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我的乞丐版NAS及配置

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几个月前跟风买了矿难之后的蜗牛星际来当NAS，目前已经稳定运行了几个月了，在这里记录一下。

硬件

  • 蜗牛星际A款单口，265包邮（2019.03的价格），包括以下配置。（就这个价格来说，等于不要钱了。）
    • 主板+ J1900 CPU（单网口，千兆）
    • DDR3L内存4G（注意是笔记本用的内存条）
    • 杂牌固态硬盘16G
    • 机箱、电源
    • 4个盘位
  • 西部数据紫盘6TB * 3，单块盘980，硬盘好贵！
  • AC Arctic F8 PWM 8厘米机箱风扇+减速线
  • 超频三风扇调速器

之所以要买机箱风扇和调速器，是因为这个NAS的主板的风扇是3针的，不支持调速，所以一开始就是全速转，声音有点吵。
换一个静音点的风扇，加上手动调速，可以把噪音降到一个合理的范围。

软件

我对于NAS的需求是：
1. 大容量的安全的存储（主要是照片+视频）
2. 24小时开机+下载
以上两点是必需的
3. 方便的照片、视频管理
4. 远程访问
以上两点是不是必要的需求，尤其是远程访问，还是有被黑的风险。

卖星际蜗牛的店铺都直接写这个东东可以装黑群辉，不过这个不是我的菜。我还是用Ubuntu吧。
稍微研究了一番各种RAID和类RAID技术，最后选定了如下的方案。

  1. Ubuntu 18.04，这个仅仅是个人喜好，换任何一个Linux应该都可以。
  2. SnapRAID，这是一个”软“RAID，是基于文件的RAID，比较轻量，相比RAID5来说，优点在于方便（不需要全盘RAID）安全，唯一的缺点是，这个不是实时的RAID，而是要定期sync的RAID。不过对于家庭用途来说，完全够用了——最坏情况，也只是损失了某一天新备份的内容。
  3. Aufs，这个是Ubuntu的kernel自带的，别的OS可能需要编kernel module。
  4. 之所以需要aufs，是为了把多块硬盘的目录”合并“成一个目录，这样对于NAS来说，只要操作一个目录就可以了。aufs会负责根据配置把文件写入某块硬盘。
  5. smartmontools，这个是为了监控硬盘的状态，并发送邮件通知。
  6. hdparm，这个是为了在空闲的时候把硬盘spin down，省电。（当然，可能的负作用是影响硬盘寿命。。。）
  7. cron，定时跑一些脚本，完成定期做snapraid sync，scrub等工作。
  8. samba，方便共享，也方便别的设备备份数据。
  9. FolderSync，这个是Android上的软件，把手机里的照片备份到NAS上。
  10. aria2c，这个是著名的下载软件了，支持HTTP，BT，等等，配合nginx反向代理，方便远程管理。

以上的配置可以完美地解决我的需求1，2，而需求3，4，放在以后再想吧。

具体的配置

（注：以下内容基本参考Setting up SnapRAID on Ubuntu to Create a Flexible Home Media Fileserver这篇文章，细节上有一些区别，比如说安装snapraid的方法、选用的unionfs等）

SnapRAID

上面引用的文章里是自己编译snapraid，其实没有必要，因为已经有PPA了！
所以安装很简单：

sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository ppa:tikhonov/snapraid
sudo apt update
sudo apt install snapraid

给每一块硬盘分区（注意我只有3块硬盘，sdb, sdc, sdd）

# 下面用parted工具给/dev/sdb分区
parted -a optimal /dev/sdb
GNU Parted 2.3
Using /dev/sdb
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) mklabel gpt
(parted) mkpart primary 1 -1
(parted) align-check
alignment type(min/opt)  [optimal]/minimal? optimal
Partition number? 1
1 aligned
(parted) quit

# 下面和sgdisk工具备份/dev/sdb的分区情况，并应用到另外两块硬盘上
sgdisk --backup=table /dev/sdb
sgdisk --load-backup=table /dev/sdc
sgdisk --load-backup=table /dev/sdd

格式化硬盘

# 数据盘预留2%的空间
mkfs.ext4 -m 2 -T largefile4 /dev/sdb1
mkfs.ext4 -m 2 -T largefile4 /dev/sdc1
# 校验盘使用全部的空间
mkfs.ext4 -m 0 -T largefile4 /dev/sdd1

创建目录准备mount这些硬盘

mkdir -p /mnt/data/{disk1,disk2}
mkdir -p /mnt/parity/parity1

配置fstab，来自动mount

# 数据盘
/dev/disk/by-id/ata-WDC_WD60EJRX-89MP9Y1_WD-WX31D88R41HT-part1 /mnt/data/disk1 ext4 defaults 0 2
/dev/disk/by-id/ata-WDC_WD60EJRX-89MP9Y1_WD-WX31D88AEC9Z-part1 /mnt/data/disk2 ext4 defaults 0 2
# 校验盘
/dev/disk/by-id/ata-WDC_WD60EJRX-89MP9Y1_WD-WX31D88AERKL-part1 /mnt/parity/parity1 ext4 defaults 0 2

配置snapraid

$ cat /etc/snapraid.conf

parity /mnt/parity/parity1/snapraid.parity

content /var/snapraid/snapraid.content    # 这个目录是可选的
content /mnt/data/disk1/snapraid.content
content /mnt/data/disk2/snapraid.content

data d1 /mnt/data/disk1/
data d2 /mnt/data/disk2/

exclude *.unrecoverable
exclude /tmp/
exclude /lost+found/
exclude *.bak
exclude .AppleDouble
exclude ._AppleDouble
exclude .DS_Store
exclude .Thumbs.db
exclude .fseventsd
exclude .Spotlight-V100
exclude .TemporaryItems
exclude .Trashes
exclude .AppleDB

创建需要的目录，然后开始愉快的sync吧

mkdir -p /var/snapraid/
snapraid sync

SnapRAID配置好了，现在如果在/mnt/data/disk[1|2]/目录里写数据，在snapraid sync之后，这些数据就会有额外的parity来保护，即使坏了一块盘，数据也能找回来。
接下来，要配置AUFS，把这两个目录合并成一个目录，方便使用。

AUFS

之所以选用aufs，是因为Ubuntu默认支持它，并且性能还不错。

$ cat /etc/rc.local
mount -t aufs -o br:/mnt/data/disk1=rw:/mnt/data/disk2=rw,sum,create=mfs,udba=reval none /mnt/storage

上面的命令把/mnt/data/disk1，/mnt/data/disk2这两个目录“merge”成/mnt/storage目录，以后所有的读写都在这个目录里操作就好了。

其中:

  • br: 定义了两个目录作为branch，都是rw
  • sum: 告诉df要显示所有的branch的block/inode的总和
  • create=mfs: 创建新文件的时候，选择free space最多的那个branch，这样两块硬盘的空间会比较均衡
  • udba=reval: 这个定义了aufs如何对待”绕过aufs”直接操作branch里的文件，一般来说我们尽量不直接去操作/mnt/data/disk[1|2]，只操作mount point /mnt/storage，就不会有问题。
  • 参考：http://manpages.ubuntu.com/manpages/cosmic/man5/aufs.5.html

smartmontools

假设配置好了SMTP服务，下面的smartd.conf配置会在硬盘出问题的时候发邮件通知。
不过，smartd的配置有点复杂，下面的配置是抄来的，并不是特别了解它到底作了哪些测试。
如果仅仅想测试能否收到邮件，用下面那行注释掉的配置，重启smartd，应该就能收到邮件了。
参考：is-smartd-properly-configured-to-send-alerts-by-email 

$ cat /etc/smartd.conf
DEVICESCAN -S on -o on -a -I 194 -m <my-email-address> -s (S/../.././02|L/../../6/03) -n standby,q
# Enable below to test if email is sent or not
#DEVICESCAN -M test -S on -o on -a -m <my-email-address>-s (S/../.././02|L/../../6/03)

enable smartd，让它开机自动启动

$ cat /etc/default/smartmontools
# uncomment to start smartd on system startup
start_smartd=yes
# uncomment to pass additional options to smartd on startup
smartd_opts="-q never -i 7200"

hdparm

这个工具可以配置硬盘空闲时spin down。

$ cat /etc/hdparm.conf
quiet
/dev/disk/by-id/ata-WDC_WD60EJRX-89MP9Y1_WD-WX31D88R41HT {
apm = 127
keep_features_over_reset = on
spindown_time = 242
}
/dev/disk/by-id/ata-WDC_WD60EJRX-89MP9Y1_WD-WX31D88AEC9Z {
apm = 127
keep_features_over_reset = on
spindown_time = 242
}
/dev/disk/by-id/ata-WDC_WD60EJRX-89MP9Y1_WD-WX31D88AERKL {
apm = 127
keep_features_over_reset = on
spindown_time = 242
}

其中spindown_time = 242表示如果一块硬盘idle了1个小时之后，会把它spindown

cron

上面介绍了，SnapRAID不是一个实时的RAID，所以可以配置crontab让它每天夜里做sync，然后每周做一次scrub，把结果通过邮件发到我的邮箱

MAILTO="<your-email-address>"
# SnapRAID sync every day at 02:00 and check temperatures
0 2 * * * /usr/bin/flock /tmp/snapraid.lock /usr/bin/snapraid sync; /home/mine/bin/cputemp.sh; /home/mine/bin/hddtemp.sh
# SnapRAID scrub every Sunday at 02:30
30 2 * * 0 /usr/bin/flock /tmp/snapraid.lock /usr/bin/snapraid scrub

其中，cputemp.sh和hddtemp.sh是两个check CPU/HDD温度的小脚本：

$ cat /home/mine/bin/cputemp.sh
#!/bin/sh
echo Mine NAS CPU Info.
echo ---------------------
MHZ0=$(cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq)
TEMP0=$(cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp)
MHZ1=$(cat /sys/devices/system/cpu/cpu1/cpufreq/scaling_cur_freq)
TEMP1=$(cat /sys/class/thermal/thermal_zone1/temp)
echo Hardware:
echo CPU0 Speed $(($MHZ0/1000)) Mhz "|" CPU Temp $(($TEMP0/1000)) C
echo CPU1 Speed $(($MHZ1/1000)) Mhz "|" CPU Temp $(($TEMP1/1000)) C

$ cat /home/mine/bin/hddtemp.sh
#!/bin/sh
echo Mine NAS HDD Info.
echo ---------------------
/usr/sbin/hddtemp /dev/sd[a-d]

samba

通过samba，把NAS上的文件共享出去，方便小米盒子之类的播放视频，也方便用手机来备份照片。

首先，创建两个不同的帐户，一个用来写（备份照片，文件等），一个用来读。

sudo adduser --home /mnt/storage/ --no-create-home --shell /usr/sbin/nologin --ingroup sambashare nas
# 这个是用来写的帐户，把它添加到sambashare这个group里
sudo smbpasswd -a nas # 设置密码

sudo adduser --no-create-home --disabled-password --disabled-login ent #这个是用来读的帐户
sudo smbpasswd -a ent # 设置密码

配置samba的config，这里创建了3个共享:

  • 一个是用来备份数据的，只要在@sambashare这个group里就都有写权限；
  • 一个是专门用来共享/mnt/storage/Videos/这个目录，主要是给盒子播放视频用的；
  • 还有一个是用来共享/mnt/storage/aria2Download/目录，这个目录是给aria2下载用的，方便共享下载完，还没有整理的视频。
$ cat /etc/samba/smb.conf
[NAS_Home]
comment = Home_NAS
path = /mnt/storage/
browseable = yes
read only = no
wide links = yes
valid users = @sambashare @sadmin

[Videos]
comment = NAS_Videos
path = /mnt/storage/Videos/
browseable = yes
read only = yes
wide links = yes
valid users = ent

[Aria2Downloads]
comment = Aria2Downloads
path = /mnt/storage/aria2Download/
browseable = yes
read only = yes
wide links = yes
valid users = ent

aria2c

aria2c是一个支持多数协议的下载软件（不支持电驴），并且支持RPC方便远程管理。
它自己的配置这里就不贴了，网上到处都能找到。
为了方便远程管理下载，比如说，贴一个link给NAS，让它下载东西，可以用webui-aria2这个webui，配合nginx来使用。

server {
  listen 80 default_server;
  listen [::]:80 default_server;
  root /var/www/html/webui-aria2-master/docs;
  index index.html index.htm;
  location / {
    try_files $uri $uri/ /index.html;
  }
}

上面这个最简单的配置在80端口上enable了aria2的webui。

如果放到公网上，建议换个端口，并且enable https证书。
比如说，我的网络环境里，网络的出口是树莓派，NAS只接在内网里，所以在树莓派的nginx配置里，要有类似这样的配置

server {
  listen <custom-port>
  server_name <your server name>
  ssl on;
  ssl_certificate <your crt>
  ssl_certificate_key <your key>
  ...
  proxy_set_header Host $host;
  proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
  proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
  proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;

  location /jsonrpc/ {
    proxy_pass http://192.168.1.90:6800/jsonrpc; # aria2c的rpc端口
  }
  location / {
    proxy_pass http://192.168.1.90/; # aria2-webui的网页端口
  }
}

这样访问树莓派的特定的端口，就可以在外面通过HTTPS来访问到NAS上的aria2了。

其它

MergerFS

参考的文章里提到他最终用了MergerFS来作union fs，这个一开始也试了。
因为是用户态的文件系统，使用起来是很方便，/etc/fstab里加上下面的配置就行。

# Mergerfs
/mnt/data/* /mnt/storage fuse.mergerfs defaults,allow_other,use_ino,category.create=lfs,moveonenospc=true,minfreespace=20G,fsname=DiskPool 0 0

然而，因为是用户态的文件系统，性能实在是，一言难尽。用dd，fio等工具测试下来，写入性能只有10几MiB/s，实在是太慢太慢了。
所以放弃了MergerFS。

ownCloud

之前的所有配置，只是在NAS上用了Samba，然后配置一些备份工具（如FolderSync）来作备份，太过简单，所以也想找一些开源的私有云来尝试一下。
找了一圈，决定试用ownCloud，一方面是开源，另一方面，支持docker，所以用起来也很方便。
参考owncloud的github就可以很方便的使用了。

然而——配合ownCloud的手机app，用起来很不方便：

  • 没有导入已有图片的功能（或者说这个功能太难找？）所以硬盘里已有的照片没办法轻松的导入进去；
  • 手机上预览图片，竟然是要下载的本地的！？（这还cloud啥啊。。。）

相比起来，还是FolderSync的同步功能要好用多了，完美地完成了备份照片的功能，只缺少了图片管理的功能——这个功能以后再慢慢找开源软件来搞定吧。

WebDAV

FolderSync现在的设置是通过samba来同步，而samba服务是只在内网里能用的，所以得人在家里才能同步照片。
那人在外面，能否利用FolderSync来同步呢？答案是可以的，比如说，用WebDAV。

Nginx默认不支持WebDAV，需要编译才行，有点麻烦。幸好，我们有docker，并且找到了可用的dockerfile（虽然有bug）。
我fork了一份，把明显的错误改正之后，放在了https://github.com/mine260309/docker-nginx-webdav
用docker跑起来之后，测试的过程中发现了一些没解决的问题:

  1. 虽然用curl测试没问题，但是通过FolderSync的WebDAV来跑，总是有奇怪的错误，也许和FolderSync发的WebDAV请求有关。但是FolderSync不开源，所以也不知道具体的情况。
  2. 即使用FolderSync没问题，这个配置用的用户名、密码是放在HTTP请求里的，每次请求都会带；虽然跑在https里，但安全性总是觉得不够。。。

所以对于WebDAV也就浅尝辄止了。

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