Chromebox3安装Ubuntu后内存化与最小化 eMMC 写入优化

# Chromebox3（Reef / i7-8550U / 8G）内存化与最小化 eMMC 写入优化文档

> 整理日期：2026-10-14 ｜ 适用设备：Chromebox3 Reef ｜ 固件：MrChromebox-4.20.0（保持不动）
>
> 目标：**尽量让运行时读写全部落在内存，最小化 eMMC 闪存写入**；已禁用磁盘 swap.img，8G 内存搭配 zram 做 OOM 兜底。

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## 1. 设备与环境

| 项目 | 值 |
|---|---|
| 设备型号 | Chromebox3（Reef 板型） |
| CPU | Intel i7-8550U（4 核 8 线程） |
| 内存 | 8GB（内核可见约 7.9GB，`MemTotal` 约 7900MB） |
| 存储 | eMMC 闪存（`/dev/sda`，根分区 `/dev/sda2` ext4） |
| 固件 | MrChromebox-4.20.0（不改动 UEFI 设置） |
| 系统 | Ubuntu 24.04/26.04 系，systemd + GNOME |
| 已知硬件问题 | s2idle（现代待机）挂起后冷重启，`[s2idle] deep` 中实际使用 s2idle |

### 硬件特性与优化原则
- CPU 性能足够（i7-8550U），可承受 lz4 压缩负载，`ALGO=lz4` 兼顾速度与 CPU 占用。
- eMMC 闪存写寿命有限、写带宽低 → 一切可放内存的运行数据都放内存。
- 物理内存 8G 不算宽裕 → 必须给 GNOME 桌面、浏览器、内核缓存预留，zram 百分比不超过 45%。
- 无磁盘 swap → 内存耗尽只能 OOM 杀进程，不能休眠（hibernate 完全不可用）。

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## 2. 优化目标与关键取舍

### 目标
1. 日志、临时文件、交换分区全部走内存（tmpfs / zram）。
2. 关闭/屏蔽一切不必要的磁盘写路径（atime、RTC 频繁刷写、睡眠挂起）。
3. eMMC 只承担：用户真正保存的文件、ext4 元数据与日志（保留，保证断电安全）。

### 关键取舍
| 取舍点 | 结果 |
|---|---|
| 日志放内存 | 重启后历史日志全部丢失；故障必须在发生时当场抓日志 |
| /var/tmp 放内存 | 依赖跨重启临时文件的软件可能丢数据 |
| 屏蔽全部睡眠 | 机器不能挂起待机，只能持续运行或关机 |
| 无磁盘 swap | zram 打满后直接 OOM 杀进程，无兜底 |
| ext4 journal | **必须保持开启**，禁止 `journal=off`，保障断电文件系统安全 |

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## 3. 优化项总览

| # | 优化项 | 实现方式 | 状态 |
|---|---|---|---|
| 1 | journald 日志入内存 | `/etc/systemd/journald.conf.d/volatile.conf` drop-in | ✅ 生效 |
| 2 | sysctl 内核调优 | `/etc/sysctl.d/99-mem-only.conf` | ✅ 生效 |
| 3 | zram-tools（无磁盘 swap） | `/etc/default/zramswap`（lz4 / 45%） | ⚠️ 大小待最终确认 |
| 4 | `/var/tmp` 挂载 tmpfs | `/etc/fstab` 追加一行 | ✅ 生效 |
| 5 | 根分区 noatime | `/etc/fstab` 根分区挂载参数 | ✅ 生效 |
| 6 | 屏蔽睡眠单元 | `systemctl mask` 4 个 target | ✅ 生效 |
| 7 | 屏蔽 timesyncd watchdog | `systemctl mask systemd-timesyncd-watchdog.service` | ✅ 生效 |
| 8 | fstrim 保持 weekly | 默认定时器，不改动 | ✅ 默认 |
| 9 | 浏览器缓存指向内存 | Chromium/Firefox 缓存目录改 `/tmp` | ○ 可选，未执行 |

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## 4. 详细配置与命令

### 4.1 journald 系统日志放入内存（volatile）

配置文件：`/etc/systemd/journald.conf.d/volatile.conf`

```ini
[Journal]
Storage=volatile
RuntimeMaxUse=64M
RuntimeMaxFileSize=16M
RateLimitIntervalSec=30s
RateLimitBurst=200
```

执行：
```bash
sudo mkdir -p /etc/systemd/journald.conf.d
sudo nano /etc/systemd/journald.conf.d/volatile.conf
# 粘贴上述内容，保存退出

# 删除磁盘日志目录，重启服务
sudo rm -rf /var/log/journal
sudo systemctl restart systemd-journald
```

效果：日志全部写入 `/run/log/journal`（tmpfs 内存），不再写 `/var/log/journal`（eMMC）。
验证：`journalctl --disk-usage` 显示的内存占用约 8M。

> 使用 drop-in 片段而非修改主配置，系统升级不会冲掉自定义配置。

### 4.2 sysctl 内核调优（延缓刷盘、压低 swap 触发）

配置文件：`/etc/sysctl.d/99-mem-only.conf`

```ini
# zram，无磁盘swap｜Chromebox3 i7-8550U 8G
vm.swappiness=8
vm.vfs_cache_pressure=40

# 脏页：尽量攒更多在内存，减少频繁小刷盘
vm.dirty_background_ratio=8
vm.dirty_ratio=16

# zram优化：减少连续大页swap
vm.page-cluster=0
```

执行：
```bash
sudo nano /etc/sysctl.d/99-mem-only.conf
# 粘贴上述内容，保存退出
sudo sysctl --system
```

验证：
```bash
sysctl vm.swappiness vm.vfs_cache_pressure vm.dirty_background_ratio vm.dirty_ratio vm.page-cluster
```

**踩坑记录（重要）**：目录下曾同时存在 `999-mem-only.conf`（`vm.swappiness=10`），按字典序后加载覆盖了 99 号文件的 8，导致 swappiness=10。**已删除 999 号文件，只保留一份 99-mem-only.conf**。此外 zramswap 服务启动时会动态改写 swappiness，需用 `SET_SWAPPINESS=0` 关闭其接管（见 4.3）。

### 4.3 zram-tools（lz4 内存压缩 swap，无磁盘 swap）

先彻底清理旧的 systemd-zram-generator（防止两套 zram 冲突）：

```bash
# 1. 清理旧 systemd-zram-generator
sudo swapoff /dev/zram0 2>/dev/null || true
sudo systemctl stop systemd-zram-setup@zram0.service 2>/dev/null || true
sudo rm -f /etc/systemd/zram-generator.conf
sudo apt remove systemd-zram-generator -y
sudo systemctl daemon-reload

# 2. 安装 zram-tools
sudo apt update
sudo apt install zram-tools
```

配置文件：`/etc/default/zramswap`

```ini
ALGO=lz4
PERCENT=45
#SIZE=512
PRIORITY=100
SET_SWAPPINESS=0
```

> - `ALGO=lz4`：速度优先，i7-8550U 可承受；想更高压缩率可改 `zstd`。
> - `PERCENT=45`：8G 内存取 45% ≈ 3.6G zram；不要超过 45%，给桌面留物理内存。
> - 若 PERCENT 不生效（表现为大小停在 40% 的 3.2G），改用固定大小：`#PERCENT=45` 注释掉，写 `SIZE=3584`（MiB，≈3.5G，适配内核实际可见 7.9G 内存）。
> - `SET_SWAPPINESS=0`：禁止 zramswap 服务自动改 `vm.swappiness`，完全交给 4.2 的 sysctl 管控。

执行与彻底重建（restart 不一定会重新计算大小，必须卸载内核模块）：

```bash
sudo systemctl restart zramswap
# 若大小未变，彻底重建：
sudo swapoff /dev/zram0
sudo systemctl stop zramswap
sudo modprobe -r zram
sudo systemctl start zramswap
```

验证：
```bash
zramctl
swapon --show
```
期望：`/dev/zram0` lz4，DISKSIZE ≈ 3.5G（3584M）或 3.6G，PRIO=100，**只有 zram0，绝无 /swap.img**。

### 4.4 `/var/tmp` 挂载为 tmpfs 内存（1G）

编辑 `/etc/fstab`，末尾追加一行：

```
tmpfs  /var/tmp  tmpfs  defaults,noatime,mode=1777,size=1G  0 0
```

执行：
```bash
sudo nano /etc/fstab
# 追加上述行，保存退出
sudo mount -o remount /var/tmp
```

验证：
```bash
mount | grep /var/tmp
# tmpfs on /var/tmp type tmpfs (rw,noatime,size=1048576k,inode64)
```

> `/tmp` 系统默认已是 tmpfs；`/var/tmp` 默认落盘，改内存后重启清空，跨重启临时文件会丢失。

### 4.5 根分区开启 noatime

编辑 `/etc/fstab`，根分区挂载参数增加 `noatime`：

```
UUID=xxxx-xxxx  /  ext4  noatime,errors=remount-ro  0 1
```

执行：
```bash
sudo nano /etc/fstab
sudo mount -o remount /
```

验证：
```bash
mount | grep ' / '
# /dev/sda2 on / type ext4 (rw,noatime,errors=remount-ro)
```

> 只加 noatime，不要动其他参数；**不要关闭 ext4 日志**（断电保护）。

### 4.6 屏蔽睡眠相关单元（规避 s2idle 冷重启 bug）

```bash
sudo systemctl mask sleep.target suspend.target hibernate.target hybrid-sleep.target
```

验证：
```bash
systemctl status suspend.target --no-pager
# Loaded: masked
cat /sys/power/mem_sleep
# [s2idle] deep ------ 支持 s2idle，但已被屏蔽不启用
```

> Chromebox3 的 s2idle 挂起会冷重启，屏蔽后系统菜单"挂起"完全失效；机器只能持续运行或关机。

### 4.7 屏蔽 systemd-timesyncd watchdog（减少 RTC 频繁刷写）

```bash
sudo systemctl mask systemd-timesyncd-watchdog.service
```

> 时间同步功能本身仍正常工作，只是关闭其频繁刷写 RTC 的写盘动作。

### 4.8 fstrim 定时器保持 weekly

```bash
systemctl list-timers | grep fstrim
```
保持默认一周一次 TRIM，**不要改成 daily**，频繁执行反而增加 eMMC 负载。

### 4.9 浏览器缓存放到内存（可选）

- Chromium/Chrome：启动参数加 `--disk-cache-dir=/tmp/chrome-cache`
- Firefox：设置 → 隐私与安全 → 网络设置 → 缓存位置改为 `/tmp/firefox-cache`，重启浏览器。

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## 5. 当前状态核对（2026-10-14 实测）

| 检查项 | 实测输出 | 判定 |
|---|---|---|
| journald 存储 | `Archived and active journals take up 8M`（无 `/var/log/journal`） | ✅ volatile 生效，占用为内存 |
| zram | `/dev/zram0 lz4 3.2G PRIO=100`，无磁盘 swap | ⚠️ 大小待重建验证为 3.5G（固定 SIZE） |
| vm.swappiness | `8` | ✅ |
| vm.vfs_cache_pressure | `40` | ✅ |
| vm.dirty_background_ratio / dirty_ratio | `8` / `16` | ✅ |
| vm.page-cluster | `0` | ✅ |
| 根分区 | `ext4 (rw,noatime,errors=remount-ro)` | ✅ |
| /tmp | tmpfs | ✅ |
| /var/tmp | tmpfs `size=1048576k`（1G） | ✅ |
| suspend.target | `masked`，`[s2idle] deep` | ✅ 睡眠已屏蔽 |

**待办**：zram 大小改为固定 `SIZE=3584` 后整机重启，确认开机后 DISKSIZE ≈ 3.5G、swappiness=8。

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## 6. 校验脚本 `check_mem_opt.sh`

```bash
#!/bin/bash
echo "==== journald ===="
systemctl show -p Storage systemd-journald
journalctl --disk-usage

echo -e "\n==== zram ===="
zramctl
swapon --show

echo -e "\n==== sysctl vm ===="
sysctl vm.swappiness vm.vfs_cache_pressure vm.dirty_background_ratio vm.dirty_ratio vm.page-cluster

echo -e "\n==== mount ===="
mount | grep -E ' / |/var/tmp|/tmp'

echo -e "\n==== masked sleep units ===="
systemctl is-masked sleep.target suspend.target hibernate.target hybrid-sleep.target

echo -e "\n==== fstrim timer ===="
systemctl list-timers | grep fstrim
```

```bash
chmod +x check_mem_opt.sh
./check_mem_opt.sh
```

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## 7. 风险与注意事项

1. **无磁盘 swap 兜底**：zram 打满 → OOM killer 直接杀进程，多开大量网页容易闪退。
2. **journal volatile**：崩溃重启后历史日志全部丢失，排错必须在故障当场抓日志。
3. **/var/tmp 在 tmpfs**：依赖跨重启保留临时文件的软件会丢失数据。
4. **睡眠全部屏蔽**：机器无法挂起待机，只能持续运行或关机；`hibernate` 完全不支持。
5. **ext4 日志保持开启**：禁止 `journal=off`，保障 eMMC 断电安全。
6. **不要执行 `systemctl hibernate`**：无磁盘 swap，休眠不可用。
7. 固件维持 MrChromebox-4.20.0 不动，不要改动 UEFI 设置。

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## 8. 回滚方案（异常时一键恢复默认行为）

```bash
# 1. journald 恢复磁盘日志
sudo rm /etc/systemd/journald.conf.d/volatile.conf
sudo mkdir -p /var/log/journal
sudo systemd-tmpfiles --create --prefix /var/log/journal
sudo systemctl restart systemd-journald

# 2. 恢复内核默认参数
sudo rm /etc/sysctl.d/99-mem-only.conf
sudo sysctl --system

# 3. 卸载 zram-tools（并恢复磁盘 swap.img 的启用）
sudo apt remove zram-tools -y

# 4. fstab 恢复：删除 /var/tmp 的 tmpfs 行、去掉根分区 noatime
sudo nano /etc/fstab   # 手动编辑后保存
sudo mount -o remount /
sudo mount -o remount /var/tmp

# 5. 解除睡眠与 watchdog 屏蔽
sudo systemctl unmask sleep.target suspend.target hibernate.target hybrid-sleep.target systemd-timesyncd-watchdog.service

# 6. 按需恢复磁盘 swap：在 /etc/fstab 中恢复 /swap.img 条目并 swapon
```

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## 9. 附录：常用日常运维命令

```bash
# zram 实时状态
zramctl
free -h

# swap 设备（应只有 /dev/zram0）
swapon --show

# 内存/磁盘占用总览
df -h / /tmp /var/tmp /run/log/journal
```