場合は、以下のコマンドを実行して実行時に zswap を無効にすることができます（再起動するまで機能します）。

echo 0 | sudo tee /sys/module/zswap/parameters/enabled

注: カーネルのドキュメントによると、zswap 内のデータはすぐには解放されません。無効化されるかフォールトされてメモリに戻されるまで待つか、手動でスワップを swapoff し、(必要に応じて) 再度 swapon する必要があります。

zswap を永続的に無効にしたい場合は、Grub ブートローダーを編集し、zswap のカーネルパラメータ (存在する場合) を削除してみてください。

sudo nano /etc/default/grub

「GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT」から zswap.enabled=1 を削除し、最後に sudo update-grub を実行して変更を適用します。

オプション 1: 実行時に Zram を有効にする

システムを再起動するか手動で無効にするまで、実行時にカーネルモジュールを試すには、以下の手順を実行してモジュールを手動でロードし、スワップ領域を設定します。

1. まず、キーボードの Ctrl+Alt+T を押してターミナルウィンドウを開きます。次に、次のコマンドを実行します。

sudo modprobe zram

このコマンドは zram モジュールをロードし、RAM 内に単一のブロックデバイスを作成します。ただし、すべての構成ファイルは /sys/block/zram0 ディレクトリに保存されます。

ヒント: 必要に応じて、RAM に複数の zram ブロックデバイスを作成できます。たとえば、sudo modprobe zram num_devices=4 を実行すると 4 が作成されますが、構成ファイルは /sys/block/zram{0, 1, 2, 3} にあります。

2. 最後のスクリーンショットでわかるように、zram ブロックデバイスには、/sys/block/zram0 の下に多くの構成ファイルが含まれています。それらには次のものが含まれます。

disksize - 保存できる非圧縮データの最大値。
mem_limit - 圧縮データの保存に使用できる最大物理メモリ。
comp_algorithm - 圧縮アルゴリズムを設定します。サポートされている値には、lzo、z4、lz4hc、842、zstd が含まれます。比較をご覧ください。
max_comp_streams - 同時に実行できる圧縮操作の数。デフォルトは CPU コアの番号です。
他にも多くの設定オプションがあります。詳細については、カーネルのドキュメントを参照してください。

保存できる非圧縮データの最大サイズ (たとえば 4GiB) を設定するには (数値を適宜置き換えてください)、次のコマンドを使用します。

echo 4G | sudo tee /sys/block/zram0/disksize

圧縮データの保存に使用できる最大メモリサイズ (たとえば 2GiB) を設定するには (数値を適宜置き換えてください)、次のコマンドを使用します。

echo 2G | sudo tee /sys/block/zram0/mem_limit

また、圧縮アルゴリズムを設定するには、次のコマンドを使用します。

echo lzo | sudo tee /sys/block/zram0/comp_algorithm

同様に、echo コマンドを使用して、zram ブロックデバイスの他のオプションを構成できます。

3. zram ブロックデバイスを有効にして構成した後、コマンドを実行してデバイスをスワップ領域として設定できます。

sudo mkswap /dev/zram0

最後に、次のコマンドを使用して、より高い優先順位のスワップ領域を有効にします。

sudo swapon --priority 100 /dev/zram0

4. 最後に、swapon を実行して、現在のスワップデバイスを特定します (zram は最高の優先順位を持つ必要があります)。そして、以下のコマンドを実行して、zram 統計を確認します。

zramctl

出力では次のようになります。

DISKSIZE - 保存できる非圧縮データの最大サイズを意味します。
DATA - 非圧縮データの現在のサイズを意味します (私の場合は 1.1G)。
COMPR - 1.1 G データが 209.1M に圧縮されました。
TOTAL - zram が使用する物理メモリの現在のサイズ (メタデータ + 圧縮データ)。

5. (オプション)zram の利点を最大限に活用するには、以下の 4 つのコマンドを使用してシステムのスワップを構成できます。

echo 180 | sudo tee /proc/sys/vm/swappiness

echo 0 | sudo tee /proc/sys/vm/watermark_boost_factor

echo 125 | sudo tee /proc/sys/vm/watermark_scale_factor

echo 0 | sudo tee /proc/sys/vm/page-cluster

これらは Pop!_OS のデフォルトのスワップ設定ですが、私の場合はテストされていません。

(オプション) 実行時に zram を無効にするには、コンピュータを再起動するか、以下の 2 つのコマンドを実行してスワップスペースを無効にし、zram モジュールをアンロードします。

sudo swapoff /dev/zram0

sudo modprobe --remove zram

オプション 2: 起動時に Zram を有効にする (永続化する)

「オプション 1」の手順は再起動後は持続しません。 zram がマシンでうまく機能する場合は、代わりに次の手順を実行して、zram を永続的にすることができます。

注: 以下の手順では、構成ファイルの編集に nano コマンドラインテキストエディタを使用します。これはほとんどのデスクトップで動作します。選択として、デフォルトの GNOME を使用する 24.04 の場合は gnome-text-editor、デフォルトの GNOME を使用する 22.04 以前の場合は gedit、mousepad に置き換えることができます。 XFCE の場合は xed、Linux Mint Cinnamon の場合は xed、またはデスクトップ環境に応じて他のテキストエディタを使用します。

1. まず、コマンドを実行して、起動時に zram モジュールをロードする構成ファイルを作成 (および編集) します。

sudo nano /etc/modules-load.d/zram.conf

ファイルが開いたら、zram を書き込むだけです。次に、Ctrl+S を押して保存し、Ctrl+X を押して終了します。

ヒント: RAM に複数の zram ブロックデバイスを作成する場合は、以下のコマンドを使用して別のファイルを作成します。

sudo nano /etc/modprobe.d/zram.conf

次に、options zram num_devices=1 と書き込みます (数値は必要に応じて変更します)。

2. 次に、コマンドを実行して zram デバイスオプションを構成するための udev ルールファイルを作成します。

sudo nano /etc/udev/rules.d/99-zram.rules

ファイルが開いたら、以下の行を追加します (注意: この行には「==」と「=」の両方が含まれています)。

ACTION=="add", KERNEL=="zram0", ATTR{comp_algorithm}="lto", ATTR{disksize}="4G", ATTR{mem_limit}="2G"

ここで、必要に応じて「disksize」、「mem_limit」、「comp_algorithm」の値を変更します。複数の zram デバイスの場合は、KERNEL の異なるデバイス名 (zram1、zram2、…) を含む行を追加します。

3. Arch Linux wiki では、udev ルール + /etc/fstab を使用して、起動時に zram デバイスを自動的に作成し、スワップとして使用するように指示されています。ただし、Ubuntu 24.04 の私の場合、「スワップ dev-zram0.swap のアクティブ化に失敗しました」という問題が発生します。

代わりに、私の場合は systemd サービスを作成すると、zram ブロックデバイスが自動的にセットアップされ、スワップとして有効になります。まず、コマンドを実行してサービスファイルを作成します。

sudo nano /etc/systemd/system/zram.service

ファイルが開いたら、以下の内容を追加して保存します (Ctrl+S、次に Ctrl+X)。

[Unit]
Description=Swap with zram
After=multi-user.target

[Service]
Type=oneshot
RemainAfterExit=true
ExecStartPre=/sbin/mkswap /dev/zram0
ExecStart=/sbin/swapon -p 100 /dev/zram0
ExecStop=/sbin/swapoff /dev/zram0

[Install]
WantedBy=multi-user.target

ファイルを保存した後、systemctl Enable zram コマンドを実行してサービスを有効にします。

(オプション) Pop!_OS スワップ構成を使用して zram の利点を最大限に活用したい場合は、コマンドを実行して構成ファイルを作成します。

sudo nano /etc/sysctl.d/99-vm-zram-parameters.conf

以下の行を追加して保存します。

vm.swappiness = 180
vm.watermark_boost_factor = 0
vm.watermark_scale_factor = 125
vm.page-cluster = 0

すべてが完了したら、コンピューターを再起動し、swapon および zramctl コマンドを実行して確認します。

「オプション 2」を元に戻すには、まず systemctl disable zram を実行してサービスを無効にしてから、nano を置き換えて作成したすべてのファイルを削除します。上記のコマンドの rm を使用します。

Ubuntu で Zram を有効にして、限られた RAM でのパフォーマンスを向上させる

zswap を無効にする (有効な場合)

オプション 1: 実行時に Zram を有効にする

オプション 2: 起動時に Zram を有効にする (永続化する)

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