Portable Homelab

需求概述

近期回国，要在国内呆一段时间。在国内期间虽然有一个常驻地，但一方面很多计算和网络设备在行李里，一方面也会在不同的地区到处跑跑，还有刚回国期间的超长隔离，需要搭建一个 homelab 环境来满足移动时最简单的网络需求和一些软件需求。

网络需求包括：

1. 能够在有有线网络的情况下提供无线网络接入，或者在没有网络接入的情况下，使用 4G modern 提供无线网络接入。
2. 使用一些特定的邮件和搜索服务：虽然各家的 app 越来越封闭，但是搜索引擎还是获取信息特别是外文信息最重要的渠道。
3. 连接学校的 VPN 网络获取文献：这个比较诡异，直联 VPN 可以建立连接，但是实际上因为速度太慢，处于不可用的状态。因此，需要在上级设备中进行网络加速。
4. 提供基本的去广告和防火墙服务。
5. 能够提供基本的冗余和稳定性，也能够提供给家人使用。

在软件上的需求如下：

1. 需要一个 python 环境，可以跑一些简单的自建服务。
2. 需要提供一个 R 环境，可以跑一些简单的定时代码。
3. 以上的两个环境最好都能够有一个 web editor, 这样可以通过 ipad 进行编辑，也可以在笔记本在做其他工作的时候进行一些简单的任务。
4. 能够支持 docker ，快速搭建所需要的服务。

解决方案

All-in-one （放弃）

可能最为方便的解决方案是一个 all-in-one 的小主机。如果采纳这个方案，则首要使用 ESXi 搭建多台 linux 虚拟机，在其中布置多个服务。预计需要虚拟 2-4 台机器：一台 openwrt 。一台 linux 作为 Rstudio server ，一台 linux 作为 code-server 和 python 环境，一台 Linux 跑其他 docker 环境。Rstudio 和 code server 也可以考虑以 docker 容器的方式运行。现在比较合适的机器是使用 N6005 处理器的 PN41 或者 NUC11ATKPE 。

这个选择的优势在于：

1. 性能同其他的方案比起来有相对的优势。
2. 一体化程度非常高，插上电源线即可马上使用。
3. 我手上有剩余的 16gb 笔记本内存和一个 128gb 的 ssd 硬盘，可以利用。

但是也有不少劣势：

1. 价格很贵，至少需要 1000+RMB 购买机器，还需要购买无线网卡。
2. 虽然性能好，但是 N6005 是 11 代处理器。在 12 代处理器已经发布的时候，并且小核有着非常大的提升，这并不是一个特别好的选择。
3. 比较折腾，特别是 ESXi 可能对特定硬件需要寻找并安装订制驱动。
4. 这套系统家属也需要使用，冗余不够（属于伪需求啦）。

利用手头设备的分离式方案 （现在的方案）

最后选择了利用手头的设备做了一个分离式的方案，这个方案硬件上由以下部分组成：

• GL-MT1300 （既有）
• Raspberry Pi 4B （ 4gb 版本，既有）
• 华为 4G modern （电信版本，既有）
• R4S 套装（ 4gb 版本，新购入）

其中有三件是既有设备，R4S 则是新购入的。

GL-MT1300 是原厂定制化 openwrt ，没有安装任何插件，仅仅作为主网关和 AP ，提供给所有设备使用。Raspberry Pi 4B 使用了新的 Raspberry Pi OS (64-bit) lite ，主要负责跑 docker 容器。R4S 则安装了 openwrt ，并安装了诸多插件，作为旁路网关使用，供有需要的设备使用。华为的 4G modern 则在有需要的时候作为网卡接入 GL-MT1300 。Raspberry Pi 和 R4S 用一个双头 24w 的 USB 电源供电，而 GL-MT1300 使用了自己的电源。

在整个这套解决方案有些脱裤子放屁的感觉，特别是在网络需求方面。GL-MT1300 本身可以通过修改插件的方式的安装需要的配件。Raspberry Pi 4B 也可以以 docker 容器的方式来运行一个 openwrt 实例。但是最后还是选择了三个分开的方案，除了爱折腾外，原因有三：

1. 因为 GL-MT1300 性能太差，在安装插件后遇到了很多的问题，网络不稳定。
2. Raspberry Pi 4B 的 docker 容器运行 openwrt ，没有 openwrt 原生运行稳定和延迟小。
3. Raspberry Pi 用 docker 容器的方式运行 openwrt 经常出现 CPU 占用达到 50%以上的情况，基本无法顺利地运行负荷较重的其他 docker 应用。

相较之下，R4S 在原生运行 openwrt ，在相似的网络负载的情况下，CPU 尽管性能弱于 Raspberry Pi 4B ，占用只有 5%左右。从这个意义上来说，完全可以用更便宜的 R2S 来代替，体积还会更小一些。

这套系统组装之后，肯定没有 all-in-one 的解决方案优雅，但有以下优势 /胜在折腾：

1. 能够很快分离，给不同的情景使用。比如 Raspberry Pi 可以通过 usb-c 有线连接 iPad ； R4S 可以单独拆出接入家庭网络作为旁路网关使用。
2. 虽然旁路网关会降低速度，当主要的网络更为稳定。
3. 在应急情况下所有设备都可以通过 USB 移动电源供电。

另外，买了一个 20 元左右的软质包，可以将所有的线材和设备进行收纳，方便移动。

其他

Raspberry Pi 4B 上没有选择自己编译 R 和 Rstudio server ，而是拉取了一个以 Jetson Nano 中的 R 开发为基础，移植到 Raspberry Pi 的镜像。地址在： https://github.com/pinei/edgyR-pi

这个环境下的 R 的版本在 4.0.2 ，使用 https://mac.r-project.org/benchmarks/ 的代码进行 benchmark ，单核性能同 14 年前的酷睿处理器接近。所以跑一些简单的代码可以，就不用想着来做主要的 R instance 了。