Linux block ram disk 块设备创建指南与性能测试

指南 | Guides 2025年3月7日

1.First | 序

Block RAM Disk 即 brd

是 Linux 内核中的一个模块，用于创建基于 RAM 的块设备

与 tmpfs 和 ramfs 对比如下

特性	Block RAM Disk (`brd`)	`ramfs`	`tmpfs`
存储方式	内存映射块设备，无压缩	内存存储，无压缩	内存存储，支持压缩
内存使用	使用指定大小的内存空间	动态分配内存，大小不受限制	动态分配内存，大小可限制
是否使用 Swap	不使用 swap	不使用 swap	可以使用 swap（受内存压力时）
是否支持压缩	不支持压缩	不支持压缩	支持内存压缩（减少占用空间）
适用场景	高速缓存、大文件存储、临时存储等	临时文件存储、不持久数据	临时文件存储、`/tmp`、日志缓存等
是否易导致 OOM	不容易，容量受系统内存限制	容量没有限制，可能导致 OOM	容量有限，容易在内存不足时使用 swap
使用方式	需要格式化为文件系统，挂载为块设备	无需格式化，直接挂载为文件系统	无需格式化，直接挂载为文件系统

与 zram 对比如下

特性	zram	Block RAM Disk (brd)
数据存储	压缩后存储在内存中，节省内存空间	不进行压缩，直接存储在 RAM 中
目的	节省内存并提高 I/O 性能，常用作 swap 设备	创建一个虚拟的块设备，通常用于高速缓存
容量	可以存储更多数据，因为数据被压缩	受物理内存限制，容量较小
适用场景	临时存储、高效 swap、低延迟应用（如数据库缓存）	高速缓存、临时文件存储、文件系统测试等
Linux 支持	使用 `zram` 模块，可以通过 `swapon` 进行启用	使用 `brd` 模块，可以通过 `mount` 挂载
系统负担	提供压缩功能，但会消耗 CPU 进行压缩和解压	不需要压缩，但内存会直接占用

1.2.OS Version | 示例环境

OS | 系统

2.Knowledgebase | 知识库

首先熟悉了解 brd 模块

在 Linux 系统下当加载 brd 模块时会创建其 brd=block ram disk

有三个参数分别是

rd_nr
- brd 设备的最大数量
rd_size
- 每个 RAM 磁盘的大小（以千字节为单位）
max_part
- 每个 RAM 磁盘的最大分区数

3.Procedure | 步骤

具体步骤如下:

创建
格式化
挂载
测试
移除

3.1.create brd

以下为一些示例,实际根据自身需求创建即可

创建一个有一个分区的大小为 10G 的 brd
```
modprobe brd rd_size=10240000 rd_nr=1 max_part=1
```
Ex PIC | 示例图片

创建一个有一个分区的大小为 1G 的 brd

modprobe brd rd_size=1024000 rd_nr=1 max_part=1

创建两个个有一个分区的大小为 1G 的 brd
```
modprobe brd rd_size=1024000 rd_nr=2 max_part=1
```
Ex PIC | 示例图片

3.2.format brd

使用 mkfs 命令格式化 brd

mkfs.ext4 /dev/ram0

Ex PIC | 示例图片

3.3.mount brd

使用 mount 命令挂载 brd

mount /dev/ram0 /mnt/ram0

3.4.Test brd

使用 yabs.sh 脚本中的 fio 测试

curl -sL yabs.sh | bash -s -- -ig

Ex PIC | 回显图片

3.5.rm brd

使用完毕后删除 brd

(若仍在挂载) 取消挂载
```
umount /dev/ram0
```
移除 brd 模块
```
modprobe -r brd
```

4.Ex | 拓展

4.1.brd

如果在创建 brd 时不指定 rd_nr 参数

Linux 默认会创建 ram0~ram15 这 16 个块设备

这些块设备均有相应的 rd_size 但互相共享

Ex | 示例

4.2.Test (NVMe-oF)

手头正好有相应的 NVMe-oF 环境

跟测一下

NVMe-oF target

fio Disk Speed Tests (Mixed R/W 50/50) (Partition /dev/ram0):
---------------------------------
Block Size | 4k            (IOPS) | 64k           (IOPS)
  ------   | ---            ----  | ----           ----
Read       | 1.32 GB/s   (330.3k) | 5.43 GB/s    (84.8k)
Write      | 1.32 GB/s   (331.2k) | 5.46 GB/s    (85.3k)
Total      | 2.64 GB/s   (661.5k) | 10.89 GB/s  (170.2k)
           |                      |
Block Size | 512k          (IOPS) | 1m            (IOPS)
  ------   | ---            ----  | ----           ----
Read       | 3.49 GB/s     (6.8k) | 3.50 GB/s     (3.4k)
Write      | 3.67 GB/s     (7.1k) | 3.73 GB/s     (3.6k)
Total      | 7.16 GB/s    (14.0k) | 7.24 GB/s     (7.0k)

NVMe-oF host

fio Disk Speed Tests (Mixed R/W 50/50) (Partition /dev/nvme0n1):
---------------------------------
Block Size | 4k            (IOPS) | 64k           (IOPS)
  ------   | ---            ----  | ----           ----
Read       | 604.44 MB/s (151.1k) | 2.43 GB/s    (38.0k)
Write      | 606.03 MB/s (151.5k) | 2.45 GB/s    (38.2k)
Total      | 1.21 GB/s   (302.6k) | 4.88 GB/s    (76.3k)
           |                      |
Block Size | 512k          (IOPS) | 1m            (IOPS)
  ------   | ---            ----  | ----           ----
Read       | 2.08 GB/s     (4.0k) | 1.93 GB/s     (1.8k)
Write      | 2.19 GB/s     (4.2k) | 2.05 GB/s     (2.0k)
Total      | 4.28 GB/s     (8.3k) | 3.99 GB/s     (3.8k)