您想创建一个家庭实验室吗？ 也许您想尝试不同的技术，创建开发环境，或者拥有自己的私有云。 拥有家庭实验室有很多原因，本指南旨在让您更容易上手。
规划家庭实验室时需要考虑三个类别：硬件、软件和维护。 我们将在这里研究前两个类别，并将维护您的计算机实验室留到以后的文章中。
硬件
在考虑您的硬件需求时，首先要考虑您计划如何使用您的实验室，以及您的预算、噪音、空间和功耗。
如果购买新硬件太贵，请在当地大学、广告以及 eBay 或 Craigslist 等网站上搜索回收的服务器。 它们通常价格低廉，而且服务器级硬件经久耐用。 您需要三种类型的硬件：虚拟化服务器、存储和路由器/防火墙。
虚拟化服务器
虚拟化服务器允许您运行多个虚拟机，这些虚拟机共享物理机的资源，同时最大限度地利用和隔离资源。 如果您破坏了一个虚拟机，您不必重建整个服务器，只需重建虚拟机即可。 如果您想进行测试或尝试某些操作，而又不想冒破坏整个系统的风险，只需启动一个新的虚拟机即可。
在虚拟化服务器中要考虑的两个最重要的因素是其 CPU 核心的数量和速度以及其内存。 如果没有足够的资源在所有虚拟机之间共享，它们将被过度分配并尝试窃取彼此的 CPU 周期和内存。
因此，请考虑具有多个核心的 CPU 平台。 您需要确保 CPU 支持虚拟化指令（Intel 的 VT-x 和 AMD 的 AMD-V）。 可以处理虚拟化的良好消费级处理器的示例是 Intel i5 或 i7 和 AMD Ryzen。 如果您正在考虑服务器级硬件，那么 Intel 的 Xeon 系列和 AMD 的 EPYC 系列是不错的选择。 内存可能很昂贵，尤其是最新的 DDR4 SDRAM。 在估计内存需求时，至少要考虑 2GB 用于主机操作系统的内存消耗。
如果您的电费或噪音是一个问题，像 Intel 的 NUC 设备这样的解决方案提供了一个小尺寸、低功耗和降低的噪音，但代价是可扩展性。
网络附加存储 (NAS)
如果您想要一台装满硬盘的机器来存储您的所有个人数据、电影、图片等，并为虚拟化服务器提供存储，那么您需要的是网络附加存储 (NAS)。
在大多数情况下，您不需要强大的 CPU； 事实上，许多商业 NAS 解决方案都使用低功耗的 ARM CPU。 支持多个 SATA 磁盘的主板是必须的。 如果您的主板没有足够的端口，请使用主机总线适配器 (HBA) SAS 控制器添加额外的端口。
网络性能对于 NAS 至关重要，因此请选择千兆网络接口（或更好）。
内存需求将根据您的文件系统而有所不同。 ZFS 是最流行的 NAS 文件系统之一，您需要更多内存才能使用缓存或重复数据删除等功能。 纠错码 (ECC) 内存是保护数据免受损坏的最佳选择（但在购买之前请确保您的主板支持它）。 最后，但并非最不重要的是，不要忘记不间断电源 (UPS)，因为断电可能会导致数据损坏。
防火墙和路由器
您是否曾经意识到，廉价的路由器/防火墙通常是保护您的家庭网络免受外部世界侵害的主要工具？ 这些路由器很少收到及时的安全更新，如果它们收到任何更新的话。 现在害怕了吗？ 好吧，你应该害怕！
您通常不需要强大的 CPU 或大量的内存来构建您自己的路由器/防火墙，除非您正在处理巨大的吞吐量或想要执行 CPU 密集型任务，例如 VPN 服务器或流量过滤。 在这种情况下，您需要一个支持 AES-NI 的多核 CPU。
您可能需要至少两个 1 千兆或更好的以太网网络接口卡 (NIC)。此外，不需要，但建议使用，一个管理型交换机来连接您的 DIY 路由器以创建 VLAN，从而进一步隔离和保护您的网络。
软件
选择好虚拟化服务器、NAS 和防火墙/路由器后，下一步是探索不同的操作系统和软件，以最大限度地发挥它们的优势。 虽然您可以使用像 CentOS、Debian 或 Ubuntu 这样的常规 Linux 发行版，但它们通常比以下选项需要更多的时间来配置和管理。
虚拟化软件
KVM（基于内核的虚拟机）让您可以将 Linux 变成一个虚拟机监控器，这样您就可以在同一个盒子中运行多个虚拟机。 最棒的是 KVM 是 Linux 的一部分，它是许多企业和家庭用户的首选。 如果您感到舒适，您可以安装 libvirt 和 virt-manager 来管理您的虚拟化平台。
Proxmox VE 是一种强大的、企业级的解决方案，也是一个完整的开源虚拟化和容器平台。 它基于 Debian，并使用 KVM 作为其虚拟机监控器，LXC 用于容器。 Proxmox 提供了一个强大的 Web 界面、一个 API，并且可以扩展到许多集群节点，这很有帮助，因为您永远不会知道您的实验室何时会耗尽容量。
oVirt (RHV) 是另一个使用 KVM 作为虚拟机监控器的企业级解决方案。 仅仅因为它是一个企业级解决方案并不意味着您不能在家里使用它。 oVirt 提供了一个强大的 Web 界面和一个 API，并且可以处理数百个节点（如果您运行了那么多服务器，我不想成为您的邻居！）。 oVirt 对于家庭实验室的潜在问题是它需要最少的一组节点：您需要一个外部存储，例如 NAS，以及至少两个额外的虚拟化节点（您可以在一个节点上运行它，但您会在环境维护中遇到问题）。
NAS 软件
FreeNAS 是最流行的开源 NAS 发行版，它基于坚如磐石的 FreeBSD 操作系统。 其最强大的功能之一是它使用了 ZFS 文件系统，该文件系统提供数据完整性检查、快照、复制和多个级别的冗余（镜像、条带化镜像和条带化）。 最重要的是，一切都通过强大且易于使用的 Web 界面进行管理。 在安装 FreeNAS 之前，请检查其硬件支持，因为它不如基于 Linux 的发行版那么广泛。
另一个流行的替代方案是基于 Linux 的 OpenMediaVault。 它的主要功能之一是它的模块化，插件可以扩展和添加功能。 其包含的功能包括基于 Web 的管理界面； 协议，如 CIFS、SFTP、NFS、iSCSI； 以及卷管理，包括软件 RAID、配额、访问控制列表 (ACL) 和共享管理。 因为它是基于 Linux 的，所以它具有广泛的硬件支持。
防火墙/路由器软件
pfSense 是一个开源的、企业级的、基于 FreeBSD 的路由器和防火墙发行版。 它可以直接安装在服务器上，甚至可以安装在虚拟机中（以管理您的虚拟或物理网络并节省空间）。 它具有许多功能，并且可以使用软件包进行扩展。 它完全使用 Web 界面进行管理，尽管它也具有命令行访问权限。 它具有您期望从路由器和防火墙获得的所有功能，例如 DHCP 和 DNS，以及更高级的功能，例如入侵检测 (IDS) 和入侵防御 (IPS) 系统。 您可以在不同的接口上或使用 VLAN 创建多个网络，并且只需点击几下即可创建一个安全的 VPN 服务器。 pfSense 使用 pf，pf 是一个有状态的数据包过滤器，它是为 OpenBSD 操作系统开发的，使用类似于 IPFilter 的语法。 许多公司和组织都在使用 pfSense。
考虑到所有这些信息，现在是您动手开始构建您的实验室的时候了。 在以后的文章中，我将深入探讨运行家庭实验室的第三个类别：使用自动化来部署和维护它。
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