讀取吞吐狂飆452倍!全新CRAM內存壓縮技術突破瓶頸:逼近原生DRAM

格隆匯
昨天
據快科技,Meta工程團隊在布拉格舉行的Linux Plumbers Conference上,提出了一項名為CRAM(Compressed RAM)的全新內存壓縮架構,在純讀取場景下吞吐效能相比現有ZRAM暴漲452倍,速度幾乎逼近原生DRAM。 目前Linux系統中提升可用內存容量的主流方案是ZRAM和zswap,但兩者本質上仍建構在Swap交換層邏輯之上。系統讀取壓縮數據時需要觸發分頁錯誤中斷,再從虛擬塊設備中提取並解壓,軟件層開銷成為瓶頸。 主導CRAM研發的工程師Gregory Price指出,內存壓縮和解壓縮本身在現代硬件上的運算開銷微乎其微,真正拖慢系統響應的致命傷在於處理分頁錯誤和Swap機制的軟件層代價。 CRAM的核心思路是將壓縮數據完全留在內存內,當作物理內存處理,而非傳統的塊設備。 具體實現上,CRAM利用Linux原生機制構建一個專屬的私有NUMA節點,角色類似於虛擬的影子CPU。這使得內核無須將其模擬為存儲塊設備,可直接沿用既有的內存管理機制,包括內存遷移和氣球膨脹機制。 CRAM支持完整的Cacheline與Byte級訪問,基準測試中,純讀取模式下最差情況可達每秒4.89億次操作,而ZRAM僅為每秒110萬次操作,領先452倍。 即使加入20%寫入負載,由於壓縮數據無法直接原位覆寫,必須通過分頁錯誤將Folio移回原生NUMA節點,但該最差情境下CRAM速度仍為ZRAM的5.4倍。

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