Подробный гайд по мониторингу и отладке zswap в Linux

Подробный гайд по мониторингу и отладке zswap в Linux Мониторинг zswap — отличная задача, которая позволяет понять, насколько эффективно работает промежуточный кэш сжатия и не деградирует ли производительность системы из-за постоянного сброса (write-back) страниц на медленный диск.

Ниже представлен подробный гайд по сбору всех необходимых метрик с использованием vmstat, debugfs и файловых интерфейсов ядра.

---

Подготовка: Проверка окружения

Для сбора метрик вам понадобятся права root. Убедитесь, что zswap включен и файловая система debugfs смонтирована.

# Проверка, включен ли zswap
cat /sys/module/zswap/parameters/enabled
# Должно быть: Y

# Проверка, смонтирована ли debugfs
mount | grep debugfs
# Если нет, монтируем: mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

---

Примечание:

В некоторых новых версиях ядра (5.x/6.x) статистика zswap может быть перенесена из /sys/kernel/debug/zswap/ в /sys/kernel/mm/zswap/ или /sys/kernel/debug/zswap/. Если путь не находится, используйте find /sys -type d -name zswap.

---

1. Сколько памяти сейчас сжато в zswap

Чтобы понять текущее состояние кэша, нам нужно посмотреть, сколько страниц хранится в сжатом виде и какой объем физической памяти они занимают.

Используем /sys/kernel/debug/zswap/:

# Количество страниц, находящихся сейчас в zswap
cat /sys/kernel/debug/zswap/stored_pages

# Общий размер сжатого пула в байтах (физическая память, занятая под сжатые данные)
cat /sys/kernel/debug/zswap/pool_total_size

---

Как посчитать коэффициент сжатия (Compression Ratio):

Коэффициент сжатия показывает, насколько эффективно работает алгоритм (например, zstd или lz4). Формула: (stored_pages * 4096) / pool_total_size

---

Быстрая команда для расчета:

STORED=$(cat /sys/kernel/debug/zswap/stored_pages)
SIZE=$(cat /sys/kernel/debug/zswap/pool_total_size)
if [ "$SIZE" -gt 0 ]; then
  echo "scale=2; ($STORED * 4096) / $SIZE" | bc
else
  echo "zswap пуст"
fi

Нормальный коэффициент сжатия обычно находится в диапазоне от 2.0 до 3.5.

---

2. Сколько страниц было вытеснено на диск (Evictions / Write-backs)

Вытеснение на диск (write-back) происходит, когда пул zswap заполняется, и ядру приходится сбрасывать старые сжатые страницы на реальный swap-устройство (диск), чтобы освободить место для новых. Это самая "медленная" операция, и ее нужно минимизировать.

Используем /sys/kernel/debug/zswap/:

# Количество страниц, которые были записаны обратно на диск (вытеснены)
cat /sys/kernel/debug/zswap/written_back_pages

---

Как интерпретировать:

• Если written_back_pages постоянно растет в течение длительного времени, значит, размера пула zswap (параметр zswap.max_pool_percent, по умолчанию 20% от RAM) не хватает, и система активно использует медленный дисковый swap.

---

3. Сколько страниц успешно прочитано из кэша (Hits / Swaps In)

Чтобы понять, сколько раз zswap спас ситуацию и отдал данные из своего кэша (не заставляя читать с диска), мы обращаемся к vmstat и /proc/vmstat.

Используем vmstat и /proc/vmstat:

# Просмотр всех метрик swap, связанных с zswap
grep zswap /proc/vmstat

# Или через vmstat
vmstat -s | grep -i zswap

---

Ключевые метрики:

• zswpin — это и есть количество страниц, успешно прочитанных из кэша zswap (Cache Hits). Это данные, которые вернулись из сжатого кэша в RAM.
• zswpout — количество страниц, которые были записаны из RAM в кэш zswap.

---

Как посчитать Hit Rate (Процент попаданий в кэш):

Если zswpin близок к zswpout, значит, кэш работает отлично, и данные редко вытесняются на диск.

Также полезно сравнить zswpin с общим pswpin (чтение с диска):

# Чтение с реального диска
grep pswpin /proc/vmstat 

Если pswpin (чтение с диска) сильно меньше, чем zswpin (чтение из zswap), значит, zswap отрабатывает на 100%.

---

4. Анализ причин отклонения страниц (Rejections)

Иногда ядро отказывается класть страницу в zswap и сразу отправляет ее на диск.

Чтобы понять почему, смотрим счетчики отказов в debugfs:

cat /sys/kernel/debug/zswap/reject_alloc_fail    # Не удалось выделить память для сжатой страницы
cat /sys/kernel/debug/zswap/reject_compress_poor # Сжатие неэффективно (страница не сжимается, нет смысла тратить CPU)
cat /sys/kernel/debug/zswap/reject_reclaim_fail  # Не удалось освободить место в пуле

Если reject_compress_poor очень большой, возможно, стоит сменить алгоритм сжатия (например, на zstd или lz4) через параметр zswap.compressor.

---

5. Продвинутая отладка через ftrace (debugfs)

Если вам нужно понять, что именно и когда вытесняется на диск в реальном времени, используйте встроенный трассировщик ядра ftrace через debugfs.

Включаем трассировку событий zswap:

# Включаем трассировку событий zswap
echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/zswap/enable

# Очищаем старый лог
echo > /sys/kernel/debug/tracing/trace

# Ждем пару секунд, пока система под нагрузкой поработает со swap...
sleep 5

# Отключаем трассировку
echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/events/zswap/enable

# Смотрим лог
cat /sys/kernel/debug/tracing/trace

---

Что вы увидите в логе:

• zswap_store: Попытка сохранить страницу в кэш.
• zswap_load: Успешное чтение страницы из кэша (тот самый Hit).
• zswap_writeback_entry: Самое важное! Событие сброса страницы на диск. Если вы видите много этих событий, значит, пул переполнен.

---

Готовый скрипт для быстрого сбора метрик (Dashboard)

Чтобы не вводить команды вручную, вот готовый bash-скрипт, который выводит всю сводку в удобном виде.

Сохраните его как zswap_monitor.sh и запускайте от root:

#!/bin/bash

echo "========================================="
echo "       ZSWAP MONITORING DASHBOARD        "
echo "========================================="

# 1. Текущее состояние
STORED=$(cat /sys/kernel/debug/zswap/stored_pages 2>/dev/null || echo 0)
POOL_SIZE=$(cat /sys/kernel/debug/zswap/pool_total_size 2>/dev/null || echo 0)
WRITTEN_BACK=$(cat /sys/kernel/debug/zswap/written_back_pages 2>/dev/null || echo 0)

STORED_MB=$((STORED * 4096 / 1024 / 1024))
POOL_MB=$((POOL_SIZE / 1024 / 1024))

echo "[1] ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ КЭША"
echo "Страниц в кэше: $STORED (~${STORED_MB} MB несжатых данных)"
echo "Физически занято: ${POOL_MB} MB"

if [ "$POOL_SIZE" -gt 0 ]; then
    RATIO=$(echo "scale=2; ($STORED * 4096) / $POOL_SIZE" | bc)
    echo "Коэффициент сжатия: ${RATIO}x"
else
    echo "Коэффициент сжатия: N/A (кэш пуст)"
fi

echo ""
echo "[2] ВЫТЕСНЕНИЕ НА ДИСК (Write-backs)"
echo "Страниц сброшено на диск: $WRITTEN_BACK"
if [ "$WRITTEN_BACK" -gt 0 ]; then
    echo "ВНИМАНИЕ: Происходит сброс на диск. Возможно, стоит увеличить zswap.max_pool_percent."
fi

echo ""
echo "[3] ПОПАДАНИЯ В КЭШ (Hits / Reads)"
ZSWPIN=$(grep zswpin /proc/vmstat | awk '{print $2}')
ZSWPOUT=$(grep zswpout /proc/vmstat | awk '{print $2}')
PSWPIN=$(grep pswpin /proc/vmstat | awk '{print $2}')

echo "Записано в zswap (zswpout): $ZSWPOUT страниц"
echo "Прочитано из zswap (zswpin / Hits): $ZSWPIN страниц"
echo "Прочитано с диска (pswpin): $PSWPIN страниц"

if [ "$ZSWPOUT" -gt 0 ]; then
    HIT_RATE=$(echo "scale=2; ($ZSWPIN * 100) / $ZSWPOUT" | bc)
    echo "Hit Rate (попаданий в кэш): ${HIT_RATE}%"
fi

echo ""
echo "[4] ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ (Rejections)"
echo "Ошибка аллокации: $(cat /sys/kernel/debug/zswap/reject_alloc_fail 2>/dev/null || echo 0)"
echo "Плохое сжатие:    $(cat /sys/kernel/debug/zswap/reject_compress_poor 2>/dev/null || echo 0)"
echo "Ошибка очистки:   $(cat /sys/kernel/debug/zswap/reject_reclaim_fail 2>/dev/null || echo 0)"

echo "========================================="

---

Важно:

1. Если pool_total_size упирается в лимит (20% от RAM по умолчанию), а written_back_pages растет — увеличьте лимит: echo 30 > /sys/module/zswap/parameters/max_pool_percent.
2. Если reject_compress_poor большой — попробуйте более агрессивный алгоритм: echo zstd > /sys/module/zswap/parameters/compressor.
3. Если zswpin (через vmstat) значительно больше pswpin — ваша система работает идеально, zswap полностью поглощает swap-активность.

---

Мы делимся этой технической информацией, чтобы помочь вам в решении задач — используйте её с пониманием. Статья носит рекомендательный характер, поэтому, пожалуйста, применяйте описанные методы осмотрительно.

---