如何使用 ReComputer 构建家庭软路由和 NAS

1. 硬件准备

• ReComputer 主板： 本案例中使用 8GB RAM + 64GB eMMC。
• SSD： 为了构建 NAS，我们需要除了原有的 64GB eMMC 之外的大容量磁盘驱动器。推荐使用 SSD，因为它的寿命比 HDD 更长，并且无需考虑 RAID。我们可以选择 m.2 SATA SSD、m.2 NVMe SSD、2.5" SATA SSD 等。
• 一个 8cm 4针散热风扇： 在炎热的夏季，仅使用被动散热片是不够的。我们需要一个更大的风扇，因为它更安静，并且选择 8010 而不是 9015，以便适配更薄的外壳。
• 一个外壳： 不用担心，设计文档对所有人开放，您可以随意复制一个。
• Grove - OLED 显示屏 0.96": ReComputer 主板上有一个用于 Arduino 的微控制器。为什么不利用它做一些有趣的事情呢？
• 一些电缆， 如 SATA 数据线、SSD 电缆、风扇电缆、Grove 电缆等。有些可能需要重新布线，但这并不困难。

外壳

建议选择厚度小于 3mm 的亚克力板。更多细节请参考附加文件 ReComputer_DarkBox.dxf。

支撑柱：25mm x 4 和 27mm x 4。

电缆

制作电缆时请注意 HDD_PWR 引脚的定义，因为散热风扇可以通过 HDD_PWR 引脚的 12V 电源供电。

2. 组装

步骤 1：将 Grove - OLED 显示屏 0.96" 安装到外壳上。

步骤 2：将散热风扇安装到外壳上。

步骤 3：将 2.5" SSD 安装到外壳上。

步骤 4：布线。

根据 4针散热风扇的引脚图，它有一个测速检测引脚 TACH 和一个测速控制引脚 PWM，分别连接到 Arduino 微控制器的 12 引脚和 13 引脚（具体取决于程序中的定义）。

将 Grove - OLED 显示屏 0.96" 通过 I2C 连接，同时连接 PWR 和 GND。

将 SAMD21 的串口连接到 Intel CPU 的串口。

步骤 5：安装前后盖并拧紧螺丝。

散热

风扇提供的冷风流经 CPU 散热片和 SSD，从而有效地散热。

3. 安装和配置 Proxmox VE 虚拟环境

我们需要一个容量不少于 8GB 的 USB 设备用于安装。以下是最新发布的 Proxmox VE ISO。

使用 Etcher 将其写入 USB 设备。

插入键盘、鼠标、显示器和 USB 设备。启动 ReComputer 并连续按下 F7 键进入启动设备选择界面。选择 U 盘启动。

PVE 的安装非常简单，但请注意：
PVE 不能安装到 eMMC 上！

这是因为 PVE 团队认为 eMMC 的寿命不如 SSD 长，因此不允许将 PVE 安装到 eMMC 上。

（图片来自 PVE 官网。我的 PVE 是 6.0 版本。）

如果遇到问题，请查看 安装文档。

ReComputer 有两个网络端口。将其中一个设置为 PVE 的管理网络，另一个设置为软路由系统的 WAN 端口。

4. Arduino 程序

SAMD21（兼容 Seeeduino Cortex-M0+）位于 ReComputer 板上，用于根据 CPU 温度动态控制风扇转速。同时，部分 PVE 系统信息会显示在 OLED 屏幕上。

我的设计思路：

• PVE 是一个 Debian Linux 系统，因此我们可以灵活编程获取 CPU 温度。
• 可以通过 SAMD21 的 USB 端口刷写程序，该端口已连接到 Intel CPU 的 USB 端口。
• SAMD21 的另一个串口 Serial1 已连接到 Intel CPU 的串口，因此可以通过它进行通信。（我认为硬件串口比 USB 端口更可靠。）
• 编写一个简单的 Arduino 程序，通过 Serial1 读取 CPU 温度，控制风扇转速并刷新 OLED 显示屏。

很简单，对吧？这是 Arduino 程序。

4.1 编译

首先，我们需要在 Arduino IDE 中打开程序。选择 Seeeduino Cortex-M0+ 并在编译日志中找到 bin 文件。

4.2 刷写

使用命令 scp 将 Arduino IDE 生成的 ReComputer.ino.bin 文件复制到 PVE。

scp ReComputer.ino.bin [email protected]:~

运行 SSH。

ssh [email protected]

下载刷写工具 bosaac

wget http://downloads.arduino.cc/tools/bossac-1.7.0-x86_64-linux-gnu.tar.gz
tar zxvf bossac-1.7.0-x86_64-linux-gnu.tar.gz
cp bossac-1.7.0/bossac /usr/bin/
chmod a+x /usr/bin/bossac

通过两次短接 Reset 和 Gnd 使 Arduino 进入 bootloader 模式。

使用刷写工具刷写 Arduino 程序。

bossac -i -d --port=/dev/ttyACM0 -U true -e -w -v ReComputer.ino.bin -R

屏幕上会显示以下内容：

CPU 温度和风扇转速会显示在屏幕上。如果温度低于 45℃，风扇将停止工作。

系统负载历史和当前内存使用情况也会显示出来。

顺便提一下，不要忘记在 PVE 中安装脚本。有关更多详细信息，请查看 Github 仓库中的 README 文件。

现在我们已经完成了硬件工作，构建了一个带有智能冷却系统和 2TB 磁盘驱动器的小型 PVE 服务器，足以支持多个虚拟机和 NAS 存储。

5. 安装软路由系统

ReComputer 主板配备了两个千兆以太网端口，这使得构建软路由系统变得非常容易。软路由系统比普通路由器功能更强大，为您提供更专业的家庭网络环境。

我选择了社区中常见且易于使用的 lede(OpenWrt) 系统。

以下是网络拓扑图：

第一步：下载并安装镜像

从 这里 下载镜像。

此镜像基于 lede 第三方修改的源码。

第二步：将镜像上传到 PVE

scp /PATH/TO/openwrt-x86-64-combined-squashfs.qcow2 [email protected]:~

该 .qcow2 文件是在我编译镜像时导出的。如果您下载的是 .img 文件，可以使用以下命令进行转换：

qemu-img convert -f raw -O qcow2 lede-xxxxxxx-combined-ext4.img vm-100-disk-1.qcow2

第三步：创建虚拟机并导入镜像

创建一个 WAN 网络端口并重启 PVE 以启用新增的 WAN。

创建虚拟机并按以下配置进行设置（完成向导后，手动添加第二张网卡并删除硬盘）。

导入 lede 磁盘镜像：

root@pve-home:~# qemu-img check openwrt-x86-64-combined-squashfs.qcow2
No errors were found on the image.
685/2824 = 24.26% allocated, 0.00% fragmented, 0.00% compressed clusters
Image end offset: 45219840
root@pve-home:~# qemu-img info openwrt-x86-64-combined-squashfs.qcow2
image: openwrt-x86-64-combined-squashfs.qcow2
file format: qcow2
virtual size: 177M (185073664 bytes)
disk size: 43M
cluster_size: 65536
Format specific information:
    compat: 1.1
    lazy refcounts: false
    refcount bits: 16
    corrupt: false
root@pve-home:~# qm importdisk 100 openwrt-x86-64-combined-squashfs.qcow2 local-lvm
  Rounding up size to full physical extent 180.00 MiB
  Logical volume "vm-100-disk-0" created.
    (100.00/100%)

注意，100 是创建的虚拟机的 ID，可以根据您的电脑进行修改。

然后我们可以在 local-lvm 中看到刚刚导入的磁盘。

同时，该磁盘会显示在虚拟机的硬件列表中。

双击添加磁盘。

磁盘列表应如下所示：

启动虚拟机，打开 Console 并检查内核日志。当打印 random: crng init done 时，按 Enter 键。看到 shell 表示启动成功。

lede 的内网 IP 是 192.168.1.1。我们需要将电脑连接到 ReComputer 的 LAN 网络端口，并将 IP 地址设置为静态 IP 192.168.1.x，以访问该 IP。

在浏览器中输入 192.168.1.1 以访问 OpenWrt 登录界面。默认用户名为 root，密码为 password。

如何使用 OpenWrt 超出了本文的范围。请自行学习并享受！

6. 安装 NAS 系统

NAS 已成为家庭网络中越来越重要的服务之一。它可以轻松地安装在 PVE 虚拟环境中。在本例中，选择开源 NAS 系统 openmediavault。

步骤 1：从 这里 下载并安装镜像。

步骤 2：将镜像上传到 PVE。

步骤 3：创建虚拟机并按以下配置进行设置：

步骤 4：启动刚刚创建的虚拟机并安装 openmediavault。点击 Continue 或 OK，直到安装完成。

安装完成后，上图所示的窗口将显示在屏幕上。现在需要移除虚拟机中的 ISO 镜像。

返回控制台并点击 Enter 键以重启虚拟机。

复制屏幕上显示的 IP 地址，并在浏览器中输入以访问 OpenWrt 登录界面。默认用户名为 admin，密码为 openmediavault。

openmediavault 系统的安装已经完成。接下来需要进行硬盘直通操作，以提高 OMV 系统的读写效率。

步骤 5：硬盘直通。

首先需要根据 PVE 文档启用 IOMMU。在通过 SSH 访问 PVE 后，运行以下命令：

root@pve-home:~# vim /etc/default/grub

在 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT 后添加 intel_iommu=on。

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet intel_iommu=on"

运行 update-grub。

root@pve-home:~# update-grub
Generating grub configuration file ...
Found linux image: /boot/vmlinuz-5.0.15-1-pve
Found initrd image: /boot/initrd.img-5.0.15-1-pve
Found memtest86+ image: /boot/memtest86+.bin
Found memtest86+ multiboot image: /boot/memtest86+_multiboot.bin
Adding boot menu entry for EFI firmware configuration
done

确保以下模块已加载。这可以通过将它们添加到 */etc/modules* 来实现：

vfio
vfio_iommu_type1
vfio_pci
vfio_virqfd

更改任何与模块相关的内容后，需要刷新 initramfs。在 Proxmox VE 中，可以通过执行以下命令完成：

root@pve-home:~# update-initramfs -u -k all

最后，重启以使更改生效，并检查是否已启用。

[    1.810500] DMAR: Setting RMRR:
[    1.810644] DMAR: Setting identity map for device 0000:00:02.0 [0x77800000 - 0x7fffffff]
[    1.810794] DMAR: Setting identity map for device 0000:00:15.0 [0x75935000 - 0x75954fff]
[    1.810805] DMAR: Prepare 0-16MiB unity mapping for LPC
[    1.810891] DMAR: Setting identity map for device 0000:00:1f.0 [0x0 - 0xffffff]
[    1.810959] DMAR: Intel(R) Virtualization Technology for Directed I/O

如果看到上述输出，则说明 IOMMU 已启用。

检查我们要直通的硬盘所在的 PCI 接口。连接到 SATA3 接口的 SATA 控制器位于 00:12.0 接口。

root@pve-home:~# lspci -nn
00:00.0 Host bridge [0600]: Intel Corporation Device [8086:31f0] (rev 03)
00:02.0 VGA compatible controller [0300]: Intel Corporation Device [8086:3185] (rev 03)
00:0c.0 Network controller [0280]: Intel Corporation Device [8086:31dc] (rev 03)
00:0e.0 Audio device [0403]: Intel Corporation Device [8086:3198] (rev 03)
00:0f.0 Communication controller [0780]: Intel Corporation Celeron/Pentium Silver Processor Trusted Execution Engine Interface [8086:319a] (rev 03)
00:12.0 SATA controller [0106]: Intel Corporation Device [8086:31e3] (rev 03)
00:13.0 PCI bridge [0604]: Intel Corporation Device [8086:31d8] (rev f3)
00:14.0 PCI bridge [0604]: Intel Corporation Device [8086:31d6] (rev f3)
00:14.1 PCI bridge [0604]: Intel Corporation Device [8086:31d7] (rev f3)
00:15.0 USB controller [0c03]: Intel Corporation Device [8086:31a8] (rev 03)
00:17.0 Signal processing controller [1180]: Intel Corporation Device [8086:31b4] (rev 03)
00:17.1 Signal processing controller [1180]: Intel Corporation Device [8086:31b6] (rev 03)
00:17.2 Signal processing controller [1180]: Intel Corporation Device [8086:31b8] (rev 03)
00:18.0 Signal processing controller [1180]: Intel Corporation Celeron/Pentium Silver Processor Serial IO UART Host Controller [8086:31bc] (rev 03)
00:18.1 Signal processing controller [1180]: Intel Corporation Celeron/Pentium Silver Processor Serial IO UART Host Controller [8086:31be] (rev 03)
00:18.2 Signal processing controller [1180]: Intel Corporation Celeron/Pentium Silver Processor Serial IO UART Host Controller [8086:31c0] (rev 03)
00:18.3 Signal processing controller [1180]: Intel Corporation Celeron/Pentium Silver Processor Serial IO UART Host Controller [8086:31ee] (rev 03)
00:19.0 Signal processing controller [1180]: Intel Corporation Celeron/Pentium Silver Processor Serial IO SPI Host Controller [8086:31c2] (rev 03)
00:1c.0 SD Host controller [0805]: Intel Corporation Celeron/Pentium Silver Processor SDA Standard Compliant SD Host Controller [8086:31cc] (rev 03)
00:1e.0 SD Host controller [0805]: Intel Corporation Device [8086:31d0] (rev 03)
00:1f.0 ISA bridge [0601]: Intel Corporation Device [8086:31e8] (rev 03)
00:1f.1 SMBus [0c05]: Intel Corporation Celeron/Pentium Silver Processor Gaussian Mixture Model [8086:31d4] (rev 03)
01:00.0 Non-Volatile memory controller [0108]: Samsung Electronics Co Ltd NVMe SSD Controller SM961/PM961 [144d:a804]
02:00.0 Ethernet controller [0200]: Intel Corporation I211 Gigabit Network Connection [8086:1539] (rev 03)
03:00.0 Ethernet controller [0200]: Intel Corporation I211 Gigabit Network Connection [8086:1539] (rev 03)

回到 PVE 的 Web UI。在 OMV 虚拟机中选择 Hardware -> Add PCI Device。

之后，重启虚拟机，我们会发现硬盘已经在 OMV 中被识别。

查看 openmediavault 文档以获取更多详细信息，尽情享受吧！