本文主要讲述如何优化配置 U 盘上安装的 Debian/Linux 系统，使其适配各种硬件主机并优化 U 盘上性能。

在高速 U 盘上安装 Linux 系统随身携带使用是很方便的事情，这跟 LiveCD 模式不同，所有的系统配置和文件都是随盘保存，不会随着重启重置，也不会因为更换机器而产生差异。

硬件及系统选择

U 盘硬件直接影响系统性能，主要影响指标为容量以及主控性能。

建议使用 U 盘容量大于等于 128G，不管是文件系统大小还是从用户数据考量，过小的容量很容易造成磁盘满载，而 U 盘满载会导致 IO 等待 GC 处理而卡顿，影响体验和 U 盘寿命。

而 U 盘主控同样影响，尤其是主控的 4K 随机读写性能。市面上大多数 U 盘都是连续读写速度还不错，但是小文件 4K 性能很渣，而操作系统大多数都是受制于 4K 读写性能。这里推荐三星的三款 U 盘，Bar Plus，Fit Plus，Duo Plus，这三款 4K 性能都很优异（4K IO > 10MB/s）。

系统镜像方面，推荐使用最新内核 (5.6 以上）的系统，这样可以支持最新的硬件平台而保证在各个硬件上启动，而且新的内核已知问题更少。这里推荐使用 Debian testing（bullseye），镜像建议使用附带非自由驱动的 firmware-debian-testing-dvd DVD 镜像。

分区及挂载优化

U 盘相对于 SSD，存在天然的短板（读写性能差，没有磨损平衡等），所以选择合适的文件系统并适当配置，可以提升不少性能和寿命优化。

本文推荐 U 盘系统将根 / 和用户目录 /home 独立分区，并且采用 btrfs 文件系统。独立分区可以后期更换系统而保留用户文件数据，使用 btrfs 可以获得一些先进的文件系统特性，但是使用 btrfs 文件系统可能存在不稳定的情况，所以推荐安装的系统都尽量使用最新的内核（越新的内核中 btrfs 已知问题越少）。

在安装完系统后，建议修改 /etc/fstab 中 btrfs 文件系统的挂载参数如下：

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defaults,noatime,compress=lzo,ssd_spread,autodefrag

其中：

  • noatime. 默认为 relatime，每次读取文件会更新文件访问时间而增加 IO，修改为 noatime 后可以大幅提升文件系统性能。
  • compress=lzo. 启用文件系统透明压缩（lzo 算法），可以缩小文件系统占用磁盘空间（在 / 上大概可以获得 30% 压缩，在 /home 上大约可以获得 20% 的压缩），提升 IO 吞吐量（因为压缩），而代价仅略微增加 CPU 消耗（btrfs压缩算法有 3 种，默认为zlib，压缩效果好，但是占用 CPU 高，lzo压缩快，CPU 占用低，zstd 在两者之间，但是 grub 目前还不支持 zstd 压缩 ）。
  • ssd_spread. 启用 btrfs 为低速 SSD 设备的优化策略。
  • autodefrag. 启用在线整理，可以后台自动优化文件系统布局。

需要注意的是，在系统安装时，默认 btrfs 是不激活透明压缩的，在修改 /etc/fstab 后，透明压缩也只对新生成的文件生效，想要对已有文件进行压缩处理，需要执行如下指令：

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sudo btrfs filesystem defragment -v -r /
sudo btrfs filesystem defragment -v -r /home/

想要粗略知道 btrfs 文件系统大小和占用磁盘大小，可以执行如下指令：

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sudo btrfs filesystem show /
sudo btrfs filesystem show /home

源及驱动安装

针对 Debian testing 系统的更新源建议使用清华大学开源镜像站的源（国内）：

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# /etc/apt/sources.list
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ testing main contrib non-free
# deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ testing main contrib non-free
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ testing-updates main contrib non-free
# deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ testing-updates main contrib non-free
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian-security testing-security main
# deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian-security testing-security main

建议在系统中安装如下额外驱动包，以适配广泛的平台硬件：

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sudo apt-get install  \
        firmware-amd-graphics \
        firmware-brcm80211 \
        firmware-iwlwifi \
        firmware-misc-nonfree \
        firmware-realtek