Mendelova univerzita v Brně Provozně ekonomická fakulta
Stavba a konfigurace NAS serveru s možností využití jako HTPC pro nasazení v běžné domácnosti Bakalářská práce
Vedoucí práce: Ing. Petr Halamíček
Jiří Karásek
Brno 2010
zadani
Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vyřešil samostatně s použitím literatury, kterou uvádím v seznamu.
V Brně 17. 5. 2010
....................................................
Rád bych tímto poděkoval vedoucímu bakalářské práce Ing. Petrovi Halamíčkovi za cenné rady a připomínky.
Abstract Jiří Karásek. Building and configuration home NAS server and HTPC in one device. Brno, 2010. This bachelor thesis is devoted to a design computer suitable for using as NAS server and HTPC with very low consumption of electric power. As a part of this thesis selection of proper hardware and configuration of software—operating system GNU/Linux—are described. Also, both performance and power consumption are tested. Current prices of used components and price comparsion with proprietary line products are presented in the end of this thesis.
Abstrakt Jiří Karásek. Stavba a konfigurace domácího NAS serveru a HTPC v jednom přístroji. Brno, 2010. Tato bakalářská práce pojednává o návrhu počítače vhodného pro použití jako NAS server a zároveň HTPC s velmi nízkou spotřebou elektrické energie. Popisuje výběr vhodného hardware a konfiguraci software, konkrétně operačního systému GNU/Linux. Součástí práce jsou i testy výkonu a spotřeby. Závěrem v bakalářské práci najdeme ceny použitých komponent a cenová srovnání s komerčními produkty.
5
OBSAH
Obsah 1 Úvod a cíl práce 1.1 Úvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Cíl práce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8 8 8
2 Teoretický základ 2.1 Server obecně . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Network Attached Storage (NAS) server . . . . . . . 2.3 Home Theatre Personal Computer (HTPC) . . . . . . 2.4 Redundant Array of Independent Disks (RAID) . . . 2.4.1 RAID 0 – stripping . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2 RAID 1 – mirroring . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Kombinace RAID 0 a RAID 1 . . . . . . . . . 2.4.4 RAID 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.5 RAID 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.6 Další typy RAID polí . . . . . . . . . . . . . . 2.4.7 Softwarový versus hardwarový RAID . . . . . 2.5 Operační systém (OS) Linux . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Jádro OS Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2 Projekt GNU . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3 GNU General Public License . . . . . . . . . . 2.5.4 Vzdálený přístup k počítači s OS GNU/Linux 2.6 Formáty audia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.1 MP3 (MPEG-1 Layer III) . . . . . . . . . . . 2.6.2 Formát Ogg Vorbis . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.3 Formáty umožnující prostorový zvuk . . . . . 2.7 Formáty videa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.1 HD video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.2 DVD video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.3 Avi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10 10 10 10 11 11 11 11 12 12 12 13 13 13 13 14 14 15 15 15 15 15 16 16 16
3 Realizace 3.1 Výběr 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.2 Výběr 3.2.1 3.2.2 3.2.3
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
17 17 17 17 18 18 19 19 19 20 23
hardware . . . . . . . . . . . . . Základní deska . . . . . . . . . Pevné disky (HDD) . . . . . . . Operační pamět RAM . . . . . Počítačová skříň . . . . . . . . . Periferie . . . . . . . . . . . . . a konfigurace software . . . . . . Operační systém . . . . . . . . Příprava disků a spuštění RAID Vzdálený přístup . . . . . . . .
. . . . . . . . 1 .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
6
OBSAH
3.3
3.4
3.2.4 Software pro HTPC . . . . . Ovládání . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Bezdrátová klávesnice a myš 3.3.2 Dálkový ovladač . . . . . . . Výkon a spotřeba . . . . . . . . . . 3.4.1 Grafický výkon . . . . . . . 3.4.2 Výkon disků . . . . . . . . . 3.4.3 Zatížení procesoru . . . . . 3.4.4 Spotřeba . . . . . . . . . . . 3.4.5 Hlučnost . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
24 25 25 25 26 26 26 27 28 30
4 Cenová srovnání 32 4.1 Konkurenční (komerční) řešení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.2 Mé řešení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5 Závěr
35
6 Literatura
36
Přílohy
38
A Ukázka konfiguračního souboru smb.conf
39
B Výstup testu měření rychlosti zápisu na disk
40
C Obrázky
41
7
1
1 1.1
ÚVOD A CíL PRÁCE
Úvod a cíl práce Úvod
Počítače se staly nedílnou součástí většiny domácností. Zejména mladá generace používá počítač ne k práci, ale spíše k zábavě. Přehrávání filmů se přesouvá z video a DVD přehrávačů na počítač. Hudba v digitálních formátech opouští běžné CD nosiče a usidluje se na pevných discích počítačů. Fotky z dovolené se stále častěji prohlížejí na počítačových monitorech nebo televizích místo z vázaných alb. Při růstu rozlišení dnešních digitálních fotoaparátů si fotografie ukousnou nemalou část pevných disků v našich počítačích. To vše přináší zvýšené nároky na kapacitu pevných disků. Naštěstí ceny pevných disků v přepočtu na MB stále klesají. S rozšířením počítačů jde ruku v ruce také rozšíření domácích počítačových sítí. Jeden počítač v domácnosti přestává stačit dnešním požadavkům. Stále častěji má počítač každý člen domácnosti a díky rozšiřujícím se malým počítačům jako jsou NetBooky, HandHeldy nebo chytré telefony často nezůstává jen u jednoho počítače na jednoho člena rodiny. S vyšším počtem počítačů tak vzniká potřeba tato zařízení propojit, aby spolu mohla komunikovat, a protože je to dnes velmi jednoduché, děje se to velmi často. Nejběžnější formou domácí počítačové sítě je bezesporu běžný router, který umožní připojit do sítě 4 počítače kabelem, případně další desítky počítačů bezdrátově, a to vše velmi levně a jednoduše bez složitého nastavování. V domácnosti tak vzniká spousta menších uložišť dat, která nejsou všechna přístupná vždy a ve kterých může být značný chaos. Proto vznikla potřeba data ukládat centrálně na síti, aby byla vždy k dispozici a v případě některých dat také co možná nejvíce chráněna vůči jejich ztrátě. Požadavek na centrální uložení dat v síti a typ dat, která na tomto uložišti budou v běžné domácnosti převládat, tedy data multimediální, navozují myšlenku sloučit do jednoho zařízení funkci jak uložiště, tak přehrávače těchto dat. Jedno zařízení tak může nahradit několik domácích spotřebičů a zároveň plnit funkci bezpečného úložiště dat. Díky tomu, že se jedná o počítač, je variabilita a rozšiřitelnost takového zařízení takřka neomezená a díky novým technologiím z poslední doby je toto řešení i velmi ekonomické, a to jak na pořízení, tak na provoz. Na trhu je v této oblasti zatím mezera. Hotová řešení mají stále nedostatky nebo jsou ekonomicky zcela nedostupná. V této práci jsem navrhl a nakonfiguroval zařízení, které je cenově dostupné a kombinuje funkcionalitu úložiště dat i multimediálního přehrávače s možností dalšího rozšíření, a to s ohledem na ekonomičnost provozu i prostorovou nenáročnost.
1.2
Cíl práce
Cílem této práce je navrhnout, sestavit a nakonfigurovat zařízení, které kombinuje funkcionalitu NAS serveru a HTPC (dále jen NAS/HTPC). Předpokládané nasazení tohoto zařízení je běžná domácí síť. Nároky jsou tedy kladeny především na ekono8
1.2
Cíl práce
mičnost. Pořizovací cena by neměla přesáhnout 10 000,– Kč. Velký zřetel je brán i na ekonomičnost provozu. Spotřeba musí být co nejmenší, protože se předpokládá nepřetržitý provoz. • Funkcionalita NAS serveru předpokládá možnost zabezpečení dat proti ztrátě. Zařízení tedy musí mít možnost zapojení disků do RAID pole typu 1. K datům musí být jednoduchý přístup z ostatních počítačů v síti, a to nezávisle na platformě a operačním systému. • Funkce multimediálního přehrávače je funkcí druhotnou. Zařízení musí plynule přehrávat běžné typy multimediálních souborů včetně formátů ve vysoké kvalitě, jako jsou například video soubory ve Full HD rozlišení. Primárně jde o možnost přehrávání multimédií uložených na pevném disku tohoto zařízení. Nesmí ale chybět možnost zařízení doplnit o další hardware umožňující rozšíření na plnohodnotné HTPC, tedy na možnost přehrávaní multimédií nejen z pevného disku, ale i z nosičů jako jsou CD, DVD nebo Blu-Ray, případně zachytávání pozemního digitálního vysílání DVB-T. • Nasazení zařízení v domácnosti klade také specifika na ovládání. Ovládání musí být jednoduché a intuitivní. Běžné funkce jako přehrávání video nebo audio souboru musí být srozumitelné pro každého člena běžné domácnosti od dětí školního věku až po starší rodinné příslušníky. Ostatní funkce již předpokládají základní počítačovou gramotnost. • Posledním dílčím cílem práce je vytvoření ekonomické kalkulace mého řešení a srovnání tohoto řešení s obdobnými komerčními produkty na českém trhu, a to po stránce ekonomické i po stránce funkční. Tedy v čem je lepší případně horší mnou sestavované zařízení oproti nabízeným zařízením v dané cenové kategorii.
9
2
2 2.1
TEORETICKÝ ZÁKLAD
Teoretický základ Server obecně
Server dle wikipedie [17] je v informatice obecné označení pro počítač, který poskytuje nějaké služby nebo počítačový program, který tyto služby realizuje. V unixových systémech je označován jako démon (anglicky daemon), v Microsoft Windows pak jako služba (anglicky service). Služby server poskytuje klientům, což označujeme jako model klient-server. Služby mohou být nabízeny v rámci jednoho počítače (lokálně) nebo více počítačům pomocí počítačové sítě (síťové služby). Lokální službou může být například obsluha připojené tiskárny, správa automatických aktualizací a podobně. Služby, které server poskytuje v lokální síti (LAN) mohou být například sdílení disků, tiskáren nebo schopnost ověřit uživatele podle jména a hesla (autentizace). Ve větších sítích, jako je Internet, servery uchovávají a nabízejí webové stránky a poskytují další služby (DNS, e-mail atd.). Softwarový server (démon, služba) s klientem komunikuje pomocí definovaného protokolu (SMB pro sdílení disků a tiskáren ve Windows, HTTP pro webový server a podobně). Podle toho, jestli je server vyhrazen jen pro poskytování služeb, nebo může sloužit i uživatelům, servery rozlišujeme na: • dedikovaný – vyhrazený pro speciální účely, bez přímého přístupu uživatelů • nededikovaný – server slouží uživateli zároveň jako obyčejný počítač
2.2
Network Attached Storage (NAS) server
Doslovný překlad „datové úložiště na sítiÿ je dle wikipedie [14] datové úložiště připojené k místní síti LAN. NAS úložištěm může být server nebo dedikované zařízení, které obsahuje jeden nebo více disků. Výhodou NAS úložiště je jednoduchost konfigurace a sdílení dat v síti, kdy není potřeba nastavovat sdílení disků a přístupová práva, jako je tomu při použití běžného PC, jakožto prostředku pro síťovou práci s daty. NAS server s více disky obvykle umožňuje zapojení disků do softwarového RAID pole a vyznačuje se příznivou spotřebou a kompaktní velikostí v závislosti na počtu disků. NAS servery poskytují často i další služby jako jsou http server, print server, FTP server nebo Bittorrent server. Nastavení služeb býva realizováno formou webového rozhraní.
2.3
Home Theatre Personal Computer (HTPC)
Někdy též označován jako Media Center PC. Dle definice wikipedie [13] je to obvykle výkonný počítač speciálně určený pro multimediální aplikace. Nahrazuje běžné zařízení obývacího pokoje jako jsou DVD přehrávače a rekordéry, rádia, CD přehrávače, přijímače televizního a satelitního vysílání. Jako součást obývacího pokoje je obvykle v designové skříni imitující vzhled audio nebo video zařízení, důraz je kladen na jeho nízkou hlučnost a je možné jej ovládat přes dálkové ovládání nebo bezdrátovou klávesnici. 10
2.4
2.4
Redundant Array of Independent Disks (RAID)
Redundant Array of Independent Disks (RAID)
V českém překladu „vícenásobné diskové pole nezávislých diskůÿ dříve Redundant Array of Inexpensive Disks – „vícenásobné diskové pole levných diskůÿ jsou dle wikipedie [16] typy diskových řadičů nebo speciálního software, které zabezpečují pomocí určitých speciálních funkcí koordinovanou práci dvou nebo více fyzických diskových jednotek. Zvyšuje se tak výkon a odolnost vůči chybám nebo ztrátě dat v závislosti na typu těchto polí. Typů existuje více, v praxi se využívají především tři základní – RAID 0, RAID 1 a RAID 5, případně jejich kombinace (zejména RAID 1+0). Typy RAID definované dle wikipedie [16] najdete v následujících pěti podkapitolách textu. 2.4.1
RAID 0 – stripping
Data jsou ukládána na disky prokládaně. To znamená, že soubor je rozdělen na menší části (bloky) a každá část je ukládána střídavě na všechny disky. Diskové pole se tak jeví jako jeden velký disk. Není odolný vůči chybám. Porucha jednoho disku znamená ztrátu všech dat v diskovém poli, protože jeden soubor je na více fyzických discích. Tento typ RAID pole může zrychlit čtení i zápis větších souborů, protože je možné zároveň číst (zapisovat) jeden blok z jednoho disku a následující blok z jiného disku. Zrychlení čtení by mělo být teoreticky menší, než v případě RAID 1, avšak při reálném použití je čtení i zápis v režimu RAID 0 výrazně rychlejší než v režimu RAID 1. Výkonnostní nárůst při sekvenčním čtení bývá v domácích podmínkách kolem 50 % (tj. při použití dvou disků se sekvenčním čtením 100 MB/s bude mít diskové pole rychlost čtení (obvykle) přibližně 150 MB/s). Zvýšení o 50 % samozřejmě neznamená o polovinu vyšší výkon, jelikož zapojení do RAID 0 nesnižuje přístupovou dobu. 2.4.2
RAID 1 – mirroring
Nejjednodušší ale poměrně efektivní ochrana dat. Provádí se zrcadlení neboli mirroring obsahu disků. Obsah se současně zaznamenává na dva disky. V případě výpadku jednoho disku se pracuje s kopií, která je ihned k dispozici. Podobná technika může být uplatněna o úroveň výše, kdy jsou použity dva samostatné řadiče. Tato technika se nazývá duplexing a je odolná i proti výpadku řadiče. Výrazně se zvyšuje rychlost čtení, protože čteme zároveň z několika disků najednou. Zápis může být pomalejší, protože se ukládají stejná data na dva disky. Tato technika výrazně zvyšuje bezpečnost dat proti ztrátě způsobené poruchou hardware, nevýhodou je potřeba dvojnásobné diskové kapacity. 2.4.3
Kombinace RAID 0 a RAID 1
• RAID 0+1 je kombinací RAID 0 a RAID 1. Data jsou uložena prokládaně (striping) na dva disky(A, B) a zárověň na další dva disky (C, D). Získáme
11
2.4
Redundant Array of Independent Disks (RAID)
tak dva logické disky AB, CD, které mají redundantní obsah. (Máme-li soubor, který se při stripování rozdělí na dvě poloviny, první část souboru je uložena na disku A a C, druhá je uložena na disku B a D) Výhodou tohoto způsobu je, že nejen rozkládáme zátěž mezi více disků při čtení a zápisu, ale data jsou také uložena redundantně, takže se dají po chybě snadno obnovit. Mezi nevýhody patří využití pouze 50 % celkové diskové kapacity, a při výpadku jednoho ze čtyř disků ztrácíme redundantnost dat. • RAID 1+0 je kombinací RAID 0 a RAID 1, ale postup je obrácený. Stejná data jsou uložena na disk A, B, poté na disk C, D. Získáme tak dva logické disky AB, CD, na nichž jsou data uložena prokládaně. (Máme-li soubor, který se při prokládání rozdělí na dvě poloviny, první část souboru je na disku A a B, druhá část je na disku C a D, na rozdíl od RAID 0+1) Výhody jsou podobné RAID 0+1, navíc je RAID 1+0 odolnější proti výpadku více disků a po chybě je obnova dat mnohem rychlejší. Nevýhodou je opět využití pouze 50 % kapacity disků. 2.4.4
RAID 3
Je použito N+1 stejných disků. Na N disků jsou ukládána data a na poslední disk je uložen exkluzivní OR – XOR (parita) těchto dat. Při výpadku paritního disku jsou data zachována, při výpadku libovolného jiného disku je možno z ostatních disků spolu s paritním diskem ztracená data zrekonstruovat. Výhodou je potřeba jen jednoho disku navíc, současně se zkracuje doba odpovědi. Nevýhodou je, že paritní disk je takzvaný bottle neck, neboli problémové místo systému, a je vytížen při zápisu na jakýkoliv jiný disk. Proto lze očekávat i jeho vyšší opotřebení a tím i nižší spolehlivost. 2.4.5
RAID 5
Velmi podobné RAID 3, ale odstraňuje problém s přetíženým paritním diskem, neboť jsou paritní data uložena střídavě na všech discích, ne pouze na jednom. Výhodou je, že jen jeden disk (i když pokaždé jiný) obsahuje redundantní informace a opět se dá využít paralelního přístupu k diskům, čímž se zkrátí doba odpovědi. Nevýhodou RAID 5 je pomalejší zápis. 2.4.6
Další typy RAID polí
Existují dalších pole, z těch standardních např. RAID 2, RAID 4 nebo RAID 6 a další nestandardní jako jsou např. RAID 7, RAID 10, RAID 30 nebo RAID 50. Tyto typy RAID polí se nepoužívají příliš často, a proto je ani já nebudu v této práci podrobněji popisovat.
12
2.5
2.4.7
Operační systém (OS) Linux
Softwarový versus hardwarový RAID
Mezi softwarovým a hardwarovým RAID řadičem je velký rozdíl. Softwarový RAID budu používat i v mém NAS/HTPC, jedná se o RAID, který je plně v kompetenci jádra operačního systému. Nevyžaduje žádný další hardware. Výhodou softwarového RAID řadiče je právě tato nezávislost na hardware, tedy pokud dojde k poruše HW řadiče, může být problém získat z disků data. Další výhodou jsou široké možnosti nastavení, alespoň co se týká softwarového RAIDu postaveného na jádru operačního systému Linux. Nevýhodou softwarového RAIDu jsou zvýšené nároky na výpočetní výkon procesoru počítače. Naproti tomu hardwarový RAID je sofistikované zařízení ve formě rozšiřující počítačové karty (např. pro PCI slot), které obsahuje vlastní pamět, procesor a obslužné kódy pro chod RAID pole. Takováto karta již nespotřebovává další výkon hlavního procesoru počítače. Hardwarové RAID řadiče se používají především v serverech vyšších kategorií a ceny těchto řadičů se pohybují přibližně od 10 000,- Kč. Na většině dnešních počítačových základních desek najdeme RAID řadič. Není to ovšem RAID řadič hardwarový, ale softwarový. Ke svému chodu využívá procesor počítače a většinou potřebuje ke svému chodu ovladač pro Microsoft Windows. Některé RAID řadiče na deskách mají XOR čítačku, což může odlehčit procesoru při použití RAID 3, 5 a dalších od nich odvozených. Tyto softwarové RAID řadiče ztrácí svou výhodu nezávislosti na hardware, ale s hardwarovými řadiči se nemohou srovnávat. Takový RAID řadič je i na základní desce použité pro mnou sestavovaný NAS/HTPC. Pokud používáme OS GNU/Linux, je rozumnější volbou použít namísto takového pseudo řadiče osvědčený softwarový RAID Linuxu, což je cesta, kterou jsem se vydal i já při konfiguraci mého NAS/HTPC.
2.5
Operační systém (OS) Linux
Mnou sestavovaný NAS/HTPC server bude realizován na operačním systému Linux. Obecně je jako Linux označována nějaká linuxová distribuce obsahující vlastní jádro OS a programové vybavení. Více o Linuxu se dozvíte v následujícím textu. 2.5.1
Jádro OS Linux
OS Linux je ve skutečnosti pouze jádro systému, jehož původním autorem je fin Linus Torvalds. Dnes je vyvíjeno stovkami programátorů po celém světě a Linus Torvalds dohlíži pouze na změny týkající se poslední verze jádra. Jádro Linux podporuje širokou škálu procesorových platforem i hardwaru a úspěšně konkuruje komerčním UNIXovým systémům. 2.5.2
Projekt GNU
Zkratka GNU znamená GNU’s Not Unix, tedy v překladu „GNU Není Unixÿ. Tento projek založil programátor Richard Stallman a jeho cílem bylo vytvoření svobodného 13
2.5
Operační systém (OS) Linux
operačního systému. Většinu součástí dnešních Linuxů, tedy operačních systému s jádrem Linux tvoří přávě software, který byl v rámci projektu GNU vytvořen. Takovýto operační systém by se měl správně označovat GNU/Linux. 2.5.3
GNU General Public License
Je licence vytvořená v rámci GNU projektu, pod kterou jsou distribuovány nejdůležitější součásti OS GNU/Linux jako je jádro Linux nebo překladač gcc. Například na serveru otevřeného software sourceforge.NET [8] bylo v roce 2003 přes 71 % softwaru právě pod touto licencí. Je to jedna z tzv. copyleft licencí [12], která je založená na principu, že pokud vytvoříme odvozené dílo z díla původního, nové dílo musí být šířeno pod stejnou copyleft licencí. To samozřejmě předpokládá otevřenost zdrojových kódů, což je jeden z nejdpodstatnějších rysů a zároveň výhod těchto licencí. 2.5.4
Vzdálený přístup k počítači s OS GNU/Linux
• SSH – je nástroj pro vzdálený přístup k terminálu počítače v rámci počítačové sítě. Je to nástupce dnes již málo používaného nástroje telnet, který nebyl zabezpečený žádným šifrováním a posílal přihlašovací údaje v čitelné formě. Především s nástupem internetu vyvstala potřeba větší bezpečnosti, a proto vzniklo SSH, které veškerou komunikaci šifruje. • Samba – pro vzdálený přístup k mému NAS/HTPC budu kromě běžného SSH používat také Sambu. Samba je dle wikipedie [10] svobodná implementace síťového protokolu SMB (Server Message Block, někdy též nazývaný NetBIOS), používaného především pro vzdálený přístup k souborům (sdílení) v systémech Microsoft Windows. Samba je distribuována pod licencí GNU General Public License. V současné verzi 3 neposkytuje Samba pouze služby pro sdílení souborů a tiskových služeb pro klienty systému Windows, ale lze ji například využít pro integraci do domény Windows, buď jako primární doménový řadič (Primary Domain Controller – PDC) nebo jako běžného člena v doméně. Může být také součástí domény Active Directory. Samba byla původně vyvinuta pro systém UNIX Andrewem Tridgellem, nyní běží na většině UNIXových systémů, které zahrnují GNU/Linux, Solaris, BSD, Mac OS X (od verze 10.2 je součástí OS X pro pracovní stanice – workstation) a jiné. • Virtual Network Computing (VNC) – je dle wikipedie [11] grafický program, který umožňuje vzdálené připojení ke grafickému uživatelskému rozhraní pomocí počítačové sítě. VNC pracuje jako klient-server, kde server vytváří grafickou plochu v operační paměti počítače a komunikuje přes síť s klientem, který plochu zobrazuje uživateli (většinou na jiném počítači). Pro komunikaci se používá protokol RFB (anglicky remote framebuffer), jehož cílem je minimalizovat objem přenášených dat mezi klientem a serverem a umožnit tak komunikaci i přes pomalejší datové linky (např. přes Internet).
14
2.6
2.6
Formáty audia
Formáty audia
Formáty audia, myšleno ve světě počítačů, jsou formáty souborů, které uchovávají audio data. Existují dva způsoby ukládání audio dat, buď jako kontejner, který je jakási slupka, která může obsahovat různé audio (video) streamy, nebo jako elementární stream. Nejpoužívanější formáty najdete v následujícím textu. 2.6.1
MP3 (MPEG-1 Layer III)
MP3 je formát ztrátové komprese zvukových souborů založený na kompresním algoritmu MPEG (Motion Picture Experts Group). Při zachování poměrně vysoké kvality umožňuje zmenšit velikost hudebních souborů v CD kvalitě přibližně na desetinu, u mluveného slova však dává výrazně horší výsledky. Formát MP3 se stal oblíbeným pro uchovávání a přehrávání hudby na počítačích, vyrábí se i stolní a přenosné přehrávače tohoto formátu. 2.6.2
Formát Ogg Vorbis
Ogg je kontejnerový formát. Vlastní audio nebo video zakódované kodekem je uloženo uvnitř Ogg kontejneru. Ogg kontejnery mohou obsahovat streamy zakódované vícenásobnými kodeky, například, audio nebo video soubor může obsahovat data zakódovaná audio kodekem i video kodekem. Formát Ogg může uložit audio a video v různých formátech (jako MPEG-4, MP3 a jiných). V rámci Ogg existuje několik audio i video formátů, a to jak ztrátových, tak bezztrátových. Nejčastěji používaným je ztrátový audio kodek Ogg Vorbis pro ukládání ve střední až vysoké úrovni proměnného bitratu (16 500 kbit/s/kanál). Panuje obecný názor mezi odborníky v audio oblasti, že Ogg Vorbis formát dosahuje při stejné velikosti souboru lepšího výsledku než formát MP3. 2.6.3
Formáty umožnující prostorový zvuk
S příchodem DVD se začaly používat kodeky AC3 a DTS podporující vícekanálový zvuk. Od AC3 se pomalu upouští a stále více se používá novější DTS formát. S příchodem HD formátu vznikly i modejnější audio kodeky jako např. Dolby True HD nebo DTS-HD Master Audio používaný Blu-ray disky
2.7
Formáty videa
Video formáty jsou ve světě počítačů formáty souborů, které uchovávají video a často i zvuková data. Jedná se převážně o kontejnerové formáty, tedy formáty, které obsahují více audio a video streamů viz. kapitola 2.6. Formáty audia. Nejpoužívanější naleznete v nasledujícím textu.
15
2.7
2.7.1
Formáty videa
HD video
Video v High Definition, tedy vysokém rozlišení, je standardně v rozlišení 1280×720 nebo 1920×1080 také označovaném jako Full HD. Distribuuje se na nosičích Blu-ray (případně HD-DVD, který se komerčně neujal). Na discích počítačů ho nejčastěji najdeme jako soubor s koncovkou mkv, což je opět pouze kontejnerový formát, který může obsahovat prakticky libovolné video a audio kodeky. Nejčastěji HD video používá video kodeky H.264 a VC-1, což jsou kodeky, které můžeme najít přímo na Blu-ray nosičích a které jsou připravené i pro vyšší rozlišení než je Full HD. 2.7.2
DVD video
Na DVD je obraz uložen jako série snímků s rozlišením 720×576 bodů ve standardu PAL, resp. 720×480 bodů ve standardu NTSC. Ke kompresi obrazu se používá standard MPEG-2, což je kódování, které používá i české digitální pozemní vysílání. 2.7.3
Avi
Opět kontejner, který nejčastěji obsahuje video kodeky DivX nebo jejich otevřenou podporu XviD v kombinaci se zvukovým kodekem MP3. Umožňuje dokonce ukládání HD videa s omezením datového toku do 20 Mb/s (kodek DivX HD). Tento kontejner je dnes již zastaralý, jeho obliba ale příliš neklesá kvůli jeho širokému rozšíření na internetu i díky podpoře v hardwarových přehrávačích.
16
3
3
REALIZACE
Realizace
V této kapitole popíši jaký hardware a software jsem použil pro vlastní realizaci mého NAS/HTPC včetně několika postupů konfigurace software. Na závěr uvedu několik testů výkonu a spotřebu NAS/HTPC při různých jeho činnostech.
3.1
Výběr hardware
Při výběru hardware pro budoucí NAS/HTPC jsem kladl důraz především na nízkou cenu, dostatečný výkon pro účely HTPC a na maximální ekonomičnost provozu. Jednotlivé komponenty, které jsem použil na stavbu NAS/HTPC najdete v následujících kapitolách včetně jejich stručného popisu. 3.1.1
Základní deska
Zotac IONITX-D-E je základní deska formátu mini-ITX, která je velmi kompaktní a na trhu je velký výběr jak základních desek, tak skříní pro ně. Existují i menší formáty desek, nano-ITX a pico-ITX, ale ty jsou již pro mé účely příliš malé. Základní deska, kterou jsem vybral je osazena integrovaným procesorem Atom N330, což je dvoujádrový procesor známý z NetBooků. Takt jádra procesoru je 1,6 GHz, který má spotřebu pouhé 4 W na jádro. Jeho výkon je velmi malý, hodí se pro nenáročné kancelářské aplikace a internet. Tento procesor sám o sobě nedokáže přehrávat video ve vysokém rozlišení. O to se stará další integrovaná komponenta, grafický chipset Intel ION, který je přímo vytvořen pro přehrávání videa ve vysokém rozlišení a který je určen do noteboků, vyznačuje se tedy opět velmi nízkou spotřebou. Tato deska je dobře vybavena, má integrovanou WiFi kartu podporující protokol 802.11n, Gigabit Ethernet, VGA, DVI i HDMI porty pro výstup na monitor i moderní televizi. USB portů verze 2.0 obsahuje šest na zadním panelu (fotku panelu najdete v příloze C na obrázku 8) a umožňuje vyvést další čtyři přímo z desky. Chlazení chipu procesoru i grafického chipu je realizováno jedním velkým pasivním chladičem a volitelně i tichým ventilátorem, který je součástí balení. 3.1.2
Pevné disky (HDD)
Počítač, jež bude plnit funkci NAS serveru a HTPC, nepotřebuje příliš výkonné disky. Při výběru jsem proto kladl důraz především na tichý chod disků a nízkou spotřebu. Na trhu jsou dva kandidáti, které bylo možné použít. Prvním z nich jsou disky Western Digital s názvem Caviar Green, druhým je disk Samsung EcoGreen F2. Oba disky mají velmi podobné vlastnosti. Jejich otáčky jsou sníženy na 5200 ot./min. a mají velmi nízkou spotřebu. Disky EcoGreen jsou však levnější a tišší, než Caviar Green a navíc disky Caviar Green měli v době nákupu chybu firmware, která způsobovala vysokou poruchovost v OS Linux. Volba tedy padla na disk Samsung EcoGreen F2. Co se týče velikosti, zvolil jsem 2×500 GB Samsung EcoGreen F2. Velikost samozřejmě může být i větší, to záleží na konkrétních 17
3.1
Výběr hardware
požadavcích uživatelů. Pokud ale uživatel nepotřebuje větší kapacitu ihned, je rozumnější koupit menší disky a větší pořídit až ve chvíli, kdy to bude potřeba. Ceny disků klesají velmi rychle a není rozumné disky předimenzovat. Pokud počítáme se zapojením disků do RAID, je dobré koupit disky různých výrobců. Při koupi stejných disků hrozí riziko, že dojde k poruše obou disků ve stejný čas. Díky tomu, že jsou na trhu pouze dva disky s nízkou spotřebou a jeden z nich měl v době nákupu komponent potíže s OS GNU/Linux, byl jsem nucen koupit dva disky od stejného výrobce. Pro minimalizaci rizika jsem disky koupil s časovým odstupem a zkontroloval, zda nejsou ze stejné série. 3.1.3
Operační pamět RAM
Volba operační paměti padla na značku Zeppelin 2×1 GB DDR2 s doživotní zárukou a hliníkovým chladičem. Kapacita 2 GB je pro účely tohoto projektu mírně nadhodnocená, ale tyto paměti nejsou drahé a celkový rozpočet neohrozí. Pasivní chlazení pamětí je v tomto případě na místě, protože malá skříň neumožňuje kvalitní cirkulaci vzduchu a teplota ve skříni bude pravděpodobně vyšší než u běžných počítačů typu tower1 . Výhodou dvou menších modulů namísto jednoho většího je mírně vyšší výkon, protože se využije duální řadič paměti. Nevýhodou je mírně vyšší spotřeba druhého modulu. Rozdíl v obou variantách je minimální. 3.1.4
Počítačová skříň
Počítačová skříň, zdánlivě nejméně podstatná komponenta, se ukázala být pro výběr nejsložitější. Na trhu existuje několik skupin počítačových skříní. První z nich jsou běžné tower nebo desktop2 skříně, které nejsou vhodné rozměry ani designem a do kterých nelze umístit desku formátu mini-ITX. Další jsou skříně určené speciálně pro HTPC, které většinou nepodporují formát desky mini-ITX, mají sice luxusní vzhled, ale jsou příliš drahé a poměrně velké. Poslední skupinou jsou skříně přímo určené pro mini-ITX desky. Mezi těmito skříněmi je široký výběr designů v různých cenových relacích. Jsou malé a hodí se pro naše účely. Jediný problém těchto skříní je nemožnost umístit v nich dva disky standardní velikosti 3,5". Jedinou vyjímkou, kterou jsem nalezl na českém trhu a kterou jsem nakonec i použil, je skříň INWIN INBM-639 ITX 120 W, kde je možnost volby mezi umístěním jednoho disku 3,5" a jedné 5 1/4" mechaniky nebo dvou disků 3,5" a jedné slim mechaniky. Design je čistě subjektivní záležitostí, ale skříň INWIN INBM-639 ITX je dle mého názoru poměrně pěkně zpracovaná viz. fotky v příloze C). Přední kryt je sice plastový, ne kovový, jako je tomu u některých luxusních skříní pro HTPC, ale tomu odpovídá také nízká cena skříně. Pokud by se tato skříň nehodila do interiéru obývacícho pokoje, je možné ji celou umístit do nábytkové skříňky, protože má velmi kompaktní rozměry 264×112×230 mm. Skříň je možno položit jak naležato, tak po1 2
Počítačová skřín stojící „nastojatoÿ. Počítačová skřín stojící „naležatoÿ.
18
3.2
Výběr a konfigurace software
stavit jako tower. Součástí skříně je i 120 W zdroj, který je plně dostačující. Skříň INWIN INBM-639 ITX 120 W je chlazena jedním 80 mm ventilátorem, který je pro použití v obývacím pokoji příliš hlučný a bylo jej třeba vyměnit za nový. 3.1.5
Periferie
Periferie jako jsou klávesnice a myš nezahrnuji do kalkulace. Dnes je možné pořídit kombinaci bezdrátové klávesnice s myší nebo bezdrátové klávesnice s dálkovým ovladačem. Ceny těchto setů se velmi liší podle značky, kvality a přidaných funkcí. Pokud bychom zvolili nejlevnější variantu, lze pořídit levnou bezdrátovou klavesnici s myší a k ní dokoupit samostatné IR čidlo nebo set čidla a dálkového ovladače. Více informací najdete v kapitole 3.3 Ovládání.
3.2 3.2.1
Výběr a konfigurace software Operační systém
Co se týče NAS serveru, nejsou kladeny žádné speciální požadavky na softwarové vybavení, které by fungovalo jen pod určitým operačním systémem. Softwaru pro HTPC je v dnešní době mnoho, dostupných na platformě Microsoft Windows i Unix/Linux. Je tedy možné použít libovolný operační systém. V mém případě padla volba na GNU/Linux, a to z mnoha důvodů. • Prvním z důvodů je cena Linuxu. Většina linuxových distribucí je zcela zdarma oproti tisícům vynaloženým na nákup operačního systému od firmy Microsoft. • Použití Linuxu také podporuje fakt, že jde o serverový počítač, na který se Linux hodí více než Microsoft Windows. Linux a obecně unixové systémy jsou svým určením na servery přímo určeny. V případě operačního systému od Microsoftu bychom museli připlatit další tísíce za serverovou verzi operačního systému. • Neopomenutelnou výhodou OS GNU/Linux je také bezpečnost. Není třeba investovat další náklady na antivirový a antispywarový software, protože na unixových operačních systémech se viry a spyware skoro nevyskytují, a pokud je systém dobře nastaven, nemůže ho stejně takový škodlivý software ohrozit. • Linux je možné přizpůsobit pro konkrétní hardware, zvolit z mnoha grafických nadstaveb, a tím zrychlit chod celého systému. To je důležité zvláště u procesoru Intel Atom, který není příliš výkonný. Nevýhodou OS GNU/Linux byla nedokonalá podpora hardwarové akcelerace grafických karet. U karet jiných značek než nVidia tento problém stále do jisté míry přetrvává, naštěstí grafická karta použitá v této sestavě je značky nVidia a její podpora je bezproblémová. • Existují desítky linuxových distribucí včetně tzv. live distribucí, které je možné vyzkoušet bez instalace. Některé z těchto distribucí jsou vytvořené přímo pro použítí na HTPC díky čemuž je možné si udělat představu o tom, jak bude HTPC fungovat. Jednou z těchto distribucí je i Sabayon. Tato distribuce je live s možností instalace na disk. Při bootování z instalačního média lze zvolit, zda chceme spustit přímo software pro HTPC nebo zda chceme po naběhnutí OS 19
3.2
Výběr a konfigurace software
spustit desktopové prostředí. Během 15 minut můžeme Sabayon nainstalovat na pevný disk počítače. Celý proces je velmi jednoduchý a zvládne ho i uživatel, který s Linuxem nemá zkušenosti. Pro potřeby mého projektu jsem zvolil distribuci Arch Linux. Tato distribuce není ničím vhodnější než distribuce jiné. Důležitý při výběru distribuce pro mě byl balíčkovací systém s pohodlnou automatickou aktualizací a velkým množstvím balíků, což tato distribuce splňuje. Oproti mnohým jiným distribucím jsou balíky preloženy pro architekturu i686 místo základní i383, což se může příznivě projevit ve výkonu, i když jen minimálně. Distribuce Arch Linux se snaží o co největší aktuálnost software, což je většinou přínosné, ale ne vždy. Hrozí větší riziko chyby. Pokud nějaká chyba nastane a něco přestane fungovat, většinou se velmi brzy objeví opravná aktualizace. Tato situace bohužel nastala i u mě. Vyskytl se bug, který způsobil, že se chybně získaly informace o rozlišení monitoru a nebylo možné použít ani manuálně nastavené rozlišení. Tento bug je pravděpodobně již dávno opraven, ale protože by mě zdržoval v psaní této práce, rozhodl jsem se rychle nainstalovat jinou distribuci GNU/Linuxu a tou byl Sabayon Linux. Jak jsem již psal v odstavci výše, instalace funkčního systému je velmi rychlá, není třeba nic nastavovat. Poté co bude můj NAS/HTPC po softwarové stránce ve stavu, ve kterém již nebude potřeba nic měnit, můžu vypnout automatické aktualizace a systém bude fungovat dál v nezměněné podobě. V případě, že NAS/HTPC bude přístupný z nedůvěryhodné sítě, tedy např. z internetu, je rozumné nechat zapnuté bezpečnostní aktualizace. Tak se můžu vyvarovat situace nečekaných bugů. Jiné řešení je použít distribuci GNU/Linuxu, která jde cestou maximální stability na úkor nejnovějšího software. Asi nejpoužívanější distribuce tohoto ražení je Debian Linux ve verzi stable. Tato distribuce je často používaná na servery a znám spoustu odborníku z oblasti sítí, kteří Debian Linux stable preferují. Část této práce byla řešena na linuxové distribuci Arch Linux a část na Sabayon Linux. Každá část této práce, vztahující se k jednomu tématu, byla řešena celá na jedné z distribucí. Nikdy nenastala situace, že by část jednoho uceleného tématu byla řešena na jedné distribuci a část na distibuci jiné na úkor kvality výstupů v této práci obsažených. 3.2.2
Příprava disků a spuštění RAID 1
Výhodou softwarového raidu je možnost zapojit do raidu pouze část disku. Toho využiji i v tomto případě. Některé části disku budou zrcadleny pro větší bezpečnost dat na nich uložených a některé části budou mimo pole raid, protože data na ně nahrávaná nebudou důležitá nebo budou nahraditelná. Díky tomu budeme mít mnohem více prostoru, než kdybychom použili zrcadlení na celý disk a ztratili tak 50% kapacity. Rozdělení disků můžete vidět ve výstupu příkazu fdisk -l na prvním z disků /dev/sda, který najdete na obrázku 1. Druhý disk /dev/sdb je rozdělen stejným způsobem. První oddíly /dev/sda1 a /dev/sda2 jsou vyhrazeny pro odkládací pro20
3.2 Device Boot /dev/sda1 /dev/sda2 /dev/sda5 /dev/sda6 /dev/sda7
Start 1 98 98 2530 26845
End 97 60801 2529 26844 60801
Blocks Id 779121 487604880 19535008+ 195310206 272759571
Výběr a konfigurace software
System 82 Linux swap / Solaris 5 Extended fd Linux raid autodetect fd Linux raid autodetect 83 Linux
Obrázek 1: Výpis příkazu fdisk -l /dev/sda. stor swap. Začátek disku blíže ke středu ploten je vždy rychlejší, proto jsem na něj umístil právě swap oddíly. Tím, že je na každém disku jeden oddíl a používají se současně, má to podobný efekt jako Stripping. Velikost swapu se obvykle doporučuje jako dvojnásobek velikosti RAM. V našem případě by to znamenalo 4 GB zbytečně zabraného prostoru, protože máme v systému dostatek paměti. Jediný nedostatek při menším swapu může v našem případě zapříčinit nemožnost uspání počítače na disk (suspend to disk), ale uspání počítače do RAM možné bude. Zvolil jsem velikost 800 MB na každém disku. Druhý oddíly /dev/sda5 a /dev/sdb5 o velikosti 19 GB bude v RAID typu 1 a bude obsahovat kořenový adresář se systémem. Třetí oddíl /dev/sda6 a /dev/sdb6 o velikosti 184 GB bude opět v RAID typu 1 připojený do adresáře /mirror a bude učen pro zálohy a důležitá data. Oddíl /dev/sda7 a /dev/sdb7 budou připojeny do adresářů /data1 a /data2 a nebudou zařazeny do žádného RAID pole. Jejich společná velikost je 514 GB. Celkově tedy v systému bude dostatečně velká oblast pro operační systém a skoro 700 GB prostoru pro ukládání dat. RAID můžeme vytvořit ještě před instalací OS z nějakého live CD GNU/Linux nebo po instalaci OS, jako tomu bylo v mém případě. Druhý zmiňovaný postup je mírně časově náročnější, nicméně jsem jej chtěl ozřejmit čtenářům této práce. Najdete ho ve zbytku této kapitoly. Pomocí příkazu mdadm vytvoříme RAID pole. Při vytváření použijeme několik parametrů, nejdůležitější jsou -l, level který nám určtý typ raid pole, v našem případě -l 1 je mirroring. Další parametr -n, raid-devices značí, kolik disků v poli bude. Parametr -c, chunk určí velikost bloku. Implicitní velikost bloku je 64 kB. Systém je nainstalovaný na oddílu /dev/sda5. RAID budeme vytvářet na prázdném oddílu /dev/sdb6. Na dalším oddílu /dev/sda6 nejsou data a proto nezáleží na tom, který použijeme. mdadm --create /dev/md0 -c 128 -l 1 -n 2 /dev/sdb5 missing mdadm --create /dev/md1 -c 128 -l 1 -n 2 /dev/sdb6 missing
Následuje vytvoření souborových systémů3 . Pro oddíl s OS jsem zvolil reiserfs (mkfs.reiserfs), se kterým mám dobré osobní zkušenosti a který má zajímavou vlastnost, a to uložení souborů do struktury B+ stromu. Toto uložení přibližuje souborový systém k databázovému systému a dosahuje nejlepších výsledků při práci s malými soubory, což se velmi hodí právě pro systémový oddíl, kde je malých souborů mnoho. 3
Souborový systém určuje, jakým způsobem jsou uložena data na pevném disku počítače nebo jiném médiu.
21
3.2
Výběr a konfigurace software
Reiserfs také šetří místo, protože dokáže do jednoho bloku uložit konec více souborů (tail – ocásek), a tím celý blok využít. Tato vlastnost se negativně projeví na výkonu při práci se středně velkými soubory, ale v případě potřeby ji lze vypnout při připojování oddílu volbou -notail. Na oddíl /dev/sdb6 jsem použil souborový systém ext4 (mkfs.ext4), což je poslední verze stálice mezi souborovými systémy používanými na GNU/Linuxu. Je to souborový systém s vyváženými vlastnostmi. Jak u reiserfs, tak u ext4 je samozřejmá podpora žurnálování. Jakmile máme vytvořené souborové systémy, připojíme oddíl /dev/md0 do nějakého vhodného adresáře, např. /mnt/newroot a zkopírujeme obsah systémové oblasti např. některým z následujících příkazů. tar cl / | tar xvC /mnt/newroot cp -dpR / /mnt/newroot rsync -av / /mnt/newroot
Následuje konfigurace zavaděče4 . Nyní budeme bootovat namísto z oddílu /dev/sda5 již z RAID pole /dev/md0. Nesmíme zapomenout nové nastavení zapsat do MBR5 disku. Také upravíme ostatní nastavení (nyní již na degradovaném RAID poli /dev/md0) jako např soubor /etc/fstab. V ideálním případě by nyní měl stačit reboot počítače a OS by již měl naběhnout z degradovaného RAID pole. Problém ale nastane, pokud v jádře není pro RAID zapnutá podpora, ale pokud se načítá pouze jako modul. Moduly se totiž načtou později než v případě RAID pole potřebujeme, takže při bootu systému ještě zařízení /dev/md0 neexistuje. Řešení jsou dvě. Prvním z nich je přidat moduly starající se o raid do initramfs, druhým je přímo přidat podporu do jádra. První způsob se může lišit v závislosti na použité distribuci, druhý je na všech distribucích stejný. Musíme v jádře povolit následující volby. CONFIG_MD=y CONFIG_BLK_DEV_MD=y CONFIG_MD_RAID1=y CONFIG_DM_UEVENT=y
Pokud tyto volby v jádře jsou, po rebootu již naběhne OS z degradovaného RAID pole a příkazy mdadm /dev/md0 -a /dev/sda5 mdadm /dev/md1 -a /dev/sda6
přidáme oddíly z prvního disku. Výpisem cat /proc/mdstat zobrazíme stav RAID pole. V tuto chvíli by se měla zobrazit synchronizace disků, která bude vypadat pro každé pole jako na obrázku 2. Kompletní výpis /proc/mdstat po synchronizaci najdete na obrázku 3. 4
Program, který má za úkol zavést operační systém. Zkratka z anglického Master Boot Record, je to první sektor pevného disku obsahující mimo jiné zavaděč operačního systému. 5
22
3.2
Výběr a konfigurace software
md0 : active raid1 sdb5[1] sda5[0] 19534912 blocks [2/2] [UU] [==================>..] resync = 90.7% (17719808/19534912) finish=0.3min speed=81141K/sec
Obrázek 2: Výpis příkazu cat /proc/mdstat při synchronizaci Personalities : [linear] [raid1] md1 : active raid1 sdb6[1] sda6[0] 195310080 blocks [2/2] [UU] md0 : active raid1 sdb5[1] sda5[0] 19534912 blocks [2/2] [UU] unused devices: <none>
Obrázek 3: Výpis příkazu cat /proc/mdstat po synchronizaci Poslední věc, kterou je třeba v souvislosti s RAID polem udělat je zapsat konfiguraci zavaděče i do MBR prvního disku. Kdyby došlo k výpadku jednoho z disků, druhý disk bude v MBR mít vždy ten správný zavaděč odkazující na RAID pole. Jestli RAID funguje při výpadku si můžeme ověřit odpojením jednoho z disků. 3.2.3
Vzdálený přístup
Na můj NAS/HTPC nainstaluji a nastavím tři aplikace pro vzdálený přístup. Všechny tyto aplikace jsou založeny na architektuře klient/server a všechny jsou široce používané. • První z nich je open source implementace SSH protokolu openSSH. Ve většině distribucí GNU/Linuxu je SSH již přednastaveno. Pokud není nainstalován balíček s SSH démonem, nainstalujeme jej a přidám jej do modulů, které se načítají po startu systému. To se liší distribuce od distribuce. Okamžitě můžu SSH démona spustit tzv. init skriptem obvykle z adresáře /etc/rc.d/sshd start nebo /etc/init.d/sshd start opět v závislosti na distribuci. Konfiguraci SSH najdeme obvykle v souboru /etc/ssh/ssh config. Zde můžeme nastavit například přihlašování s pomocí RSA klíčů a nemusíme pak používat přihlašovací jméno a heslo. Pokud necháme konfiguraci beze změny, mělo by nám fungovat standardní přihlášení ssh user@ip adresa. Z unixových systémů můžeme přes SSH plnohodnotně vzdáleně pracovat. Z MS Windows potřebujeme doinstalovat nějakého SSH klienta, např. putty, který je jeden z nejpoužívanějších. Pro přenos souborů z MS Windows můžeme použít například WinSCP. • Pro pohodlnější přístup k diskům z MS Windows je vhodné použít Samba server. Počítač s nakonfigurovaným Samba serverem se jeví jako počítač v síti Windows. Můžeme standardně nastavit sdílené adresáře, případně tiskárny a uživatelé ve Windows síti je budou mít přístupné pod složkou okolní počítače. Samba se spouští stejným spůsobem jako SSH, tedy pomocí init skriptu, např. 23
3.2
Výběr a konfigurace software
/etc/init.d/samba start. Konfiguruje se v souboru /etc/samba/smb.conf. Příklad mého konfiguračního souboru nejdete v příloze A. Poté vytvoříme uživatele samby příkazem smbpasswd –a jik, kde jik je jméno uživatele. Pokud se jméno neshoduje s uživatelem MS Windows, musíme jej namapovat v souboru /etc/samba/smbusers. Restartujeme samba server a zkusíme se připojit příkazem smbclient –L 10.0.0.1 –U jik –W WORKGROUP. Pokud se nevypíše chyba, ale informace o serveru a sdílených složkách, samba je nastavena a funkční. • Pro grafickou vzdálenou správu jsem zvolil tightVNC. Je to velmi rozšířený VNC klient/server, který lze velmi rychle nainstalovat a nastavit. Po instalaci stačí pod uživatelem, pod kterým se chceme k serveru přihlašovat, spustit vncserver a napoprvé zadat přihlašovací jméno a heslo. Program spustí VNC server a vypíše číslo pracovní plochy. Pokud máme spuštěn X server na ploše 0, VNC přiřadí nové ploše číslo 1. K tomuto serveru se připojíme pomocí VNC klienta. TightVNC nabízí klienty pod všechny běžně používané OS. Klient pro GNU/Linux se spustí příkazem vncviewer, poté se zadá ip adresa (případně název počítače) za níž následuje dvojtečka a číslo pracovní plochy. Po zadání hesla se zobrazí okno s okenním manažerem. Implicitně se spouští okenní manažer twm, pokud chceme spustit jiný, zeditujeme soubor v domovském adresáři ∼/.vnc/xstartup. V mém případě bude soubor obsahovat pouze exec startxfce4. Pro nastavení rozlišení lze spustit příkaz vncserver s parametrem –geometry. Klienta pak můžeme spustit s parametrem -fullscreen pro celoobrazovkový režim. 3.2.4
Software pro HTPC
Pro platformu MS Windows i GNU/Linux existuje několik softwarových řešení pro HTPC. Pro MS Windows například přímo řešení Microsoftu Windows Media Center. Pro GNU/Linux jsem našel několik programů, z nichž jsou dotažené a také nejvíce používané dva. • Prvním z nich je Xbox Media Center (zkráceně označován jako XBMC), který existuje i ve verzi pro MS Windows. Tento software, jak již název napovídá, vznikl původně pro herní konzoli Xbox. Možná z tohoto důvodu neumožňuje práci s televizním signálem, ale umožní přehrát veškeré multimediální soubory. Protože na mém NAS/HTPC serveru nemám zatím žádný přijímač televizního vysílání, zvolil jsem právě tento software. • Druhým z nich je MythTV, což je velmi komplexní software, který umožňuje prakticky vše, co si ve spojení s HTPC běžně představujeme, a to včetně zaznamenávání video signálu z televizního vysílání. Tento software je pro systémy unixového typu pravděpodobně nejrozšířenější. To dokládá i množství Live Distribucí GNU/Linuxu s přednastaveným MythTV pro okamžité použití. Z těch nejznámějších jmenuje např. KnoppMyth, Mythbuntu nebo Mythdoru.
24
3.3
3.3
Ovládání
Ovládání
Pohodlné ovládání je to, co odlišuje různé hardwarové přehrávače médií od počítače. Na druhou stranu, k DVD přehrávači těžko připojíme klávesnici a myš pro ovládání např. Internetu. Některé moderní ploché televize mají možnost připojení k internetu a například přehrávání videí ze serveru youtube.com, ale plnohodnotně internet využívat nedokáží. Naproti tomu mnou sestavený NAS/HTPC je funkčně běžný počítač, na kterém můžeme využívat všechny běžné služby. Pokud jej ale chceme využít zároveň jako HTPC, je třeba ovládání přizpůsobit. 3.3.1
Bezdrátová klávesnice a myš
Bez klávesnice a myši se v některých případech neobejdeme. Pro přehrávání médíí nemusí být klávesnice s myší nutná. K prvotnímu nastavení a k funkcím, které nejsou součástí běžného hardwaru v obývacím pokoji, budeme klávesnici a myš potřebovat. Například k plnohodnotnému využívání Internetu nebo k psaní dokumentů, či hraní her. Pro zvýšení pohodlí je možné pořídit klávesnici a myš bezdrátovou. Počítač pak můžeme ovládat pohodlně z pohovky několik metrů od televizoru. Na trhu je široký výběr setů klávesnice a myši, jejichž cena začíná zrhuba na 400,– Kč. Musíme jen dávat pozor na dosah signálu, který se u různých výrobců a modelů liší. 3.3.2
Dálkový ovladač
K ovládání multimediálních funkcí nejlépe poslouží dálkový ovladač, na který jsme zvyklí z různých hardwarových přehrávačů jakou jsou Hi-Fi věže nebo DVD přehrávače. Zde jsou dva typy ovladačů, které můžeme použít. Prvním z nich přijímač pro infračervený signál (dále jen IR) a libovolný dálkový ovladač, který můžeme vzít například ze starého spotřebiče, který již nepoužíváme. Poté pomocí speciálního software (v OS od firmy Microsoft nejčastěji software Girder, v OS Linux/Unix Lirc) nastavíme pro jednotlivá tlačítka ovladače různé funkce. Výhodou tohoto řešení je příznivá cena, protože IR přijímač se dá sestavit nebo koupit řádově v desítkách korun a ovladač můžeme použít libovolný. Nevýhodou je nutnost sériového portu, přes který obvylke tento IR přijímač pracuje. Na trhu existují i IR přijímače do USB portu, ty jsou však určeny pro přenos signálu mezi počítačem a mobilním zařízením jako jsou mobilní telefony nebo PDA. Tyto přijímače se liší jak protokolem, tak modulační frekvencí. Funkčnost dálkového ovladače je v tomto případě pouze náhodná. Některé fungovat mohou, některé nemusí. Z důvodu absence sériového portu na mém NAS/HTPC jsem využil druhou variantu, set ovladače s IR přijímačem do USB portu, který se v systému tváří jako dvojice zařízení – počítačová myš a klávesnice. Jedná se vlastně o klávesnici schovanou v dálkovém ovladači, kde na jednotlivých tlačítkách najdeme zkratkové klávesy nejběžnějších funkcí používaných na počítači. Na ovladači je také čtyřsměrové tlačítko, které umožňuje pohyb myši. Výhodou tohoto řešení je okamžitá funkčnost. Není třeba instalace žádného softwarového ovladače. Nevýhodou je, že funkce kláves 25
3.4
Výkon a spotřeba
jsou pevně dané. Tyto ovladače jsou primárně určeny pro operační systémy firmy Microsoft, některé klávesy proto nemusí např. v OS GNU/Linux fungovat, a je nutné přenastavit zkratkovou klávesu dané funkce na shodnou s OS Windows, což ale není velký problém. Ceny těchto ovladačů začínají kolem sumy 300,– Kč. Pro účely této práce jsem koupil dálkový ovladač přes aukční portál ebay.com, kde se dají pořídit výrobky přímo od čínských prodejců. Dálkový ovladač zde vyjde včetně poštovného na 12 $. Stejný se prodává i na našem trhu právě okolo 300,– Kč.
3.4 3.4.1
Výkon a spotřeba Grafický výkon
O grafickém výkonu při přehrávání Full HD videa jsem již mluvil v předchozích kapitolách. Grafická karta Full HD video zvládne přehrát bez problémů. Bohužel pod OS GNU/Linux nejsou dostupné žádné sofistikované grafické testy. Utilitka6 k testu grafiky, kterou spíše můžeme ověřit, že funguje grafická akcelerace je glxgears. Glxgears spustí okno se třemi otáčejícími se ozubenými koly a po 5 sekundách vypíše počet framů za sekundu. Výsledky mého NAS/HTPC najdete na obrázku 4. Skutečný grafický výkon ověříme nejlépe ve hrách. Hledal jsem příklady her, které jsou dostupné pro operační systémy MS Windows i GNU/Linux. Bylo by zbytečné zkoušet moderní hry, které jsou velmi výkonostně náročné a ani nejsou pod GNU/Linux dostupné. Zkoušel jsem proto běžně dostupné hry pro OS GNU/Linux. Jednou z nich byla OpenArena, což je hra postavená na enginu Quake III, která vyšla v prosinci roku 1999. Takto stará hra funguje na mém NAS/HTPC bez sebemenších problémů. Nejnovější hra zdarma, kterou jsme nalezl pro MS Windows i GNU/Linux je Enemy Territory, která vyšla v květnu 2003 a byla při rozlišení 1024×768 a se zapnutými plnými detaily dobře hratelná. Počet snímků za sekundu se pohyboval v rozmezí 40 – 90, což je více než dostatečné. Zkoušel jsem i některé další hry, které jsou bežně v OS GNU/Linux dostupné, namátkou např. Nexuiz, Cube nebo Sauerbraten. Všechny jmenované hry byly opět hratelné bez sebemenších problémů. Překvapením byla hra Alien Arena, která je postavená na enginu Quake II a která při plných detailech a rozlišení 1024×768 nebyla plynule hratelná. Tato hra je sice postavená na nejstarším enginu, ale kontinuálně se vyvíjí a její náročnost proto neustále roste. Při detailech snížených na polovinu byla i tato hra plynule hratelná. 3.4.2
Výkon disků
V OS GNU/Linux existuje utilitka pro ladění disků hdparm, pomocí které lze z pevného disku počítače dostat maximální výkon. Ta se však týká disků ATA/IDE. Moderní SATA disky jako jsou ty v naší NAS/HTPC sestavě ladit pomocí této utilitky 6
Jednoduchý prográmek poskytující užitečné funkce.
26
3.4 12515 12512 12507 12502
frames frames frames frames
in in in in
5.0 5.0 5.0 5.0
seconds seconds seconds seconds
= = = =
2502.869 2502.342 2501.368 2500.284
Výkon a spotřeba
FPS FPS FPS FPS
Obrázek 4: Výpis programu glxgears /dev/sda: Timing cached reads: 1436 MB in 2.00 Timing buffered disk reads: 324 MB in /dev/sda: Timing cached reads: 1428 MB in 2.00 Timing buffered disk reads: 322 MB in /dev/sda: Timing cached reads: 1438 MB in 2.00 Timing buffered disk reads: 322 MB in
seconds = 717.95 MB/sec 3.01 seconds = 107.63 MB/sec seconds = 713.65 MB/sec 3.00 seconds = 107.21 MB/sec seconds = 718.90 MB/sec 3.01 seconds = 106.82 MB/sec
Obrázek 5: Výpisy příkazu hdparm Tt /dev/sda nelze, lze ji však využít na měření rychlosti čtení z disku. Toto měření vyvolá příkaz hdparm Tt /dev/sda (případně /dev/sdb). Pro větší přesnost jsem provedl tři měření po sobě. Jejich výsledek můžete vidět na obrázku 5. Měření rychlosti zápisu na disk jsem provedl příkazem time dd if=/dev/zero of=test.img bs=1M count=2048 && sync, který zapíše 2 GB soubor na disk. Opět jsem provedl tři měření a výsledek byl pokaždé přes 100 MB/s. Kompletní výpis testu najdete v příloze B. Tento test zápisu na disk je jen orientační. Uvedené hodnoty zápisu budou různé na různých částech disku podle toho, zda se data zapisují na začátek či na konec disku, malé rozdíly budou také v závislosti na použitém souborovém systému. Předmětem této práce nejsou detailní testy souborových systémů, proto se jimi ani nebudu zabývat. Rychlost čtení kolem 100 MB/s s velkou rezervou dostačuje pro přehrávání i těch nejnáročnějších videí. V případě videí s vyšším rozlišením než je Full HD by byla úzkým místem mnou sestaveného NAS/HTPC grafická karta, která je projektovaná právě na Full HD rozlišení. Výkon těchto pomalejších disků s nižší spotřebou je tedy pro mé účely více než dostatečný 3.4.3
Zatížení procesoru
Program vmstat vypisuje některé informace mimo jiné o stavu paměti a vytížení procesoru. Při přehrávání multimediálních souborů je procesor vytížen jen minimálně. Hodnoty níže jsou nejhorší (z hlediska vytížení procesoru) okamžité hodnoty, které jsem naměřil. Při spuštění programu vmstat s parametrem -n 1 jsou informace o systému aktualizovány každou sekundu. Rozdíly ve vytížení při přehrávání různých typů souborů jsou při dlouhodobějším měření minimální. Při přehrávání prakticky jakéhokoli souboru (u videa s maximálním rozlišením Full HD) je procesor vytížen do 10 %. Nad 10 % se jedná spíše o náhodný výkyv. Z těchto výsledků je patrné, že o většinu práce s vykreslováním videa se stará grafická karta a na CPU zůstává 27
3.4
Výkon a spotřeba
jen přehrávání zvuku a systém. U her je situace podobná, procesor je vytěžován více než při přehrávání videa, většina výkonu CPU zůstává nevyužita. Některé maximální naměřené hodnoty programem vmstat najdete v následujících odrážkách. Zaměřte se především na poslední sekci – CPU, sloupec id, který značí volnou kapacitu procesoru v procentech. • v klidu v grafickém prostředí xfce procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu--r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa 1 0 0 965420 16516 412460 0 0 187 102 230 347 6 2 91 1
• v klidu v grafickém prostředí XBMC procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu--r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa 0 0 0 1268536 8420 157028 0 0 62 4 95 108 2 1 97 1
• přehrávání HD videa v XBMC procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu--r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa 0 0 0 927096 11816 375844 0 0 113 3 100 113 2 1 96 1
• přehrávání Full HD videa v XBMC procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu--r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa 0 0 0 861220 15476 405604 0 0 368 191 193 289 7 2 88 3
• hra OpenArena, rozlišení 1024×768, plné detaily procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu--r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa 1 0 0 188716 70840 690656 0 0 0 0 2374 1688 18 9 73 0
• hra Enemy Territory, rozlišení 1024×768, plné detaily procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu--r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa 1 0 3504 59572 33340 685920 0 0 0 0 2316 696 22 3 74 0
Ve hrách je situace podobná. Procesor je více vytížen než při přehrávání videí, stále ale většinu práce odvede grafická karta. Testované hry jsou všechny staršího data. Nejnovější hra, kterou jsem měl možnost na GNU/Linuxu vyzkoušet byla z roku 2003. V té době vyšly procesory Intel Pentium 4 a AMD řady K8. Intel Atom bude o málo pomalejší nebo na podobné úrovni, jako nejnižší řady procesorů z té doby (především u software, který nepodporuje více procesorů). Na druhou stranu v roce 2003 byly tyto procesory žhavou novinkou. Intel Atom ve spojení s výkonnou grafickou kartou jako je nVidia ION bude bez problémů zvládat hry vydané kolem roku 2004. U novějších her může zaostávat, samozřejmě v závislosti na typu a náročnosti hry. 3.4.4
Spotřeba
Nízká spotřeba elektrické energie je jedním z požadavků, který jsem si vytýčil pro můj NAS/HTPC. Např. NAS server D-Link DNS-323 má dle výrobce spotřebu 21,04 W v aktivním režimu a 10,45 W v režimu spánku. U NAS serveru Synology NAS DS-210j Disc Station uvádí výrobce spotřebu do 25 W. Běžný počítač může
28
3.4
Výkon a spotřeba
mít spotřebu až stovek watů, v závislosti na zátěži a použitém hardwaru. Komponenty použité v mém NAS/HTPC jsem vybíral s ohledem na spotřebu. Procesor Intel ATOM má udávanou spotřebu pouhé 4 W na jádro, tedy celkově 8 W. Disky Samsung EcoGreen F2 mají spotřebu při zápisu a čtení 5,1 W, v Idle (tedy při nečinnosti) 3,9 W a v režimu standby (v pohotovostním režimu) pouze 1 W. Spotřebu samotného čipu nVidia ION nebo pamětí se mi zjistit nepodařilo. Spotřeba udávaná výrobci se může od skutečné spotřeby lišit. Abych zjistil skutečnou spotřebu mého NAS/HTPC, musel jsem ji změřit. K tomu jsem použil zařízení EMF-1 k měření spotřeby na elektrické zásuvce. Toto měřící zařízení je možné koupit běžně v hobby marketech nebo na internetu. Samotné zařízení spotřebovává méně než 0,3 W. Měří napětí v rozsahu 190 – 276 VAC (s přesností ±1 %), proud v rozsahu 0,02 – 16 A (s přesností ±2 %) a příkon 5 – 4416 W (s přesností ±2 %). Nás bude zajímat právě měření příkonu, což je skutečná spotřeba, za kterou platíme. Tuto spotřebu jsem měřil při různých činnostech, které na počítači budou obvykle prováděny. Jednotlivé činnosti spolu s výsledky měření najdete v tabulce 1. Činnost Kompilace jádra (Maximální vytížení CPU, nevytížené GPU) Kompilace jádra + přehrávání Full HD Přehrávání Full HD videa Hraní 3D hry (vytížení CPU i GPU) Přehrávání DVD videa V klidu V režimu spánku (suspend to RAM) V režimu spánku (suspend to disk)
spotřeba 19 W 20 – 22 W 19 – 22 W 20 – 22 W 19 – 20 W 17 – 18 W 2W 2W
Tabulka 1: Činnosti a spotřeby Nejvyšší možná spotřeba nepřekročila 22 W. Přehrávání Full HD videa na Full HD televizi se bude pohybovat pravděpodobně kolem 20 W. Naměřené hodnoty jsou na počítačovém monitoru, který nemá Full HD rozlišení. GPU tedy navíc přepočítává obraz na menší. Dosažená maximální spotřeba 22 W byla při přehrávání zrychleně, při běžné rychlosti se spotřeba pohybovala do 21 W. Kompilace jádra byla spuštěna s parametrem -j pro vytížení obou jader procesoru. Výsledky spotřeby jsou velmi pozitivní. Naměřený výkon je zhruba stejný nebo dokonce nižší než jaký udávají výrobci NAS serverů, přitom výkon mého NAS/HTPC je oproti NAS serverům několikanásobně vyšší a jeho využití je podstatně širší. Především spotřeba 2 W v režimu spánku je velmi dobrá. Podobnou spotřebu v pohotovostním režimu mívají i jiné spotřebiče v domáctnosti, například set-top boxy, videa, Hi-Fi systémy a podobně. Lze proto uvažovat o nepřetržitém provozu.
29
3.4
3.4.5
Výkon a spotřeba
Hlučnost
Určení mého NAS/HTPC jako součást obývacího pokoje klade vyšší nároky na míru hluku produkovanou tímto zařízením. Nadměrný hluk by působil rušivě jak při sledování televize či poslechu hudby, tak při pobývání v obývacím pokoji. Obzvláště ve večerních hodinách, kdy je větší klid, jsou slyšet i velmi tiché zvuky. Rušivé zvuky je tedy třeba minimalizovat. Nevlastním žádný přístroj pro měření hladiny zvuku, budu proto posuzovat hlučnost NAS/HTPC pouze subjektivně. Největším zdrojem hluku v počítači jsou obvykle ventilátory, optické mechaniky a pevné disky. Ventilátory v mém NAS/HTPC jsou celkem tři. Prvním z nich je ventilátor odvádějící teplo z velkého pasivního chladiče kryjícího chip procesoru a grafické karty. Tento ventilátor je volitelný, pasivní chladič by podle výrobce měl stačit chip procesoru a grafické karty uchladit. Ventilátor je velmi tichý, proto jsem se rozhodl ho použít. Vždy platí, že čím lepší chlazení, tím je životnost dílů delší. V případě, že mi produkovaný zvuk tohoto ventilátoru bude připadat příliš vysoký, mohu ho vždy odpojit nebo vyměnit. Druhý ventilátor o rozměru 80×80 mm odvádí teplý vzduch ven ze skříně. Dodaný ventilátor byl velmi hlučný, a proto jej bylo nutné vyměnit za nový, méně výkonný, ale s hlučností pouze 12 dB. V mé skříni je ventilátor nestandardní tloušťky pouze 20 mm. Běžná tloušťka ventilátoru je 25 mm. Prodávají se sice i tenké, např. 10 mm, ale ty jsou obvykle hlučnější a je mezi nimi menší výběr. Naštěstí v mém případě bylo možné použít standardní tloušťku 25 mm, jen bylo potřeba kousek plastového rámečku ventilátoru odříznout plátkem na železo. Po vložení nového ventilátoru se hluk výrazně snížil a nejhlučnějším se stal ventilátor na chipu procesoru a grafické karty. Třetím ventilátorem je malý 40×40 mm ventilátor na zdroji. Obvykle platí, že čím menší ventilátor, tím větší potřebuje otáčky k účinnému chlazení a tím hlasitější zvuk vydává. Tento ventilátor je však zatím tichý, pod hranicí slyšitelnosti. Pravděpodobně zdroj vestavěný do této skříně nepotřebuje přílišné chlazení, proto stačí nízké otáčky ventilátoru a vydávaný zvuk neruší. Malé ventilátory se ale rychleji zanášejí prachem, proto jej možná bude potřeba časem také vyměnit za kvalitnější. Optickou mechaniku jsem do mého NAS/HTPC zatím neumístil. Rušivé zvuky optických mechanik se obvykle omezují snížením otáček. V případě přehrávání audio a video disků by se měla rychlost otáčení automaticky snížit na jednonásobnou a tedy hluk by měl být minimální. V případě, že je zvuk mechaniky i při jednonásobném otáčení stále příliš hlasitý, můžeme převést daný audio či video disk na pevný disk počítače, což je samozřejmě časově náročné, nebo vyměnit mechaniku za jinou, méně hlučnou. I mechaniky v levných DVD přehrávačích bývají slyšet a u mechanik do počítače budeme jen těžko hledat nějakou velmi tichou. Důležité je, aby nás zvuk nerušil při poslechu hudby nebo sledování videa. Hlasitější zvuky např. při kopírování, kdy se optický disk v mechanice otáčí nejvyšší rychlostí budou pravděpodobně slyšet u každé mechaniky. Pevné disky, které jsem vybral pro můj NAS/HTPC jsou velmi tiché. Mají snížené otáčky z dnešních obvyklých 7200 ot./min. na 5400 ot./min. Jediný okamžik,
30
3.4
Výkon a spotřeba
kdy jsou disky slyšet je při startování počítače. Ozývá se v nich tiché cvakání. Jakmile počítač naběhne do operačního systému, disky jsou tiché. Testoval jsem disky ve večerních hodinách, kdy je největší klid. Disky jsou slyšet pouze při otevřené skříni, když přiložím ucho pár centimetrů k nim. Při vzdálenosti 1 m nejsou disky absolutně slyšet. Celkově je můj NAS/HTPC velmi tichý, malá skříň ovšem znemožňuje jakoukoli inteligentní cirkulaci vzduchu. Je slyšet tok vzduchu vyfukovaný ze skříně. Celkově je hluk produkovaný mým NAS/HTPC přijatelný.
31
4
4
CENOVÁ SROVNÁNí
Cenová srovnání
Při výběru hardwaru jsem zmapoval i trh počítačů a zařízení nabízených jako koncová řešení. V požadovaném rozpočtu jsem neobjevil žádné, které by splňovalo všechny požadavky na něj kladené zadáním této práce. V textu níže uvádím orientační přehled zařízení pro vytvoření rámcové představy o trhu s NAS servery a počítači s nízkou spotřebou včetně cen platných na přelomu let 2009 a 2010 a s popisem nedostatků těchto řešení pro účely zadané touto prací. U zařízení bez disku nebo s malým diskem je třeba připočíst cenu disku 2×500 GB Samsung EcoGreen v ceně 1100,– Kč za kus pro RAID nebo 1×1000 GB Samsung EcoGreen v ceně 1900,– Kč.
4.1
Konkurenční (komerční) řešení
Následuje tabulka 2 s výčtem hotových komerčních řešení doplněných o disky stejné kapacity, jakou jsem použil pro mnou sestavovaný NAS/HTPC včetně cen. Těchto zařízení existují samozřejmě desítky, pro účely srovnání jsem vybral příklady vždy s nejnižší cenou. Aby měly uvedené ceny co největší vypovídací hodnotu, jsou ze stejné doby a od stejného dodavatele, od kterého byl koupen hardware pro mnou realizovaný NAS/HTPC. NAS servery číslo 1 a 2 patří do skupiny těch nejlevnější na trhu. Jejich nedostatkem je nemožnost zapojení disků do RAID 1 pole a při poruše disku dojde ke ztrátě dat. Přehrávání multimediálních souborů na těchto zařízeních není možné, proto se naprosto nehodí pro účely mé práce. NAS servery 3 a 4 umožňují osazení dvěma disky a zapojení disků do RAID pole typu RAID 0 a RAID 1. Přehrávat multimediální soubory neumožňují. Počítač číslo 5 je počítač s nízkou spotřebou postavený na platformě Intel Atom N230 a grafickém chipsetu SYS. Tento počítač nemá dostatečný výkon na přehrání Full HD videa a neumožňuje ani zapojení disku do RAID. Počítač číslo 6 je opět postavený na platformě Intel Atom a grafickém chipsetu Nvidia ION, který umožňuje přehrávat video ve Full HD rozlišení. Tento počítač je nejblíže k požadavkům na kombinaci NAS serveru a HTPC, jediným nedostatkem je nemožnost přidání druhého disku a tedy vytvoření RAID pole. Počítač s dostatečným výkonem a možností připojení více disků splní prakticky jakýkoliv běžný počítač v hodnotě kolem 10 000,– Kč. Problémem takového počítače ale bude jeho velikost a design nehodící se do obývacího pokoje a vysoká spotřeba. V případě, že by nám nezáleželo na ceně ani na spotřebě, byl by ideálním řešením velmi výkonný počítač, např. s vodním nebo velmi tichým vzduchovým chlazením, v počítačové skříni přímo určené pro HTPC. Takový počítač by oproti výše uvedeným řešením umožňoval hraní i nejnáročnějších počítačových her nebo práci ve výpočetně náročných aplikacích. Jeho spotřeba by byla až ve stovkách wattů a cena přes 20 000,– Kč v závislosti na použitých komponentách.
32
4.2
Číslo 1
2
3
4
5
Zařízení Verbatim Gigabit NAS
Cena v Kč 4000
obsahuje HDD o velikosti 1 TB
Celkem RaidSonic Icy Box IB-NAS903StU 1×1000 GB Samsung EcoGreen Celkem D-Link DNS-323 2×500 GB Samsung EcoGreen Celkem Synology NAS DS-210j Disc Station 2×500 GB Samsung EcoGreen Celkem QNAP TS-219P N230
4000 2200 1900 4100 4300 2200 6400 4650 2200 6850 4300
grafický chipset SYS, jeden disk 160 GB, 1 GB RAM
1×1000 GB Samsung EcoGreen Celkem Acer AspireRevo R3610 N330 6
Mé řešení
1900 6200 6300
grafický chipset Nvidia ION, jeden disk 320GB, 2GB RAM
1×1000GB Samsung EcoGreen Celkem
1900 8200
Tabulka 2: Hotová řešení a ceny
4.2
Mé řešení
Z minulé kapitoly je patrné, že nejblíže se požadovaným vlastnostem přiblížil počítač číslo 6 z tabulky 2. Mnou postavený NAS/HTPC s cenou 8020,– Kč je dokonce o málo levnější než výše jmenovaný počítač a splňuje všechny požadované vlastnosti oproti hotovým řešením z předchozí kapitoly. Za cenu nižší, než komerční řešení, tak získáme skutečnou kombinaci NAS a HTPC serveru s podporou RAID, což ani jeden z příkladů v tabulce 2 neumožňuje. Počítač, který by splňoval veškeré požadavky, které splňuje můj NAS/HTPC, a který je možné zakoupit jako hotové řešení, bude mít několikanásobně vyšší spotřebu elektrické energie, bude zabírat podstatně více místa, a pokud by měl vypadat zárověn reprezentativně, bude o několik tisíc korun dražší. Podrobný rozpis cen komponent mého řešení naleznete v tabulce 3.
33
4.2
Komponenta INWIN INBM-639 ITX 120 W Zotac IONITX-D-E Zeppelin 2×1 GB DDR2 2×500GB Samsung EcoGreen F2 Ventilátor 80×80mm 11 db Celkem
Mé řešení
Cena v Kč 1090 3600 1000 2190 140 8020
Tabulka 3: Moje řešení a ceny
34
5
5
ZÁVĚR
Závěr
Za cíl jsem si zvolil sestavit zařízení, které by bylo možné využívat jako NAS server s možností zrcadlení disků a zárověň zařízení, které by umožňovalo alespoň některé funkce HTPC, tedy především přehrávání multimediálních souborů, a to včetně souborů ve vysoké kvalitě umožňující dokonalý zážitek na dnešních moderních LCD televizorech. Tyto cíle samy o sobě nejsou příliš zajímavé, splňuje je prakticky každý nový běžný počítač. V mém případě jsem však kladl maximální důraz na šetrnost provozu a pořizovací cenu. Zařízení, které jsem sestavil, má spotřebu zhruba stejnou jako NAS servery, tedy několikanásobně nižší než domácí počítače a zároveň za cenu nejlevnějších počítačů umožňí přehrávání i těch nejnáročnějších multimediálních souborů. Cíl, který jsem si vytýčil, jsem tedy splnil beze zbytku. Zařízení podobné mému NAS/HTPC v době psaní této práce na trhu chybělo. Této mezery na trhu by jistě bylo možné komerčně využít a dodávat NAS/HTPC s předinstalovaným OS GNU/Linux. Pro masovější produkci by jistě bylo možné nasmlouvat s nějakým výrobcem hardware skříň na míru, která by byla vhodnější než ta, kterou jsem použil já. Věřím, že takový produkt by na trhu našel své spotřebitele. Pokud by takovýto produkt nezačal prodávat jeden výrobce, stačilo by, kdyby výrobci počítačových skříní rozšířili svůj sortiment o vhodné skříně a jednotliví prodejci hardware by mohli začít prodávat počítačové sestavy podobné mému NAS/HTPC. Při tvorbě této práce jsem získal mnoho nových poznatků a zkušeností především v praktickém nastavení OS GNU/Linux a jeho propojení s OS MS Windows. Unixové operační systémy se stále více přesouvají ze serverů i na stolní počítače a pomalu získávají své místo i v podnikové sféře. Také velké nadnárodní IT společnosti investují nemalé peníze do Open Source projektů, což je zárukou dalšího rozvoje v této oblasti. Věřím, že zkušenosti, které jsem načerpal při realizaci této práce, mi budou k užitku v mém dalším vzdělávání a profesním uplatnění.
35
6
6
LITERATURA
Literatura
[1] Bach, M. J.: Principy operačního systému UNIX. Praha: Softwarové aplikace a systémy, první vydání, 1993, ISBN 80-901507-0-5, 514 s. [2] Brandejs, M.: UNIX – LINUX: praktický průvodce. Brno: Konvoj, druhé vydání, 1996, ISBN 80-7302-050-5, 304 s. [3] Dostálek, L a kol.: Velký průvodce protokoly TCP/IP: Bezpečnost. Praha: Computer Press, druhé vydání, 2003, ISBN 80-7226-849-X, 571 s. [4] Horák, J.: Hardware – učebnice pro pokročilé. Praha: Computer Press, první vydání, 1997, ISBN 80-7226-048-0, 315 s. [5] Kolektiv autorů: Linux – Dokumentační projekt. Praha: Computer Press, Čtvrté vydání, 2008, ISBN 978-80-251-1525-1, 1336 s. [6] Robert Eckstein, P. K., David Collier-Brown: Samba Linux jako server v sítích s Windows. Praha: Computer Press, druhé vydání, 2005, ISBN 80-251-0649-7, 528 s. [7] Schroder, C.: Linux – Kuchařka administrátora sítě. Praha: Computer Press, první vydání, 2009, ISBN 978-80-251-2407-9, 596 s. [8] SourceForge.NET: Browse by license. 2003, [Online; navštíveno 10. 05. 2010]. Snapshot stránky sourceforge.net na webu pana Wheelera. URL [9] Welsh, M a kol.: Používáme Linux: podrobný průvodce Linuxem. Brno: Computer Press, třetí vydání, 2003, ISBN 80-7226-698-5, 659 s. [10] Wikipedie: Samba (software) – Wikipedie: Otevřená encyklopedie. 2008, [Online; navštíveno 10. 05. 2010]. URL [11] Wikipedie: Virtual Network Computing – Wikipedie: Otevřená encyklopedie. 2009, [Online; navštíveno 10. 05. 2010]. URL [12] Wikipedie: Copyleft – Wikipedie: Otevřená encyklopedie. 2010, [Online; navštíveno 10. 05. 2010]. URL [13] Wikipedie: HTPC – Wikipedie: Otevřená encyklopedie. 2010, [Online; navštíveno 10. 05. 2010]. URL [14] Wikipedie: NAS – Wikipedie: Otevřená encyklopedie. 2010, [Online; navštíveno 10. 05. 2010]. URL 36
6
LITERATURA
[15] Wikipedie: Projekt GNU – Wikipedie: Otevřená encyklopedie. 2010, [Online; navštíveno 10. 05. 2010]. URL [16] Wikipedie: RAID – Wikipedie: Otevřená encyklopedie. 2010, [Online; navštíveno 10. 5. 2010]. URL [17] Wikipedie: Server – Wikipedie: Otevřená encyklopedie. 2010, [Online; navštíveno 10. 05. 2010]. URL
37
Přílohy
A
A
UKÁZKA KONFIGURAČNíHO SOUBORU SMB.CONF
Ukázka konfiguračního souboru smb.conf
[global] workgroup = WORKGROUP netbios name = HTPC message command = /usr/bin/linpopup "%f" "%m" %s; rm %s log file = /var/log/samba3/log.%m max log size = 50 security = user socket options = TCP_NODELAY SO_RCVBUF=8192 SO_SNDBUF=8192 dns proxy = no [mirror] comment = Fotky, zalohy path = /mirror valid users = jik public = no writable = yes printable = no create mask = 0765 [data1] comment = Filmy1 path = /data1 valid users = jik public = no writable = yes printable = no create mask = 0765 [data2] comment = Filmy2 path = /data2 valid users = jik public = no writable = yes printable = no create mask = 0765
39
B
B
VÝSTUP TESTU MĚŘENí RYCHLOSTI ZÁPISU NA DISK
Výstup testu měření rychlosti zápisu na disk
2048+0 records in 2048+0 records out 2147483648 bytes (2.1 GB) copied, 21.0484 s, 102 MB/s real user sys
0m21.236s 0m0.017s 0m17.096s
2048+0 records in 2048+0 records out 2147483648 bytes (2.1 GB) copied, 20.4303 s, 105 MB/s real user sys
0m21.551s 0m0.020s 0m18.599s
2048+0 records in 2048+0 records out 2147483648 bytes (2.1 GB) copied, 20.5481 s, 105 MB/s real user sys
0m21.781s 0m0.007s 0m18.799s
40
C
C
OBRÁZKY
Obrázky
Obrázek 6: Fotka NAS/HTPC
41
C
OBRÁZKY
Obrázek 7: Fotka NAS/HTPC
Obrázek 8: Porty základní desky
42
