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本文是家庭數據中心繫列的基礎篇，掃碼關注“ABC實驗室”微信公衆號（二維碼見文末），可以訂閱本系列後續實踐介紹。
編者語
5G來臨，在信息化大行其道的今天，如何進行家庭數字化升級，構建我們自己的家庭數據中心，是本文探討的話題。
如何搭建和優化家庭寬帶網絡、如何安全存儲個人數據、如何構建豐富的家庭娛樂中心、如何利用家庭數據平臺促進個人成長，一直是困擾當下很多年輕網民特別是開發者的問題，本文作者嘗試通過系列文章回答這些問題。
導引
最近中國移動客服給作者電話，說只要在原有套餐基礎上每個月多加20元，百兆寬帶就可以升級爲千兆寬帶。 這聽起來很誘人，不是嗎？家庭帶寬都可以這麼低價格升級到千兆啦（總共30元/月，座標蘇州)，真是不敢想象。
這幾年國內都在加快電信的基礎設施建設和改造升級（PS: 疫情期間啓動的新基建，數據中心建設也擺在了重點方向）。以前對中國移動寬帶速度慢、體驗不好的刻板印象，在近兩年作者親身對比使用中（作者家中也安裝了電信寬帶）得到了很大改觀。中國移動這幾年在主幹網建設和寬帶新開戶方面，的確是一枝獨秀！
今天引入中移動寬帶千兆升級這個話題，主要想說說在這個光纖入戶、5G商用、萬物互聯的時代，各行各業都在巨大的時代浪潮推動下進行數字化改造和升級，我們私人數據將會呈爆炸式增長而愈發重要，誰先管理並利用好這些寶貴的數據資產，將決定着個人持續成長和家庭的寶貴數字財富累積。因此結合個人的體驗，和大家初步探討下如何構建家庭數據中心這個話題。
概述
目標
首先，我們這裏所指的家挺數據中心概念，既不是指成千上萬臺服務器的大規模互聯網數據中心，也不是大家所說的有幾十臺或上百臺服務器的電信機房，我們這裏所說的家庭數據中心，更多的目標在於“家用”，對家庭進行數字化並對其數據進行系統管理和利用。網上也有家庭數據中心的這個提法，更多集中在數據存儲和媒體中心的功能上。這篇文章也將數據存儲爲家庭數據平臺的核心，但會以家庭數字化升級爲目標，來做做進一步的擴充和增強。
價值
關於構建家庭數據中心，大家第一個想到的問題肯定會問它會帶來哪些好處呢，作者做如下簡要分析：
- 保護好個人和家庭數據，例如：家庭相冊、珍貴視頻、重要文件、娛樂媒體等，這些都是重要的數字資產。舉例來說，等你老了的時候再看看過往的珍貴照片和視頻，回憶一下以前那些崢嶸歲月，那體驗一定很美好！ 雖然雲存儲也能做到這些，但在隱私安全性、網絡速度和擴容成本上都要差一些。
- 提供更豐富的媒體娛樂服務，例如：家庭媒體中心，可以便捷觀看下載的電影、攝影圖片等。
- 擴大信息獲取，這個很好理解，這是牆的消極面。例如：Github網站是我們開發人員需要經常訪問的，但由於牆的原因不是一直能訪問，這是一個敏感話題不便展開，但卻是一個普遍痛點。
- 增強智能家居，現在智能家居設備有很多，什麼智能攝像頭、可視門鈴、智能音響等等，這些設備都需要聯網、聯動和數據管理這些基礎支撐。
- 促進個人成長，如果你是一個IT愛好者，你知道我說什麼。 如果有自己的IT設施和平臺，豈不是比雲服務更可控、成本更低、更具成長性和創新性。即使你不是IT成業人員，只是一個普普通通的網民，你依然可以藉助家庭數據平臺，Own一個，利用它的獨有性、持續性和託管能力，孵化你的數字資產，促進個人、家庭和事業的進步。
挑戰
構建家庭數據中心會如下挑戰：
- 低成本，我相信很多人都不可能投入太多，否則就直接用雲服務了。成本控制在1~2萬元以下是大家還能接受的幅度。
- 低功耗，畢竟平臺一直在線，如果功耗很高，一年電費都傷不起啊！
- 體積小，太大的設備在家裏也沒地方放的。雖然網上也看到國外家庭數據中心規模也不小，但畢竟那隻少數人的個例。
- 低噪音，設備太吵會影響家庭成員學習和休息，那就適得其反了。
- 按需性能，性能不是追求的目標，畢竟家庭使用場景，負載還是很小的。
- 穩定可靠，這點在網上常見的家用方案中比較容易被忽視，但其實只有穩定可靠纔有更大意義和價值，否則只是個玩具而已。
框架
雖然家庭數據中心沒有真正數據中心規模，目標也完全不同，但卻涉及到相同的IT領域。我們知道IT基本內容包括計算、存儲和網絡，家庭數據中心也會涉及到這些方面。因此我們會從家庭的網絡、家用的設備、數據存儲和支撐系統等四個方面給與介紹，整體框架如下圖所示：
需求
結合個人體驗，我覺得家庭數字化常見需求主要包括：寬帶上網、文件存儲、家庭雲盤和媒體中心等幾個部分。
1.寬帶上網
一般家庭基本上都有10個以上的數字終端，而隨着5G和智能家居的推廣和普及，家庭智能化設備會更多。寬帶上網應該是這些家庭設備的基本需求。同時，移動設備還需要無線覆蓋。因此家庭上網普遍存在兩個痛點，一個是無線覆蓋範圍和穩定性不足，另外一個就是上網速度慢了。所以我們在選擇方案的時需要解決這兩個核心問題。
2.文件存儲
文件存儲需求應該是構建家庭數據中心的核心目標了。不管你有沒有意識到，無論是大的高清視頻，還是一個小小合同模板或兒子生日照片，這些數字化的數據都是以文件的形式保存。只是沒有統一可靠的存儲之前，他們在各處散列着。可能在你好久沒打開的舊電腦裏面（不知道還能不能打開）；也可能在你移動優盤裏（不知道丟在哪個抽屜的角落裏）；也可能存在公網雲盤裏面被小心翼翼的保護着，但5G存儲配額好像岌岌可危了。這些散列在各處的個人數字資產，四處割裂着。對待他們，你就像猴子下山一樣的態度，邊走變丟，僅此而已！ 當時間流逝，我們再回頭查找的時候，他們早已消失不見了。
因此，構建家庭數據中心核心，要解決好這些家庭成員數字資產便捷、可靠和可擴展的統一存儲問題。
3.家庭雲盤
家用私有云盤，是文件存儲的便捷服務。我想大家都有用過各種網盤進行電腦、手機和平板的文件保存和同步，例如國外知名的有Dropbox、Google Driver、OneDriver，國內有百度雲盤、騰訊微盤、蘋果的iCloud、電信家庭雲盤等等，這些雲端網盤服務，普遍存在四個核心問題：隱私安全問題、容量限制問題、資費問題和同步速度體驗問題。如果我們自己能夠結合家庭網絡，打造私人云盤，這些問題都可以迎刃而解。
4.媒體中心
家庭媒體中心主要通過構建媒體服務器提供相應服務，例如媒體服務器支持 iTunes 和 UPnP服務，從而手機或平板可以播放媒體服務器存儲的圖片、音樂或視頻等多媒體內容。通過構建自動離線下載服務，增強媒體娛樂功能。坦白說，這塊我用的比較少，但卻是不少4k/8k 發燒友構建家庭數據中心的主要目的。
媒體中心這塊可能還包括多媒體制作，這塊是比較大的專業領域，我們暫時不展開！
選型
接下來談談技術選型，我們從硬件、網絡和系統，三個方面談談技術選型需要考慮的點，以及初步推薦。具體相關詳細操作，我會單獨寫一篇案例來分享實際操作經驗。
硬件
路由器
家用路由器常用的品牌有 NETGEAR 和TP-LINK， 選擇路由器要考慮如下幾點：
- 帶寬，家用核心路由器一般需要有1~3個千兆WAN，4~10個千兆LAN口，支持無線的路由器2.5G/4G融合帶寬在1500M以上。
- 穩定性，路由器應該是家用設備中在線時間最長的核心設備，一般都是7*24 不間斷工作，因此穩定性非常關鍵，品牌品質和散熱性設計是影響穩定性關鍵指標。
- 性能，路由器的性能是另外一個關鍵指標，主要看內存大小和CPU相關指標。
- 可擴展性，體現在LAN口數量、可擴展的WAN數量、系統可定製型（例如支持梅林固件）
家庭住房面積不大可以直接用一臺無線路由器即可，推薦NETGEAR路由器，例如 NETGEAR R7000，NETGEAR 夜鶯路由器價格也不貴、可靠性比TP-LINK無線路由器好。這款NETGEAR R7000還支持刷梅林固件，軟件擴展性比較強。
如果家庭住房面積較大，建議用TP-LINK TL-R479G+加NETGEAR R7000配合使用。TPLINK TL-R479G+是企業級的千兆路由器，非常穩定，功能豐富且價格不貴，總共9個端口，WAN口可以擴展4個，可以做入戶主路由器，進行撥號和核心路由。而NETGEAR R7000可作爲側路由，通過AP模式上聯到主路由，主要提供WiFi熱點和家庭媒體服務器功能。如果WiFi覆蓋不足可以加一個迷你AP作爲補充。
存儲設備
存儲設備選型也有比較多的方案，例如： 路由器外掛移動硬盤方案、迷你主機加大硬盤方案、迷你主機外掛磁盤櫃、獨立NAS存儲等，不同方案優缺點比較如下：
以上四個方案中，方案1成本最低，基本上有NETGEAR路由器，配置一個移動硬盤就可以了。
方案2和方案3類似，需要一定的IT動手能力，方案3在存儲容量上更大。針對大量的冷數據（例如下載的高清電影），方案3有其優勢。
方案4是是NAS網絡存儲方案，除了性價比不高之外，屬於更專業的解決方案。但沒有方案2/3那樣多用途。
主機
主機是家庭數據中心重要的擴展。如果說在家庭數據中心中，網絡是基礎，數據存儲是核心，那麼主機就是靈魂。 有了主機大大擴展了家庭數據平臺的能力。
這些能力包括：
- 可靠的私有家庭雲盤
- 可靠的Web服務託管
- 軟路由和科學的上網
- 網絡爬蟲和資源採集
- 微型技術預演平臺
- 等等其他可部署的IT能力（此處省略1萬言）
在主機硬件和軟件選型方面，結合“家用”的特點，選擇體積小、低功耗、無噪音的迷你主機即可。而系統平臺考慮主機服務特性，可用帶桌面的Linux系統。
在主機硬件選擇方面。高端的可以選擇蘋果公司的Mac Mini、擴展性好的可以選擇Intel公司的NUC、性價比高的可以選擇華碩或華擎的迷你主機。
主機推薦配置，建議內存32G，硬盤 512 SSD系統盤 外加 1T SSD存儲盤（基於Intel NUC NUC8i5BEH 推薦），主機系統採用Ubuntu Desktop 18.0.4 LTS版本
網絡
網絡是家庭數據中心最重要一環，需要解決“速度”和“可靠性”這兩個關鍵問題。
網絡速度
網絡速度包括家庭運營商出口帶寬和內網速度。其中出口帶寬主要受限於寬帶套餐，而家庭內網速度主要取決於路由器、網線和無線WiFi帶寬。家庭內網速度，只要使用合適千兆路由器，基本上很容易做到千兆網速。所以下面說說出口帶寬選型。
出口帶寬最低百兆，這個比較容易達到。基本上電信、聯通和移動提供的寬帶套餐都是百兆起步，但這三家寬帶選擇，對家庭網絡有不小的影響。如下是三家寬帶運營商優缺點比較，供大家參考。
綜上，如果需要構建家庭託管服務，優選電信或者聯通。
可靠性
爲了保障家庭網絡的可靠性，特別是託管服務的可靠性，需要單根寬帶PPPoE多撥或路由器多WAN口融合，這兩個方案都能支持同時獲取多個外網IP地址，以便訪問家庭託管的私有云盤和Web服務，這也是推薦使用電信寬帶和TP-LINK 多WAN口路由器的原因。
系統
有了可靠的網絡、支持的主機和存儲設備後，我們可以構建哪些系統服務呢？ 爲了構建這些系統服務又需要哪些技術支撐，接下來簡單說說這個話題。
外網訪問
家中構建的大部分服務，都系統提供外網訪問的能力，這樣隨時隨地通過手機或電腦獲取家庭數據。所以外網訪問，是基本的前置條件。
要提供外網能力，第一步要有外網IP（這裏是指IPv4, IPv6還沒全面支持)，目前家庭寬帶能提供外網IP的只有部分地區電信和聯通才能提供。如果家庭寬帶不提供外網IP的用戶，只能採用外網穿透方案，不管是購買類似花生殼的內網穿透服務也好，還是自己購買雲主機基於FRP軟件自己搭建也罷，也都能達到外網訪問的目標。只是內網穿透受限於穿透服務提供商的帶寬和付費價位（一般單線穿透帶寬都在1M左右），不是特別經濟的方案。
如果你家寬帶正好提供外網IP，雖然不是固定IP（固定IP屬於企業套餐，需要單獨購買，而且價格不菲），那依然恭喜你：基本上就可以搭建託管服務了。但你需要解決如下2個問題：
- 外網IP不停切換問題，電信寬帶撥號基本上都是48小時重新撥號（可投訴改爲一個月），所以IP在不斷切換，你需要DDNS進行綁定，綁定後會提供一個固定的域名，在寬帶外網IP變化時，DDNS客戶端會把最新的IP更新到固定域名中，而且DDNS服務一般路由器都可以免費提供（例如本文推薦的兩款路由器）。
- 80/443端口不能訪問問題，電信運營商依照國家政策，爲防止個人惡意搭建Web服務，對所有家庭寬帶都屏蔽了80/443對外端口服務。因此，我們託管的Web服務，只能通過第三方進行轉接。這裏必選提到第三方CDN服務的好處，大家可以試試騰訊雲的CDN服務，每月提供10G的免費流量，可以使用非443/80端口進行回源，而且支持回源的主備切換，大大提高了服務的可用性，如果10G流量不夠，可以再對接下不限流量的360CDN或Cloudflare，做進一步增強。這個原本提供的web內容服務，本身就需要CDN加速，使用騰訊CDN還解決80/443端口不能訪問問題，一舉兩得。但這裏作者還是提醒大家，自己搭建的網站還是要做好備案，不做非法業務。
家庭雲盤
解決好外網訪問問題後，我們來聊聊如何搭建家庭雲盤，構建家庭雲盤的軟件比較多。比較流行的有NextCloud、ownCloud、Seafile 和Syncthing等。其中 ownCloud最爲知名，NextCloud是其完善版本，從後臺、網頁、客戶端到各種Office集成，功能都很豐富。而Seafile是中國人開源的軟件，用Python寫的，性能很好，也有App支持。Syncthing比較專一，主要是文件同步。作者家庭雲存儲選擇的是Seafile，備份手機的相冊和同步電腦重要文件，感覺還可以，感謝這些開源項目和開發者。
媒體中心服務
這個功能可以基於NETGEAR路由器或者梅林固件就可以了。可以提供在線播放多媒體內容的服務。後續文章我們再展開！
監控存儲
這個需求不是特別多，可能那些大House用戶吧，哈哈。基本上路由器上集成商業的NVR存儲就可以，如果自己搭建，也可以基於開源軟件來搭。
Web託管
這個也是剛纔提到比較多的內網，做好外網訪問的方案後，使用一套WordPress或其他內容管理系統都可以。WordPress基於插件機制，在內容管理這塊功能非常豐富，值得大家做一個嘗試，據統計互聯網上30%以上的內容網站都使用這WordPress構建。
上網更科學
這個不做展開，你懂得。 用梅林固件或虛擬機跑軟路由（Openwrt/Lede）就可以了。
小結
本文主要介紹了構建家庭數據中心的目標、意義、需求及具體技術選型，接下來會結合具體案例介紹如何構建一個真正的家庭數據平臺，敬請期待！
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