前言
这几天把后端的一些组件升级了下，发了 JKit 的第一个 Beta 版本，为小工具集的下一代 API 做好准备，有了些空闲时间，想着折腾一下自己干活用的设备。
我日用的电脑是 Linux 系统，这几天在关注一个启动管理器 systemd-boot，对 Linux 有一些了解的小伙伴们知道，目前 Linux 上最常用的启动管理器是 GRUB，这玩意是很早之前的产物了，比较臃肿，所以决定把它换掉，优化下启动速度。
我的系统环境如下：
- 操作系统：Manjaro Linux
- 内核：Linux 6.13.0-rc7-1-MANJARO
- CPU：AMD Ryzen 7 8845H
- 文件系统：Btrfs（使用了 Sub Volumes）
- systemd 版本：257
- GRUB 版本：2.12-3
折腾
Manjaro 基于 Arch Linux，内置了完整的 systemd 组件，所以直接按照 Arch Wiki 相关页面的说明 把 systemd-boot 安装到 EFI 分区：
bootctl install
然后在 /boot/efi 下创建 loader 目录，在 loader 里面再创建 entries 目录，把两个配置文件填好，保存，重启。
systemd-boot 成功加载了，但没有显示我的启动项，好在之前使用 GRUB 创建的启动项还没有从 EFI 删掉，选择之前的启动项进入系统，开始排查原因。
找了一些资料，问了 AI，排查了命名、文件权限等问题，最后运行 bootctl 发现我配置的镜像文件目录不对，所以 systemd-boot 将配置文件视为无效忽略了，用 cp 命令把文件复制到正确的目录，再调整一下配置文件就可以解决这个问题。
需要复制的两个文件分别是：
-
initramfs-6.13-x86_64.img：系统引导前在内存中加载的精简环境 -
vmlinuz-6.13-x86_64：Linux 内核本身
这两个文件由 mkinitcpio 生成，默认输出路径是 /boot，GRUB 也是从这个目录加载启动文件的，但对于现代的 UEFI 系统，systemd-boot 需要从 /boot/efi 目录寻找启动文件，且这个目录是单独的分区，和 /boot 彼此不互通。
除了复制以外，还可以修改 /etc/mkinitcpio.d/ 目录下每个内核的 Preset 文件，调整输出目录解决这个问题，这里我只修改了 Linux 6.13 内核的输出目录，6.6 内核平时并不使用，仅在系统出现问题时用作后备。
生成新的内核文件：
mkinitcpio -P
再次重启，这次可以识别启动项了，但尝试启动时出现了如下报错：
ERROR: Root device mounted successfully, but /sbin/init does not exist.
在 Linux 中，所有用户态进程都 fork 自 init 进程，这里系统完成了内核部分的初始化，但在引导进入用户态的过程中出现了问题。
进行了相当长时间的排查后，排除了配置问题、文件路径问题、文件权限问题，最后死马当活马医，尝试删除 GRUB 相关依赖来排除潜在的冲突：
pacman -Rsn grub os-prober grub-btrfs grub-theme-manjaro install-grub update-grub
rm /boot/efi/EFI/grub
重启，这下彻底完蛋了：原先由 GRUB 创建的启动项依赖于 GRUB 本身的组件，于是直接报错缺失组件，启动失败。
至此第一部分结束，我成功把本来能用的系统搞坏了。
修复
Linux 玩家一般手边都会有一个 Live CD U 盘，类似于 Windows 的 PE 环境，但是更全面，理论上你可以在 Live CD 环境中体验完整的系统功能，只不过对系统的修改不会被保存下来，有点类似 Windows To Go。
之前因为系统更新时按了 Ctrl + C 强制中断，碰巧那个更新又涉及内核升级，GRUB 引导配置没有同步更新，系统启动失败，进 Live CD 环境更新配置就解决了。
我每月都会从 Manjaro 官网下载最新的系统镜像更新到 Ventoy 启动盘里，于是不慌不忙的插入 U 盘，选择启动项，然后...报错了：
grep: /init: No such file or directory
grep: init: No such file or directory
############ INIT NOT FOUND ############
所以为什么对硬盘上引导的修改还会导致 Live CD 启动失败呢？暂时不管那么多，在 Manjaro Live CD 启动界面选择使用 GRUB 2 启动，这次成功了。
（后来发现这个报错和我折腾的过程无关，单纯是因为下载的镜像本身存在问题）
我们要做的事情很简单：去它的 systemd-boot，我不折腾了，把 GRUB 装回来。
Live CD 环境有完整的驱动，所以先联网，后面下载驱动要用。
打开终端，切换到 Root 身份，不然下面的命令要频繁地加 sudo，会很麻烦：
su
Manjaro Live CD 的用户密码是 manjaro。
首先要挂载系统硬盘上的分区，查看分区列表：
lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE
nvme0n1 259:0 0 953.9G 0 disk
├─nvme0n1p1 259:1 0 300M 0 part
├─nvme0n1p2 259:2 0 256G 0 part
└─nvme0n1p3 259:3 0 697.6G 0 part
挂载分区的命令是 mount，硬盘的块设备在 /dev 目录，前面 lsblk 输出中的第二个分区是根目录分区（第一个是 EFI 分区），一般挂载到 /mnt 目录下，所以很显然命令是：
mount /dev/nvme0n1p1 /mnt
是...吗？对于 ext4 文件系统来说是的，但对于使用了 Sub Volumes 的 Btrfs 文件系统，我们还需要通过 -o 指定需要挂载的子卷，这里我们要挂载 @，也就是根目录对应的子卷，所以应该使用：
mount -o subvol=@ /dev/nvme0n1p2 /mnt
如果不知道有哪些可用的子卷，可以先不添加参数挂载，然后 ls /mnt，显示的文件夹就对应着子卷的名称，然后 umount /mnt 取消挂载。
接下来，我们把 EFI 分区挂载到 /boot/efi 目录，注意是硬盘上的目录，我们把硬盘的根分区挂载到了 /mnt，所以命令是：
mount /dev/nvme0n1p1 /mnt/boot/efi
执行 ls /mnt/boot/efi，已经可以看到 EFI 分区中对应的文件了。
nvme0n1p2 这个 Btrfs 分区中还有两个子卷 @cache 和 @log，分别对应系统缓存和日志的目录，修复过程中不会用到它们，所以不需要挂载。
如果不确定分区的挂载点，可以查看硬盘上系统的 fstab 文件：
cat /mnt/etc/fstab
接下来我们需要“进入”系统完成修复，用到的工具是 chroot，具体来说，是 Manjaro 提供给我们的 manjaro-chroot。
原版 chroot 我使用时存在安装软件包时提示网络错误的问题，与本次修复无关，不做深究。
总之：
manjaro-chroot /mnt
命令提示符变化，说明我们成功进入了硬盘上的系统。
接下来用 Live CD 中的 Firefox 浏览器打开 Arch Wiki GRUB 页面，参考其中的命令：
先把 GRUB 安装回来：
pacman -S grub install-grub update-grub
这里我没有把之前删掉的 GRUB 组件都安装上，这些组件足以完成修复让系统正常启动，如果不放心可以查找 Shell 命令历史记录，对照着把所有软件包都安装回去。
我之前修改过 mkinitcpio 的镜像生成路径，这里要先改回去，然后重新生成所有镜像文件：
mkinitcpio -P
我的系统使用 UEFI 启动，所以执行这条命令，把 GRUB 安装到 EFI 分区：
grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=esp --bootloader-id=GRUB
此时 /etc/default/grub 目录下的 GRUB 配置文件已经自动创建完成，可以直接重建 GRUB 启动项：
update-grub
搞定，退出 chroot 环境，解除所有分区的挂载，重启系统：
exit
umount /mnt/boot/efi
umount /mnt
reboot
过程略显复杂，我搞了大概半小时，终于看到了熟悉的系统桌面。
优化
首先，把本次事件的罪魁祸首 systemd-boot 删掉：
bootctl remove
GRUB 配置文件恢复到了默认值，需要做一些调整，首先把内核参数调回来：
nvim /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet nowatchdog mitigations=off"
-
nowatchdog可以略微降低功耗，同时避免关机时关于 Watchdog 的报错，建议加上。 -
mitigations=off会禁用系统对 CPU 漏洞的缓解措施，有一定安全风险，但可以小幅提升性能，这一点见仁见智。
把 GRUB_TIMEOUT 设置为 0，可以跳过启动项选择界面，加快开机速度。需要切换内核 / 修改启动参数时，可以在启动时按住 Esc 键调出 GRUB 菜单。
注释掉 GRUB_DEFAULT 和 GRUB_SAVEDEFAULT，可以避免使用 Btrfs 作为根分区的系统在启动时出现 error: sparse file not allowed 报错，不过这个报错并不影响正常启动。
由于我的硬盘使用 GPT 分区表，所以只需要 part_gpt 一个模块：
GRUB_PRELOAD_MODULES="part_gpt"
至此 GRUB 相关的优化结束，记得更新引导配置：
update-grub
接下来找到 mkinitcpio 的配置文件 /etc/mkinitcpio.conf。
参考 Arch Wiki mkinitcpio 页面 3.3.2 节的 Common hooks 表格调整 HOOKS 配置项：
HOOKS=(systemd autodetect microcode kms modconf block keyboard filesystems)
这里我使用 systemd 替换了 udev 和 usr 两个 Hooks，让 systemd 提早启动，从而更早开始服务加载，提升启动速度。
由于已经有了 filesystems 模块，所以 btrfs 模块在我的系统中也不是必需的，可以删去。
然后是 /etc/mkinitcpio.d/ 目录下每个 Linux 内核的配置文件，以 Linux 6.13 为例：
ALL_kver="/boot/vmlinuz-6.13-x86_64"
PRESETS=('default')
default_image="/boot/initramfs-6.13-x86_64.img"
这里只构建了 default initramfs，fallback 包含更完整的驱动和内核模块，用于在遇到兼容性问题时正常启动，我有 Linux 6.6 LTS 和最新测试版两个内核，加上 Live CD 足以满足排错需求，不构建 fallback 可以加快系统升级时构建 initramfs 的速度，也能让 /boot 目录更精简。
完成之后重新生成 initramfs：
mkinitcpio -P
重启系统，查看启动耗时：
systemd-analyze
Startup finished in 6.125s (firmware) + 474ms (loader) + 623ms (kernel) + 2.459s (initrd) + 2.102s (userspace) = 11.787s
graphical.target reached after 2.102s in userspace.
实测从按下开机键到进入桌面耗时 18s，相比之前的 30s+ 有明显缩短，且开机过程中不再出现报错信息。
总结
又是依次从折腾到踩坑，再凭借自己努力爬出来，绕过去，顺便把烂摊子收拾一下的过程。
Linux 用户有很多都喜欢折腾自己的系统，在一次次出问题到解决问题的过程中成长，了解一个先进的操作系统，包括计算机本身的运作原理。我自己也是计算机专业，后面会有 Linux 操作系统的课程，也算是小小预习了一下。
总结出几条经验：
- 修改重要组件时，确认新组件完全正常正常工作前不要删旧的
- Live CD 文件不仅要定期更新，还要比对校验和以及做测试确保能正常启动
- Arch Wiki 是个好东西，不管你用的是什么 Linux 发行版
- 一定不要在
早晨和晚上有工作安排的时候折腾自己干活的设备 - 备份，说再多遍也不为过
希望对同样使用 Linux 系统的小伙伴们有所帮助。
