Homelab | 架构设计与实现-High-level design

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一：介绍

这个家庭实验室的 IT 基础架构，从最初的设计到最终实现差不多历时大半年，花了不少时间，也花了一点金钱。

时间自不用说，上班期间的摸鱼，包括下班时间的“加班”；金钱花费上包括软硬件的费用，例如域名，Handsome 主题，云主机，云存储，还有一个放置在家里的 X86 小盒子和一个 ARM 的树莓派，总共花费差不多 3K ，以后还会有每年 300 人民币云主机的固定费用。以后在这个项目上的时间花销才是真正的无底洞，生命不息，折腾不止。

基于此，大多数互联网服务，像博客，网盘，视频，下载，邮箱，代码仓库等等，都可以借助开源项目自建自用，随时随地。

二：清单

域名：

samliu.tech 从腾讯云购买，为了方便申请 SSL 证书，目前托管在 Cloudflare 。
云主机：

Hostdare,一家在漂亮国的，不那么知名的老牌主机商家,配置不重要，线路才是重点。最大带宽 50Mb ，电信双向 CN2 GIA 线路，联通和移动直连，平时 RTT< 200ms ，，高峰 RTT<300ms,高峰期间也很稳定，极少丢包。
云存储：

腾讯云 COS ，作为博客图床使用，因此即使主机在远在米国，国内访问体验也是非常不错的，目前没有配置 CDN 。
X86 主机和 ARM 主机：

homelab 大部分东西关于这部分，放置在家中，7x24 。使用 Proxmox 系统虚拟化，Docker 进程虚拟化。
Let's Encrypt 一个用来申请免费 SSL 证书的互联网服务，借助自动化脚本，第一次配置完成后，后续就不用关注了，包括证书续期，全自动。 [post cid="1396" /]

三：云上部分

云主机有一个固定的公网 IP ，系统 Ubuntu 12 。域名目前由 Cloudflare 托管，在上面自定义 DNS 记录。

Nginx 作为一级反向代理服务器，接受来自用户侧的流量，主要代理 Web 流量，依据 Http 协议中不同 host 字段，即不同域名，转发到后端不同服务。后端部署的服务，例如两个不同类型的博客：

基于 Typecho 平台： https://homelab.samliu.tech

基于 Wordpress 平台： https://blog.samliu.tech

当然还有一些独立的 docker-based 的应用，例如 Letsencrypt,用于自动化处理关于证书的所有事情。对于一些对时延不敏感的应用，则可以部署在另一个后端，'Homelab'本地环境。云主机此时会充当流量转发的角色，基于策略，转发不同流量到‘Homelab’本地环境，可以是 Web 流量，也可以是普通 TCP/UPD 流量。

完成转发任务的组件是一个开源项目 FRP ，它可以基于端口转发 TCP/UDP 流量，也可以基于域名转发 HTTP （ S ）流量，充当 Web 反向代理。在云上部署 FRP server 端，’Homelab‘本地部署 FRP client 端，此时的 FRP server ，对于 web 流量而言，其实也是作为一个二级反向代理，出于证书集中管理和会话建立效率问题考虑，云上主机终结所有 HTTPS 流量，对于去往’Homelab‘的 web 流量，只转发 http 流量，frp tunnel 自身有加密功能，安全性可以保证。

[scode type="yellow"]会话建立效率问题：对于弱网环境，例如丢包或者高时延线路，TCP 三次握手，以及 TLS 1-4 次握手，会严重拉高服务响应时间，表现就是网站打开很慢，基于 UDP 的 HTTP3 ，对此场景完美适配[/scode]

四：云下部分

’Homelab‘环境下的 X86 小鸡，部署免费开源 Proxmox 虚拟化系统，一个 VMWare Vsphere 的替代方案。目前有如下 VM：

Debian 11：主力系统，部署各种应用，大部分也是 docker-based 的应用
OpenMediaVault:一个开源的 NAS 系统
OpenWrt: Bypass GFW
Win10: 图形化工作台

ARM 小鸡，主要用于尝试一些 ARM 应用，当然亦可以部署 ARM 版本的 Proxmox 。

在 Debian VM 上，有一些特殊的基础架构应用，前面提到的 FRP：

FRP client：用于与 FRP server 建立隧道，并充当二级反向代理
NPM(Nginx Proxy Management): 开源的 Nginx 的图形化项目，方便管理配置一些 Nginx 的功能，以及集成一些其他功能，这里它作为三级
反向代理，接受来自 FRP Tunnel 的 http web 流量，然后分发到真正的应用端。FRP 当然也可以直接转发流量到应用端，但是对于需要经常变动的后端应用来说，FRP 管理起来不太方便,NPM 就更容易一些，更完美的方案其实是 Traefik,当部署基于 Docker 的应用时，会自动变更相关反向代理配置，部署即上线。
Next terminal: 这个其实是一个基于 Web 的管理平台，跨平台的管理内网 IT 资产，随时随地
**Wireguard:**下一代 VPN 解决方案，这里也是用于连接内网，便于管理，当然需要安装 wireguard 客户端