Как сделать сервер из домашнего ПК

Цифровизация и, соответственно, интеллектуализация нашего быта требует совершенно новых подходов к организации «домашнего пространства». Это касается не только интеграции всех имеющихся в доме устройств в единый развлекательный и / или деловой комплекс, но также получение таких «благ» цифровизации, как, например, семейный доступ к цифровой домашней библиотеке, удалённый мониторинг безопасности, реализация известной концепции «умного дома» и множество других решений. Их реализация требует наличия в доме сервера или, попросту говоря, единого центра управления, развёрнутого и настроенного должным образом. Рассмотрим возможные подходы к выбору такого сервера и организации его работы и обслуживания.

Планирование ролей / функций домашнего сервера

Отличительной особенностью любого серверного компьютера является предоставление функциональностей другим устройствам в сети, называемых клиентами. Чем больше таких функциональностей, тем более загруженным и ресурснозатратным будет сервер. И поэтому, чтобы избежать таких перегрузок, набор серверных функций должен быть ограничен лишь самыми необходимыми из них. Это, в свою очередь, позволит установить ограниченное количество серверного программного обеспечения (ПО), что также будет способствовать оптимизации серверных ресурсов.

Таким образом, мы пришли к понятию роли и её планирования для сервера. Прежде, чем разворачивать сервер, нужно чётко определиться с тем, что именно нам от него нужно и какие задачи он должен решать. Вариантов может быть множество, начиная от семейного медиацентра и заканчивая почтовым сервером.

Чтобы иметь представление о потенциальных возможностях «домашнего центра управления» приведём наиболее востребованные из выполняемых им функций:

• Веб-хостинг;
• Домашний медиацентр;
• Игровой центр (Online gaming);
• Мониторинг безопасности;
• Почтовый сервер;
• Централизованное хранилище;
• Центр автоматизации или «умный дом»;
• Центр запуска приложений;
• BitTorrent;
• IRC-сервис и мгновенные сообщения.

Рассмотрим кратко каждый из приведённых вариантов использования сервера.

Веб-хостинг. Размещение веб-сайта на домашней машине позволит экономить немалые средства на оплате за хостинг и иметь полный доступ к управлению безопасностью домашнего хостинга. В качестве специального ПО можно выбрать веб-серверы Apache, Nginx (для Unix-подобных ОС) или IIS для Windows.           

Домашний медиацентр обычно используется для обеспечения потоковой передачи мультимедийного контента – музыки, фотографий, видео, который может загружаться на любое, подключенное к сети устройство и отображаться (проигрываться) на нём в реальном режиме времени. Для этого часто используются протоколы, отвечающие стандартам DLNA (Digital Living Network Alliance), которые реализованы для многих известных ОС, в том числе Windows и Linux. Для эффективного управления медиаконтентом также можно установить одно из специализированных приложений, например, таких как Plex Media Server или Kodi (XBMC) – кроссплатформенный медиаплеер и средство для организации HTPC (Home Theatre Personal Computer).

Игровой центр может быть организован, например, путём установки на домашнюю машину серверного ПО многопользовательских приложений, распространяющихся в сети – Tremulous, Doom, Minecraft, Global Offensive, Team Fortress и многих других. В этом случае домашний компьютер будет выполнять функции частного игрового сервера, к которому вы сможете, например, устанавливать пароли доступа, настраивать все аспекты игры, вовремя устанавливать обновления, формировать чёрные и белые списки игроков и т. д. Одним словом, полностью определять «игровую политику» и правила пользования сервисом.    

Мониторинг безопасности может быть реализован в доме с помощью подключенных к USB-портам веб-камер, образующих домашнюю CCTV-сеть. Система CCTV DVR обеспечит запись видео на подключенные к серверу дисковые или другие накопители с возможностью его дальнейшего просмотра с устройств домашней сети или через Интернет.

Почтовый или домашний сервер электронной почты может обслуживать почтовый ящик, созданный на базе доменного имени его владельца. Это позволяет получить ряд преимуществ перед коммерческими почтовыми службами: высокая скорость доступа, большие размер ящика и максимальный размер сообщения, высокий уровень безопасности по сравнению с «внешним» хранением корреспонденции и некоторые другие преимущества.

Централизованное хранилище или файловый сервер является популярной функцией для домашнего сервера, которая обеспечивает общий доступ к файловому хранилищу с любого устройства домашней сети. При этом для передачи файлов здесь могут использоваться протоколы SMB (Server Message Block), CIFS (Common Internet File System), NFS, AFP и некоторые другие в зависимости от типа серверной ОС. В частности, такое хранилище может быть реализовано в форме сетевого хранилища NAS (Network-attached storage), обеспечивающего одновременный доступ к данным для разных видов клиентов. Его особенностью является использование для хранения данных специальных наборов hdd-дисков, скомпонованных в виде логических избыточных контейнеров или RAID-массивов. Совместный доступ к файлам также может быть организован из внешней сети, в том числе глобальной. Для этого следует произвести соответствующую настройку сети, которая будет рассмотрена ниже. 

Центр автоматизации. Здесь ваш компьютер выполняет роль центрального концентратора и обеспечивает «бесшовную» интеграцию всех цифровых устройств дома в единую интеллектуальную сеть. Сюда, например, могут входить датчики для сбора информации о температурных и других физических показателях состояния пространства дома, устройства видеонаблюдения, средства управления освещением, дистанционно управляемые антенны и многое другое оборудование. Устройства могут автоматически подключаться к сети, например, путём загрузки с образов hdd-дисков, хранящихся на сервере или каким-либо другим способом в зависимости от используемой технологии. В качестве специального серверного ПО здесь могут быть применены такие программные компоненты, как Gladys или Home Assistant, реализующие известную стратегию управления электронными приборами на основе одноплатных компьютеров SBC.

Центр запуска приложений позволяет упростить и автоматизировать процесс запуска приложений, имеющих сколь угодно сложные программные зависимости. Это реализуется с помощью технологий контейнеризации, например, таких как Docker Compose и Kubernetes, позволяющим полностью автоматизировать процесс запуска и управления контейнером с приложением. Список «упакованных» в контейнер приложений можно найти, например, на Awesome Selfhosted и загрузить на свою машину.    

BitTorrent.  Домашние «центры управления» как нельзя лучше походят для организации загрузки и раздачи файлов с помощью протокола BitTorrent. Из-за постоянного включения в сеть они в состоянии обработать любой торрент, независимо от размера файла и соответственно, длительности процесса и пропускной способности канала передачи. Среди наиболее часто используемого ПО выделяются веб-клиент TorrentFlux и текстовый клиент rTorrent.

IRC-сервис. Круглосуточная работа IRC-клиента на сервере позволит производить непрерывную запись всех происходящих в чате действий при физическом отсутствии пользователя. В этом случае в качестве IRC-клиента может быть применена специальная кроссплатформенная версия Quassel IRC. Кроме того, домашняя машина может быть использована для запуска IRC и XMPP-серверов, способных работать при малой пропускной способности канала передачи.                 

Подбор аппаратной конфигурации ПК

Аппаратная конфигурация домашнего «центра управления» будет напрямую зависеть от задач, которые перед ним ставятся, то есть, от выбранных ролей сервера для вашей домашней сети, о чём уже говорилось выше. Однако можно выделить наиболее общие требования, которым должны удовлетворять большинство серверных компьютеров:

• Ёмкость хранилища;
• Пропускная способность;
• Уровень производительности;
• Уровень шума; 
• Энергоэффективность.

Ёмкость хранилища определяет возможности компьютера по хранению данных. Этот параметр нужно рассчитывать заранее, исходя из выбранной роли, а также с расчётом на будущее масштабирование. Например, для центров автоматизации и IRC-сервисов его значение будет минимальным и может составлять до 512 ГБ на SSD-дисках. В случае централизованных хранилищ параметр будет иметь наибольшее значение, составляющее порядка десятков и даже сотен ТБ. Для реализации NAS понадобится подключение RAID-массивов на hdd-дисках.

Пропускная способность сервера напрямую зависит от имеющихся на корпусе разъёмов для подключения к каналам передачи данных и возможностей маршрутизатора. Например, для медиацентра или веб-хостинга значение этого параметра наиболее критично и поэтому необходимо наличие Gigabit Ethernet с пропускной способностью до 10 Гбит/с. Для медиацентра также возможно использование двухдиапазонного канала WiFi 5.

Уровень производительности определяет вычислительные возможности компьютера и напрямую влияет на скорость обработки данных. Чем он выше, тем быстрее выполняются все действия – чтение, запись, передача, отображение, воспроизведение и т. д. Параметр наиболее критичен для игрового ПК и медиацентра, но важен и для других применений.        Определяющими факторами здесь являются тактовая частота ЦП, количество ядер, а также ёмкость ОЗУ или RAM-памяти.

Они могут иметь следующие примерные значения:

• Intel Core i7–8550U @ 8x 4GHz
• 16 GB DDR4 RAM

Уровень шума является типичной характеристикой любого электронно-механического устройства. В нашем случае этот параметр наиболее важен, поскольку предполагается работа сервера в режиме 24/7, а значит, он должен иметь минимальное значение. Уровень шума стандартного ПК составляет от 30 до 40 дБ, очень тихого – от 24 до 30 дБ. Значит, для домашнего сервера он должен быть не более 30 дБ. Только в этом случае вы не будете испытывать дискомфорта в собственном доме. Чтобы этого добиться, нужна оптимизация ПК, например, замена кулеров или приобретение безкулерного ПК, построенного, например, на масляной системе охлаждения. 

Энергоэффективность может стать «краеугольным камнем» при выборе ПК, поскольку во многом определяет ресурснозатратность сервера. Это связано с постоянным ростом цен на энергоресурсы и отсутствием реальной альтернативы домашней электросети. ИБП и аккумуляторы способны лишь на короткое время обеспечить энергопотребление ПК, а всё остальное время – от сети. Выходом из ситуации может быть использование сравнительно маломощного компьютера, обладающего необходимым уровнем производительности и технологичности. Также может помочь отключение монитора, что обычно и делается для многих видов серверов.           

Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности использования цифрового устройства, имеющего компромиссные значения рассмотренных параметров. Например, это может быть мини-ПК, нетбук или одноплатный SBC-компьютер в зависимости от выбранной для сервера роли.

В последнее время для домашних серверов всё чаще используются именно SBC-компьютеры, собранные на базе процессоров ARM с 32-х разрядной RISC архитектурой. Это позволяет получить гибкую платформу с высокой производительностью и низким энергопотреблением. Реализацией такого подхода может быть, например, одноплатный SBC-компьютер типа Raspberry Pi с установленными на нём ПО для обеспечения работы сервера в режиме автоматизации – Gladys или Home Assistant.

Также можно указать некоторые готовые решения, оптимизированные для использования в качестве домашнего «центра управления». Например, это компьютеры GEEKOM Mini IT12 и GEEKOM A5 Mini PC (см. скрин). Первый из них ориентирован на организацию файловых хранилищ с возможностью расширения их ёмкости до 2 ТБ SSD-накопителя. Второй компьютер больше подходит для выполнения повседневных задач и имеет следующие характеристики:

AMD Ryzen 7 5825U(8C/16T, up to 4.5GHz)
16 GB DDR4 RAM
512 GB SSD
Windows 11 Pro Desktop

Выбор ОС

Операционная система выполняет функции связующего звена между аппаратной частью и прикладными программами, а также предоставляет интерфейс для управления компьютером. Её работа во многом определяет такие характеристики ПК, как допустимый уровень задержки, избыточность, время отказа и т. д. Использование серверных ОС позволяет улучшить эти характеристики и, соответственно, оптимизировать работу ПК. Все виды известных ОС имеют серверные версии, поэтому именно они должны стать основой для домашнего сервера. Единственным условием здесь является полная совместимость аппаратной платформы ПК с выбранной ОС.

Для тех, кто ищет удобный способ развернуть домашний или удалённый сервер, отличным решением станет VPS/VDS — вы получаете полный контроль над системой, высокую производительность и гибкость настройки без лишних затрат.

Рассмотрим наиболее известные, а также специальные виды ОС, которые потенциально могут быть использованы в качестве серверной операционной системы:

Ubuntu Server –  наиболее простой и экономичный вариант среди Linux-подобных ОС. Обеспечивает широкую доступность пакетов и должный уровень безопасности. Главное преимущество – гибкость, простота и ресурсоёмкость. Наиболее подходит для организации обмена файлов, веб-хостинга и запуска программ.

Debian – классический вариант для серверной ОС, отличающийся стабильностью работы, большим репозиторием программ и драйверов, полнотой документации, безопасностью. Подходит для широкого спектра серверных приложений, включая серверные развёртывания.

CentOS – базируется на Red Hat Enterprise Linux и отличается надёжностью, безопасностью, большим уровнем совместимости с прикладным ПО, длительной поддержкой. Наиболее подходит для серверов баз данных и веб-обслуживания.

Windows Server – дорогая платформа с хорошо известным интерфейсом. Имеет большие возможности, но требует больших ресурсов для своей работы. Может подойти для организации игрового сервиса. Даёт возможность использовать настраиваемые сценарии входа и перемещаемые профили для всех пользователей домена, а также управлять доменом. 

TrueNAS CORE (FreeNAS) – специализированная бесплатная ОС с открытым кодом, основанная на ОС FreeBSD. Предназначена для организации работы сетевых хранилищ NAS.

Linux-подобная ОС + Samba. Пакет Samba даёт возможность работать с файлами разнородным клиентам по протоколу SMB. Решение даёт возможность управлять доменом так само, как это реализовано во всех продуктах Windows Server, обеспечивая при этом совместимость разных клиентских ОС в пределах одной сети. При этом ресурсоёмкость будет значительно выше по сравнению с Windows. 

Windows Home Server (Quattro) – создана на базе Windows Server 2003 R2. Предназначена для домашних серверов, работающих по DLNA-протоколах. Из-за наличия компонента Media Center Edition подходит для создания медиацентра, обеспечивающего потоковое интерактивное взаимодействие со многими видами медиа-устройств. Поддержка прекращена с 08.01.2013г.

LinuxMCE – специализированная ОС на базе ОС Kubuntu. Предназначена для организации домашнего медиацентра по аналогии с Media Center Edition в Windows. Работает с DLNA, VideoLAN, SlimServer, MythTV, Asterisk и другими технологиями. Подходит для телефонии, автоматизации, создания домашнего кинотеатра. Все подключенные к сети устройства могут загружаться с образов hdd-дисков.

macOS Server – опционально включает PS3 Media Server, Elgato и iTunes, позволяющие построить полноценный медиасервис по работе с потоковым медиаконтентом. Подходит исключительно для аппаратной платформы Mac.

Само собой, после установки и развёртывания операционной системы начинается этап развёртывания приложений, согласно выбранным для сервера ролям. Для примера, характеристики одного из них приведены ниже.

Plex (см. скрин) – клиент-серверное приложение для медиаплееров. Имеет серверную и клиентскую части, а также центральный сервер для хранения учётных данных пользователя сервиса. Совместим со всеми популярными ОС, NVIDIA SHIELD, NAS-устройствами Drobo, Synology и др.

Настройка сети

Настройку домашней сети можно производить в следующем порядке:

1. Подключить ПК к домашней сети с помощью кабеля Ethernet или подключения Wi-Fi;
2. Узнать статический IP адрес ПК, введя в командной строке ifconfig (Linux) или ipconfig (Windows). Адрес должен быть примерно таким: 192.168.5.1;
3. Прописать полученный адрес ПК в интерфейсе управления маршрутизатором в разделе Static IP Addresses;
4. Перезапустить сервер;
5. Проверить подключение, введя в командной строке ПК команду ping.

В случае, если планируется иметь доступ к серверу из внешней сети, в интерфейсе управления маршрутизатором дополнительно следует настроить переадресацию портов, при которой весь внешний трафик, отправляемый на ваш публичный IP будет переводиться на порт сервера домашней сети, обеспечивая тем самым должный уровень защиты. 

Организация удалённого доступа

Удалённый доступ к домашнему серверу, прежде всего, необходим для осуществления его удалённого администрирования и настройки. Для этих целей существует множество решений, имеющих разную технологическую основу. Приведём наиболее известные из них:

• Удалённый рабочий стол Windows или RDP (Remote Desktop Protocol)-подключение. Обеспечивает графическую среду управления и комфортность;
• Удалённый рабочий стол для Mac-компьютеров или ARD (Apple Remote Desktop). Аналог RDP;
• Удалённое управление частными сетями или VNC (Virtual Network Computing) на основе протокола RFB (Remote FrameBuffer). Кроссплатформенное средство – подходит для удалённого управления сервером с любой ОС;
• Веб-панели для системного администрирования удалённых систем. Примеры: Webmin (см. скрин), Virtualmin, Ajenti;
• Терминальное управление с помощью зашифрованного канала передачи. Типичный представитель – SSH (Secure Shell). Имеет мощные возможности для управления. Только для профессионалов.

Безопасность

Для обеспечения должного уровня безопасности домашней сети следует принять ряд мер, к которым, в частности, относятся:

• Установка и настройка брандмауэра для фильтрации входящего и исходящего сетевого трафика и блокировки подозрительных подключений;
• Установка антивирусного ПО с настройкой регулярного обновления баз;
• Регулярное обновление серверной ОС и ПО;
• Установка системных программных пакетов для защиты от уязвимостей;
• Настройка политики безопасности серверной ОС;
• Регулярное резервное копирование с необходимым уровнем избыточности данных.

Среди дополнительных мер безопасности можно выделить следующие:

• Настройка двухфакторной аутентификации;
• Использование VPN-сервера для шифрования сетевого трафика.

  Покупай лучший VPN!

  VPN с поддержкой 24/7 и выделенным IP, гарантией безопасности персональных даных и анонимностью при работе

  Тарифы

   

Мониторинг

Мониторинг состояния сервера и домашней сети является неотъемлемой частью процесса её обслуживания и сопровождения. Для этих целей можно использовать один из множества программных мониторов, работающих под поддерживаемой ими ОС.

Для ОС Windows, например, наиболее подходят такие средства, как Microsoft Network Monitor (Netmon) и условно-бесплатный монитор PRTG Network Monitor. Последний из них обеспечивает следующие функции контроля и управления (см. скрин):

• Контроль полосы пропускания;
• Уровень загрузки ЦП/памяти;
• Сбор информации о проходящих пакетах данных через любое устройство сети;
• Ведение статистики переданных пакетов с данными;
• Просмотр результатов в режиме реального времени.

 Для Unix-подобных систем разработано большое количество средств мониторинга сетей, одни из которых рассчитаны на работу с командной строкой (IPTraf, cbm, bmon, iftop, nload), другие поддерживают GUI-интерфейс и дают более наглядные результаты мониторинга распределённой системы. Среди последних можно выделить Zabbix и Nagios Core (см. скрины ниже).

Интерфейсы программ и приведённые результаты мониторинга дают какое-то представление об их возможностях по анализу сетевого трафика и параметров распределённой системы.