ArchLinux 休眠到交换文件

10/19 2019

Linux 使用交换分区来休眠，首先冻结所有进程并申请足够的交换内存（位于磁盘），把当前内存都存进去。然后下次启动时，initramfs 会直接加载上次休眠时的内存状态，跳过内核的 init 过程。因此首先需要有足够大的交换分区或交换文件；再把内核指向到休眠的分区上；最后再配置 initramfs 让它加载休眠的内存文件。官方文档请参考 Power_management/Suspend_and_hibernate#Hibernation，本文细述如何休眠到交换文件，并对其中一些概念和细节进行了解释。

在本文讨论的范围内，挂起（suspend）是指冻结当前的进程，保留它们的内存，并把几乎除了内存之外的设备都断电。休眠（hibernate）是指把挂起后的内存写入磁盘并完全关机。锁定（lock）则只是显示一个模态的全屏软件输入正确的密码才能退出。

交换文件

在安装系统前需要创建交换分区，现在的机器普遍内存较大不太需要交换分区来扩展内存空间，而且磁盘一般使用读写快速但读写次数有限 SSD，因此我的交换分区也很小根本不够用来休眠。

你可以通过 swapiniss 来让你的交换分区只用于休眠。

所以我们用交换文件来替代交换分区，在创建交换文件之前首先需要知道系统休眠需要多大空间。可以从 sysfs 来看查看：

cat /sys/power/image_size

可以参考 [官方教程][https://wiki.archlinux.org/index.php/Swap#Swap_file] 来创建：

按照你需要的大小创建，bs * count 是最终文件大小
dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=4096 status=progress
chmod 600 /swapfile
# 检查大小和权限
ls -l /swapfile

# 初始化交换文件并立即应用到系统
mkswap /swapfile
swapon /swapfile

# 在 /etc/fstab 中写入以下内容，交换文件会在重启后生效
/swapfile none swap defaults 0 0

重启后通过 swapon -s 来检查是否生效：

> sudo swapon -s
Filename    Type    Size     Used    Priority
/swapfile   file    12582908    0    -2

让内核找到交换文件

我们需要设置 resume 和 resume_offset 两个内核参数，告诉内核在挂起时把内存写入到哪里。

第一个参数是交换文件所在的磁盘分区，可以用任何 fstab 中接受的名字格式。比如 resume =/dev/sda1，或者 resume = UUID = xxx。如果你在上一步中创建的交换文件和 / 在同一分区下，可以复制已有的 root 内核参数的值。
第二个参数是交换文件的偏移量，就是它在分区中的什么位置。因此这个参数给交换文件用的，如果是交换分区则不需要填写。可以通过 filefrag -v /swapfile | awk '{ if($1=="0:"){print $4} }' 命令得到。

可以通过 cat /proc/cmdline 来查看当前的内核参数，但是在哪里设置取决于你的 Boot Loader。以 rEFInd 为例，打开 /boot/refind_linux.conf 写入 resume 和 resume_offset：

"Boot with standard options" "ro root=/dev/sda3 resume=/dev/sda3 resume_offset=3192832"

重启后用 journalctl 或 dmesg 来找到写入休眠镜像的日志：

Oct 19 13:57:56 harttle.arch.mac kernal: PM: Creating hibernation image:
Oct 19 13:57:56 harttle.arch.mac kernel: PM: Need to copy 596422 pages
Oct 19 13:57:56 harttle.arch.mac kernel: PM: Normal pages needed: 596422 + 1024, available pages: 1477067

如果看到这样的错误说明设置有误，请检查你交换文件所在分区和 filefrag 给出的偏移量：

Oct 19 13:57:56 harttle.arch.mac kernal: PM: Image not found (code -22)

让 initramfs 加载休眠的内存

initramfs 是由 Boot Loader 直接加载的一个早期的用户空间，其中已经加载了一些内核模块。它会进行设备初始化、挂载文件系统、运行磁盘检查等工作，之后再交给内核的 init 过程。加载休眠的内存也是它的工作，但 ArchLinux 默认并未开启，需要去 /etc/mkinitcpio.conf 中添加 resume 钩子：

HOOKS=(base udev resume autodetect modconf block filesystems keyboard fsck)

注意因为 resume 参数用到了磁盘设备名称，resume 需要写在 udev 之后。然后重新编译 initramfs（就像更新内核时一样）：

默认使用当前系统的内核，如果你现在位于启动盘的系统则需要指定宿主环境上的内核版本。
mkinitcpio -p linux

至此配置工作都完成了，通过 systemctl hibernate 来休眠，再按下电源键开机来检查休眠功能是否正常。

开着盖子无法挂起

MacBook Pro 的显示器盖子开着默认会阻止挂起，可能会出现挂起屏幕变黑后立即结束挂起。这是因为显示器盖子默认可以唤醒休眠，在 /proc/acpi/wakeup 中可以查看哪些设备可以唤醒，其中 LID0 是显示器盖子：

> cat /proc/acpi/wakeup 
Device	S-state	  Status   Sysfs node
P0P2	  S3	*disabled
EC	  S4	*disabled  platform:PNP0C09:00
HDEF	  S3	*disabled  pci:0000:00:1b.0
RP01	  S3	*enabled   pci:0000:00:1c.0
RP02	  S3	*enabled   pci:0000:00:1c.1
RP03	  S3	*enabled   pci:0000:00:1c.2
ARPT	  S4	*disabled  pci:0000:03:00.0
RP05	  S3	*enabled   pci:0000:00:1c.4
RP06	  S3	*enabled   pci:0000:00:1c.5
XHC1	  S3	*enabled   pci:0000:00:14.0
ADP1	  S4	*disabled  platform:ACPI0003:00
LID0	  S4	*enabled  platform:PNP0C0D:00

我们可以 echo LID0 > /proc/acpi/wakeup 来更改它的状态，然后再试休眠。我们希望它的状态默认就是 disabled，需要一个这样的 systemd 服务：

[Unit]
Description=Disable LID0 wakeup triggers in /proc/acpi/wakeup

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/bin/sh -c "echo LID0 > /proc/acpi/wakeup"
ExecStop=/bin/sh -c  "echo LID0 > /proc/acpi/wakeup"
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=multi-user.target

把它添加到 /etc/systemd/system 并启用即可。

自动休眠

自动休眠和其他电源管理功能，由很多不同的软件和配置方式来实现。为避免混淆先介绍几个常见的软件：

systemd-logind：ArchLinux 的默认安装包含了 systemd，其中的 systemd-logind 是自动启用的。它包含了一些非常简单的电源管理功能，比如按下电源按钮时关机、笔记本合上盖子时挂起。因此 ArchLinux 装好之后就基本可以用了。

acpid：acpid 是一个比较基础的电源管理工具，工作方式是响应 ACPI 事件，做相应的处理比如关机还是休眠。注意 acpid 只是电源管理工具，ACPI 是设备配置接口跟它没关系。

dpms：dpms 是 xorg 提供的显示器电源管理服务，用来控制显示器关闭等动作。有 standby, suspend, off 等阶段，跟 systemd 事件一样需要有人来订阅（比如 xss-lock）才能执行具体操作。可以通过 xorg.conf 的 StandbyTime, SuspendTime, OffTime 等来配置，也可以在运行时用 xset s 来配置。

tlp：tlp 是一个比较无脑的电源管理工具，提供类似电池模式、电源模式、性能优先这样级别的配置。

xss-lock, xidle, xautolock：这些是 X11 下的工具用来在用户无操作时执行挂起等操作，有些还会监听 ACPI 事件，这样在 suspend 时屏幕也能锁定。

无操作自动休眠

自动休眠和自动挂起需要桌面环境（DE）或者 X11 软件的支持。如果你在用 Gnome 或 KDE 在控制面板中配置后，会把 idle 信息报告给 systemd-logind，后者接管具体操作。

如果你像 Harttle 一样没有桌面系统和登录管理器的话，需要安装一个类似 xss-lock, xidle 这样的工具来靠 X11 事件计时，然后调用 systemctl hibernate 或 systemctl syspend。

先挂起后休眠

合上盖子后 systemd-logind 的默认行为是挂起，可以在 /etc/systemd/logind.conf 中把它重新设置为休眠，或先挂起再休眠：

HandleLidSwitch=suspend-then-hibernate

挂起后休眠前的时间可以在 /etc/systemd/sleep.conf 中设置：

HibernateDelaySec=15min

除了合上盖子之外，其他场景也可以直接调用 systemctl suspend-then-hibernate。

电量低自动休眠

这件事情需要具体的软件来做，或者直接安装 tlp 并启动 tlp, tlp-sleep 两个 systemd 服务。下面提供一个简单的 udev 规则，在电量小于等于 5% 时休眠：

SUBSYSTEM=="power_supply", ATTR{status}=="Discharging", ATTR{capacity}=="[0-5]", RUN+="/usr/bin/systemctl hibernate"

把它写入 /etc/udev/rules.d/99-lowbat.rules，重启即可生效。

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