ZRAM을 사용하여 램을 효율적으로 관리하자

*본 글은 Gemini를 활용하여 작성하였습니다.

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쿠분투(Kubuntu)에서 zram을 설정하는 것은 저사양 PC뿐만 아니라 고사양 시스템에서도 체감 성능을 높이는 아주 좋은 방법이다. zram은 램의 일부를 압축된 스왑(Swap) 영역으로 사용하여, 데이터가 느린 하드디스크나 SSD로 넘어가기 전에 메모리 안에서 더 효율적으로 처리되게 한다. zram 설치 시 얻을 수 있는 성능 향상은 다음과 같다.

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1. 가용 메모리 용량의 실질적 확대 (S/W적 증설)

• 원리: 메모리에 들어오는 데이터를 실시간으로 압축(보통 2:1 ~ 4:1 비율)하여 저장한다.
• 효과: 실제 장착된 물리 램 용량보다 약 1.5배 ~ 2배 더 많은 데이터를 수용할 수 있다. 8GB 램이라면 약 12~14GB 수준의 멀티태스킹이 가능해진다.

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2. 시스템 '프리징(멈춤)' 현상 방지

• 원리: 기존 방식(Disk Swap)은 램이 꽉 차면 느린 SSD/HDD에 데이터를 쓰느라 시스템이 일시적으로 얼어붙는다.
• 효과: zram은 모든 처리를 램 내부에서 해결하므로, 메모리 임계치에 도달해도 버벅임 없이 부드러운 전환이 유지된다.

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3. 입출력(I/O) 속도의 압도적 차이

• 속도 비교: NVMe SSD 스왑보다 최소 5배에서 10배 이상 빠르다.
• 지연 시간: 밀리초(ms) 단위의 디스크 지연 시간을 마이크로초(μs) 단위로 단축시켜, 무거운 프로그램을 실행하거나 창을 전환할 때 체감 성능이 극대화된다.

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4. 하드웨어 수명 연장 (SSD 보호)

• 효과: 디스크에 수시로 데이터를 쓰고 지우는 스왑 작업을 최소화하여 SSD의 쓰기 수명(TBW)을 획기적으로 아껴줍니다. 특히 수명 제한이 있는 저가형 SSD나 노트북 사용자에게 필수적이다.

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*zram의 설치 방법은 다음과 같다.

(1) 터미널을 열고 다음 명령어를 입력한다. (설치 방법이 복잡하면 zram-tools만 설치해도 된다.)

sudo apt install zram-tools

(2) 다음과 같이 입력해 zram이 작동하고 있는지 확인한다. 명령어를 입력했을 때 /dev/zram0 같은 항목이 나타나면 성공이다.

zramctl

(3) zram이 최적의 성능을 내게 하기 위해 설정을 변경한다.

kate /etc/default/zramswap

• ALGO=zstd: 가장 압축률과 속도 밸런스가 좋은 알고리즘이다.
• PERCENT=60: 전체 RAM의 60% 정도를 zram으로 할당하는 것이 권장된다. (실제 램을 점유하는 것이 아니라, 필요할 때 압축해서 쓸 수 있는 '최대치'를 의미한다.)
• PRIORITY=100: 기존 디스크 스왑보다 먼저 사용되도록 우선순위를 높인다.

ALGO=zstd PERCENT=60 PRIORITY=100

(4) 시스템이 데이터를 더 적극적으로 zram에 넣도록 설정한다.

kate /etc/sysctl.d/99-zram-optimization.conf

• swappiness=100: 데이터를 최대한 빨리 압축 스왑(zram)으로 보낸다.
• page-cluster=0: zram은 디스크와 달리 물리적인 탐색 시간이 없으므로 한 번에 한 페이지만 읽도록 설정해 지연 시간을 줄인다.

vm.swappiness = 100 vm.vfs_cache_pressure = 500 vm.page-cluster = 0

(5) 다음과 같이 입력해 설정이 잘 적용이 되었는지 확인한다.

sudo sysctl --system

(6) 모든 설정이 끝났으므로 zram이 얼마나 잘 작동하고 있는지 확인하기 위해 다음의 명령어를 입력한다.

zramctl

출력 내용 중 DISKSIZE는 설정한 최대 용량, DATA는 현재 들어있는 데이터 양, COMPR은 압축된 후의 실제 점유 용량을 나타낸다. 보통 3~4배 정도의 압축 효율을 보여준다.

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*쿠분투 사용자에게는 zram-generator가 좀 더 나을 수 있다.

	zram-tools	zram-generator
작동 방식	Shell 스크립트 기반	Rust 언어로 작성된 바이너리
실행 시점	부팅 후 서비스 로드 시 실행	systemd가 필요한 시점에 즉시 생성
리소스 점유	스크립트 실행 오버헤드 미세하게 존재	거의 없음 (네이티브 바이너리)
유연성	설정이 쉽고 직관적임	매우 정밀한 설정 가능

(1) 기존에 설치한 zram-tools를 삭제한다.

sudo apt remove --purge zram-tools

(2) zram-generator를 사용하기 위해 아래의 같이 입력해 설치한다.

sudo apt install systemd-zram-generator

(3) 설정 파일을 생성하고 다음의 내용을 입력한다.

kate /etc/systemd/zram-generator.conf

*물리적 램의 50%를 zram으로 할당하고, 압축 효율이 매우 좋고 속도가 준수한 알고리듬인 zstd를 사용한다. swap-priority는 기존 디스크 스왑보다 zram 스왑을 먼저 사용되도록 우선순위를 높인다.​

[zram0] zram-size = ram / 2 compression-algorithm = zstd swap-priority = 100

(4) 설정을 변경하였으므로, 아래의 명령어를 실행하여 데몬과 zram 스왑을 다시 시작한다.

sudo systemctl daemon-reload && sudo systemctl restart "dev-zram*.swap"

(5) zram이 얼마나 잘 작동하고 있는지 확인하기 위해 다음의 같이 입력한다.

zramctl

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