04-深度玩法

17 - Arch Linux 深度玩法

超出桌面使用，进入系统工程师领域——内核定制、启动钩子、包管理自动化、系统救援。

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17.1 mkinitcpio 定制

配置文件

# /etc/mkinitcpio.conf
# 这个文件决定 initramfs（启动镜像）的内容和行为
 
MODULES=() # 手动加载的内核模块
BINARIES=() # 额外二进制文件
FILES=() # 引导时需要的配置文件
HOOKS=(base udev autodetect microcode modconf kms keyboard keymap consolefont block filesystems fsck)

HOOKS 详解

Hook	作用	何时需要
base	基础环境（必须）	永远
udev	设备管理	永远
autodetect	只保留当前硬件需要的模块（减小镜像）	单机使用
microcode	加载 CPU 微码（intel-ucode/amd-ucode）	永远
modconf	加载 /etc/modprobe.d 配置	永远
kms	尽早启动图形模式	有图形界面
keyboard	键盘驱动	加密文件系统
keymap	键盘布局	加密 + 非 US 键盘
consolefont	控制台字体	TTY 美化
block	块设备	永远
filesystems	文件系统驱动	永远
fsck	文件系统检查	永远
encrypt	解密 LUKS	加密根分区
lvm2	LVM 支持	使用 LVM
btrfs	Btrfs 工具	使用 Btrfs
resume	休眠恢复	使用休眠
plymouth	启动画面	美化启动过程

优化示例

# 极简系统（无加密、无 LVM）
HOOKS=(base udev autodetect microcode modconf kms keyboard consolefont block filesystems fsck)
 
# 加密 Btrfs 系统
HOOKS=(base udev autodetect microcode modconf kms keyboard keymap consolefont block encrypt btrfs filesystems fsck)
 
# LVM + 加密
HOOKS=(base udev autodetect microcode modconf kms keyboard keymap consolefont block encrypt lvm2 filesystems fsck resume)
 
# 重建 initramfs
sudo mkinitcpio -P

压缩选择

# /etc/mkinitcpio.conf
COMPRESSION="lz4" # 最快解压（推荐桌面用户）
# COMPRESSION="zstd" # 平衡
# COMPRESSION="xz" # 最小（嵌入式/慢启动）
# COMPRESSION="cat" # 不压缩（调试用）
 
COMPRESSION_OPTIONS=() # lz4 的 -l 选项自动加

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17.2 内核选择与编译

Arch 官方内核

# 查看可用内核
pacman -Ss ^linux$
 
linux # 主线稳定（推荐）
linux-lts # 长期支持（服务器）
linux-zen # 桌面优化（MuQSS 调度器、更低延迟）
linux-hardened # 安全加固

安装 linux-zen（桌面用户推荐）

sudo pacman -S linux-zen linux-zen-headers
sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg # 更新引导菜单

编译自定义内核

# 1. 获取源码
git clone https://github.com/archlinux/linux.git
cd linux
 
# 2. 基于当前配置调整
zcat /proc/config.gz > .config
# 或复制 Arch 默认的：
# cp /usr/src/linux/config .config
 
# 3. 配置（三选一）
make nconfig # ncurses 菜单（推荐）
make menuconfig # 传统菜单
make xconfig # Qt 图形界面
 
# 4. 关键优化项
# General setup → Local version → 写 "-custom" 作为版本后缀
# Processor type → 选你自己的 CPU 系列
# 禁用不需要的驱动（减少编译时间 90%）
 
# 5. 编译
make -j$(nproc) # 用全部核心
make modules_install
cp arch/x86/boot/bzImage /boot/vmlinuz-linux-custom
sudo mkinitcpio -k /boot/vmlinuz-linux-custom -g /boot/initramfs-linux-custom.img
 
# 6. 更新 GRUB
sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

内核模块管理

# 立即加载模块
sudo modprobe vfio-pci
 
# 启动时加载
echo "vfio-pci" | sudo tee /etc/modules-load.d/vfio.conf
 
# 禁用模块
echo "blacklist nouveau" | sudo tee /etc/modprobe.d/blacklist-nvidia.conf
echo "blacklist pcspkr" | sudo tee /etc/modprobe.d/nobeep.conf # 禁用主板蜂鸣器
 
# 模块参数
echo "options snd_hda_intel power_save=0" | sudo tee /etc/modprobe.d/audio.conf

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17.3 Pacman Hooks —— 自动化系统管理

# 目录：/etc/pacman.d/hooks/
# 每次 pacman 操作后自动触发
 
# 示例 1：更新引导菜单（每次内核/GRUB 更新后）

# /etc/pacman.d/hooks/grub.hook
[Trigger]
Operation = Install
Operation = Upgrade
Operation = Remove
Type = File
Target = usr/lib/modules/*/vmlinuz
Target = usr/lib/systemd/boot/efi/*
Target = boot/*-ucode.img
 
[Action]
Description = Updating GRUB config
When = PostTransaction
Exec = /usr/bin/grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

实用 Hooks 大全

# 1. 清理 pacman 缓存（安装/更新后清理旧版本）

# /etc/pacman.d/hooks/paccache.hook
[Trigger]
Operation = Upgrade
Operation = Install
Operation = Remove
Type = Package
Target = *
 
[Action]
Description = Cleaning pacman cache...
When = PostTransaction
Exec = /usr/bin/env bash -c "paccache -rk1"

# 2. systemd-boot 自动更新

[Trigger]
Type = File
Operation = Install
Operation = Upgrade
Target = usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-bootx64.efi
 
[Action]
Description = Updating systemd-boot
When = PostTransaction
Exec = /usr/bin/bootctl update

# 3. Flatpak 更新后清理

[Trigger]
Type = Package
Operation = Upgrade
Operation = Install
Target = flatpak
 
[Action]
Description = Removing unused Flatpak runtimes...
When = PostTransaction
Exec = /usr/bin/flatpak uninstall --unused -y

# 4. 更新后发送通知

[Trigger]
Operation = Upgrade
Type = Package
Target = *
 
[Action]
Description = Notifying about upgrade
When = PostTransaction
Exec = /usr/bin/notify-send "System Updated" "Pacman upgrade completed" -i package

# 5. 检测 .pacnew 文件（配置更新冲突）

[Trigger]
Operation = Install
Operation = Upgrade
Type = Package
Target = *
 
[Action]
Description = Checking for .pacnew files
When = PostTransaction
Exec = /usr/bin/env bash -c "pacnew=$(find /etc -name '*.pacnew' 2>/dev/null); [ -n \"$pacnew\" ] && notify-send 'Pacnew Files Found' \"$pacnew\" -u critical"

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17.4 系统救援

从 Live USB 修复系统

# 1. 启动 Arch Live USB
# 2. 挂载系统分区
 
# Btrfs 系统：
mount -o subvol=/@,compress=zstd:3 /dev/nvme0n1p2 /mnt
mount -o subvol=/@home /dev/nvme0n1p2 /mnt/home
mount /dev/nvme0n1p1 /mnt/boot
 
# 3. chroot
arch-chroot /mnt
 
# 4. 修复
pacman -Syu # 重新同步更新
pacman -S linux # 重新安装内核（如果误删）
mkinitcpio -P # 重建 initramfs
grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg # 重建 GRUB 配置
grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot --bootloader-id=GRUB

忘记密码恢复

# 1. 在 GRUB 菜单按 e 进入编辑
# 2. 在 linux 开头的行末尾加：
init=/bin/bash
# 3. Ctrl+X 启动
# 4. 在 root shell 中：
mount -o remount,rw /
passwd your_username
# 5. 重启
reboot -f

修复 Pacman 数据库损坏

# 检查数据库
sudo pacman -Dk
 
# 修复
sudo rm /var/lib/pacman/db.lck # 如果锁文件残留
sudo pacman -Syy # 强制刷新数据库
sudo pacman -S filesystem # 重新安装基础文件系统

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17.5 包管理高级技巧

找出不需要的包

# 孤立包（不再被任何包依赖）
pacman -Qdt
 
# 显式安装的包
pacman -Qe
 
# 作为依赖安装的包
pacman -Qd
 
# 来自非官方仓库的包
pacman -Qm
 
# 查看包反向依赖（什么包依赖这个包）
pacman -Qi glibc | grep "Required By"
 
# 找出占用最多的包
pacman -Qi | awk '/^Name/{name=$3} /^Installed Size/{size=$4; unit=$5; if(unit=="KiB"){s=size/1024} else if(unit=="MiB"){s=size} else if(unit=="GiB"){s=size*1024} else{s=0}; printf "%.2fMiB\t%s\n", s, name}' | sort -rh | head -20

安装包的特定版本（降级）

# pacman 缓存
ls /var/cache/pacman/pkg/linux-*.pkg.tar.zst
sudo pacman -U /var/cache/pacman/pkg/linux-6.8.1.arch1-1-x86_64.pkg.tar.zst
 
# Arch Linux Archive
# https://archive.archlinux.org/packages/

重建所有包的依赖关系

# 如果系统损坏严重，重建所有 ABI 依赖
for pkg in $(pacman -Qq); do
 sudo pacman -S --asdeps --noconfirm "$pkg" 2>/dev/null
done

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17.6 启动分析

# 启动耗时分析
systemd-analyze
systemd-analyze blame # 按耗时排序
systemd-analyze critical-chain # 关键路径
systemd-analyze plot > boot.svg
 
# 禁用不必要的服务
systemctl list-unit-files --state=enabled
sudo systemctl disable bluetooth.service # 不用蓝牙
sudo systemctl mask lvm2-monitor.service # 不用 LVM
 
# 并行启动（改善启动时间）
sudo systemctl edit --full systemd-udev-settle.service
# ExecStart 改为 /bin/true（如果不需要等待 udev settle）

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17.7 安全加固

基本加固

# 1. 防火墙
sudo pacman -S ufw
sudo ufw default deny incoming
sudo ufw default allow outgoing
sudo ufw enable
sudo systemctl enable ufw
 
# 2. 内核参数加固

# /etc/sysctl.d/99-security.conf
kernel.kptr_restrict=2 # 限制内核指针暴露
kernel.dmesg_restrict=1 # 限制 dmesg 访问
kernel.unprivileged_bpf_disabled=1
net.core.bpf_jit_harden=2
kernel.yama.ptrace_scope=2 # 限制 ptrace
fs.protected_symlinks=1
fs.protected_hardlinks=1
fs.suid_dumpable=0

sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/99-security.conf

USBGuard

sudo pacman -S usbguard
sudo systemctl enable --now usbguard
 
# 生成初始策略（当前插的设备都允许）
sudo usbguard generate-policy > /etc/usbguard/rules.conf

强制访问控制 (AppArmor)

sudo pacman -S apparmor
sudo systemctl enable --now apparmor
 
# 需要在内核参数中启用：
# /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX="... apparmor=1 lsm=landlock,lockdown,yama,apparmor,bpf"

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17.8 性能优化

实时调优

# CPU 调度器
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
echo "performance" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor
 
# 安装守护进程管理
sudo pacman -S power-profiles-daemon
sudo systemctl enable --now power-profiles-daemon
powerprofilesctl set balanced
 
# GPU 性能模式
# AMD:
echo "high" | sudo tee /sys/class/drm/card0/device/power_dpm_force_performance_level
 
# I/O 调度器
# NVMe SSD → none (noop)
# SATA SSD → mq-deadline
# HDD → bfq
echo "mq-deadline" | sudo tee /sys/block/sda/queue/scheduler

zram 内存压缩

sudo pacman -S zram-generator

# /etc/systemd/zram-generator.conf
[zram0]
zram-size = ram / 2
compression-algorithm = zstd

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl start systemd-zram-setup@zram0
 
# 查看
zramctl

预加载优化

# preload — 预加载常用程序
paru -S preload
sudo systemctl enable --now preload
 
# 或用 systemd-readahead

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17.9 电源管理

# 休眠配置
# 1. 确保 swap 足够大（>= RAM 大小）
# 2. 找到 resume 设备
sudo blkid | grep swap
# 3. 配置 initramfs

# /etc/mkinitcpio.conf
HOOKS=(... resume ...)
 
# /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX="... resume=UUID=your-swap-uuid"
 
# 重建
sudo mkinitcpio -P
sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

# 合盖休眠（笔记本）

# /etc/systemd/logind.conf
HandleLidSwitch=suspend
HandleLidSwitchExternalPower=lock
HandleLidSwitchDocked=ignore
LidSwitchIgnoreInhibited=yes

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17.10 无噪声日志系统

# 限制 journald 日志大小

# /etc/systemd/journald.conf
SystemMaxUse=500M
RuntimeMaxUse=100M
MaxRetentionSec=2week
MaxFileSec=1week

# 禁用内核消息刷到 tty（防止 dmesg 污染 TTY）
echo "kernel.printk = 3 3 3 3" | sudo tee /etc/sysctl.d/20-quiet-printk.conf
 
# 隐藏启动日志（plymouth 或 quiet 参数）
# /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet loglevel=3 udev.log_level=3"

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17.11 自定义 systemd 服务

用户服务示例

# ~/.config/systemd/user/my-app.service
[Unit]
Description=My Custom App
After=graphical-session.target
PartOf=graphical-session.target
 
[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/my-app
Restart=on-failure
RestartSec=5
 
[Install]
WantedBy=graphical-session.target

systemctl --user daemon-reload
systemctl --user enable --now my-app.service

定时器示例

# ~/.config/systemd/user/pacman-cleanup.timer
[Unit]
Description=Weekly pacman cache cleanup
 
[Timer]
OnCalendar=weekly
Persistent=true
 
[Install]
WantedBy=timers.target
 
# ~/.config/systemd/user/pacman-cleanup.service
[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/paccache -rk2

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17.12 mirrorlist 自动管理

# 安装 reflector
sudo pacman -S reflector
 
# 手动更新为中国最快镜像
sudo reflector --country China --age 12 --protocol https --sort rate --save /etc/pacman.d/mirrorlist
 
# systemd 定时自动更新
sudo systemctl enable --now reflector.timer
 
# /etc/xdg/reflector/reflector.conf
--country China,Japan,Singapore
--age 12
--protocol https
--sort rate
--save /etc/pacman.d/mirrorlist

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17.13 VFIO / GPU 直通（虚拟化精华）

# 显卡直通给 Windows 虚拟机打游戏
 
# 1. 确认 IOMMU 已启用
dmesg | grep -i iommu
# 内核参数：intel_iommu=on 或 amd_iommu=on
 
# 2. 隔离 GPU（让 vfio-pci 抢占）

# /etc/modprobe.d/vfio.conf
options vfio-pci ids=10de:2484,10de:228b # GPU 音频 + GPU 视频

# /etc/mkinitcpio.conf
MODULES=(vfio_pci vfio vfio_iommu_type1 vfio_virqfd)

# 3. QEMU/KVM + libvirt
sudo pacman -S qemu libvirt virt-manager edk2-ovmf
sudo systemctl enable --now libvirtd
sudo usermod -aG libvirt $USER
 
# 4. 在 virt-manager 中创建 VM，添加 PCI 直通的 GPU

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17.14 杂项高级技巧

# 降级单个包到特定日期
# 使用 Arch Linux Archive
 
# 搜索哪些包包含某文件
pacman -F /usr/lib/libfoo.so
 
# 获取包的构建日期
pacman -Qi glibc | grep "Build Date"
 
# 查找系统中大于 100M 的文件
sudo find / -type f -size +100M -exec ls -lh {} \; 2>/dev/null | sort -k5 -h
 
# 查看哪些进程在使用已删除的文件（释放磁盘空间）
sudo lsof +L1
 
# 查看硬件信息
sudo dmidecode -t system # BIOS/主板
lspci -nnk # PCI 设备及驱动
lsusb -t # USB 设备树
sudo hdparm -I /dev/nvme0n1 # NVMe 详细信息
 
# 测试磁盘性能
sudo hdparm -Tt /dev/nvme0n1
# 或
sudo fio --randrepeat=1 --ioengine=libaio --direct=1 --gtod_reduce=1 \
 --name=test --filename=test --bs=4k --iodepth=64 --size=4G \
 --readwrite=randread --time_based --ramp_time=4 --runtime=10

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17.15 自制 Arch 工具链（总结）

你的 Arch 工具箱应该包括：

系统层：
 mkinitcpio 定制 → 精确控制启动镜像
 自定义内核 → linux-zen 或自己编译的
 pacman hooks → 自动化所有安装后操作
 snapper + 快照 → 更新前的安全网
 btrfs-assistant → GUI 管理

桌面层：
 Niri/Hyprland → Wayland 合成器
 DMS → 面板/启动器/锁屏/通知一体化
 matugen → 壁纸驱动的全局主题
 fuzzel + kitty → 启动器 + 终端
 QuickShell → 自定义 Shell 组件

开发层：
 PKGBUILD + AUR → 打包发布
 fish + starship → Shell 环境
 scripts in ~/.local/bin → 日常自动化

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