Суть проблемы

Я когда-то играл на клавиатуре в разные игры и горя не знал, а потом купил руль, и с ним впечатления от игр кардинально поменялись. Например, симуляторы типа Dirt Rally 2.0 или Asseto Corsa при игре на клавиатуре не впечатляют, но буквально расцветают при подключении руля и педалей. А вот с форзой, к моему сожалению, получилось ровно наоборот. Обратные реакции на руле кажутся искусственными и вообще складывается впечатление, что руль сделан "для галочки".

Ниже я по пунктам распишу, что же мне не понравилось.

Кривые дефолтные настройки руля.

По умолчанию руль нелинейный. Повернули наполовину - колёса поворачиваются намного слабее, а вот в конце поворота - очень даже сильно. Мой руль поворачивается от упора до упора на 1080 градусов, и с нелинейной настройкой играть мягко говоря проблематично - из положения "около нуля" надо очень далеко крутить руль, чтобы машина хоть как-то начала поворачивать. Итак, лезем в "продвинутые" настройки руля и делаем его снова линейным. После такого force feedback становится чуточку адекватнее, а руль начинает влиять на угол поворота колёс как на нормальном автомобиле. Ещё можно в настройках сложности отключить traction control, abs и прочие "улучшения", чтобы получить максимум ощущений. Но это нас не спасёт :(

Физика, которую мы потеряли

Игры forza motorsport и forza horizon используют один и тот же физический движок. Окно тюнинга автомобиля создаёт обманчивое ощущения, что модель поведения автомобиля глубоко проработана и приближена к реальности. К сожалению, эксперименты с рулём показали, что это не так. Во имя аркадности в физику воткнуты очень большие костыли, радикально упрощающие геймплей и сводящие на нет удовольствие от игры на руле. Дальше я перечислю различные отдельные эффекты, которые упрощены или отсутствуют.

Не то чтобы я был радикально против и хотел сделать из форзы симулятор в открытом мире, но эти особенности больше всего чувствуются в игре на руле. Хотя вру - очень даже хотел бы симулятор с графикой форзы и открытым миром.

Машина после столкновения не вращается

Например, если влететь в дерево левой фарой, машина мгновенно остановится. Она не будет красиво кувыркаться, вращаться и лететь куда-то дальше. Собственно, при игровых 200+ км/ч машина может очень далеко лететь. Я не против такого введения, но это очень хорошая иллюстрация того, как можно вмешаться в физику и сделать её менее честной.

Езда по разным покрытиям

В assetto corsa при заезде парой колёс на траву очень легко улететь с трассы. А если нажать на газ или тормоз - тем более. В реальной жизни, впрочем, так же - не стоит "наполовину" съезжать с дороги и резко нажимать на тормоз. Те колёса, которые на асфальте - затормозят, а другие - нет, автомобиль начнёт разворачивать носом в сторону асфальта.

В форзе этого эффекта вообще не чувствуется - я специально вставал парой колёс на асфальт и парой на обочину, пробовал укоряться-замедляться с отключенными трекшеном и абс - ничего подобного, машина едет прямо. Кроме того, я пробовал на переднеприводной машине с полностью разблокированным дифференциалом в таких условиях разгоняться и смотрел телеметрию. Оба передних колеса начинали проскальзывать одновременно.

В реальном мире при таком разгоне колесо на обочине начнёт проскальзывать, дифференциал направит движение на него, а второе ведущее колесо будет без проскальзывания катиться по асфальту.

У меня сложилось впечатление, что для машины просто берут центральную точку, смотрят покрытие под ней - асфальт/трава/гравий - и при дальнейших рассчётах предполагают, что под всеми колёсами это покрытие. В forza motorsport скорее всего не так.

Зачем это может быть сделано? А как раз ради аркадности, чтобы не вписавшийся в поворот игрок спокойно ехал дальше и не боялся развернуться при съезде с асфальта.

Но, на мой взгляд, это упрощение фатально портит игру. В ней есть разные времена года и попадаются дождь, снег и т.п. В них важно покрытие под каждым колесом и то, как оно меняется. Но разработчики заруинили этот момент, поведение на них скучное и не совпадающее с картинкой.

В качестве примера "честной" реализации приведу Dirt Rally 2.0 на трассе в Монте-Карло. На видео есть смысл смотреть третью минуту - чередуются асфальт со снегом и льдом, на последних машина едет и ощущается совсем по-другому. Приходится творчески перестраивать траекторию поворотов, чтобы избежать пятен снега - на них машина скользит и не особо управляется. И да - если наехать одной стороной на лёд и нажать на газ, то можно очень хорошо почувствовать настройку дифференциала: машина со свободным диффом шлифует лёд одним колесом и не ускоряется, машина с заблокированным дифференциалом толкается колесом от асфальта и её уводит в сторону.

А ещё на льду руль становится очень лёгким - впрочем, как и на реальном автомобиле.

В форзе всего этого нет.

Езда на трёх колёсах

Если посмотреть, как ездят в реальном спорте, то там есть неочевидные решения.

Например, в картинге задний привод и нет дифференциала. В повороте карт едет на трёх колёсах - двух передних и внешнем заднем. Заднее внутреннее висит в воздухе и свободно крутится. Благодаря этому вся мощность двигателя идёт на заднее внешнее колесо, а заднее внутреннее не мешает карту ехать. Кроме того, при нажатии на газ заднее внешнее колесо толкает карт вперёд и помогает ему поворачивать.

В форзе этого эффекта толком нет. Технически можно в машину поставить жёсткий задний стабилизатор, заблокировать дифференциал и т.п., но оно ощущается совсем не так и доворачивать машину газом толком не получится.

Кроме того, в реальном спорте для переднеприводных автомобилей встречается и другая схема - заблокированный дифференциал, жёсткие стабилизаторы спереди и автомобиль, который в повороте под газом поднимает переднее внутреннее колесо в воздух. Вся мощность двигателя идёт на передне внешнее колесо и позволяет максимально ускориться на выходе из поворота.

Я попробовал сделать такое в форзе. На клавиатуре или джойстике без шансов - при нажатии в повороте на газ игра решает, что отрыв внутреннего колеса - что-то экстраординарное и при зажатой кнопке поворота машина начинает ехать более прямо. Там эта схема в принципе не рабочая.

Попробовал на руле - технически, оно работает, на некоторых машинах даже удавалось поднять переднее колесо в воздух. Вот только машина от этого лучше поворачивать не стала и на добавление газа в повороте толком никак не реагировала. Она ускорялась, но не было чувства, что внешнее колесо тянет машину вперёд и заодно её поворачивает.

У меня сложилось впечатление, что такие "закручивающие" силы в игре зачем-то убрали. А жаль, на руле их реально не хватает.

По факту для переднего привода в форзе хорошо работает только одна схема - разблокировать дифференциал, убрать передний стабилизатор и поставить максимально жёсткий задний.

Баланс тормозов и увод колёс

Резиновые шина под нагрузками гнётся и может ехать на совсем прямо. Для сликов в формуле 1 "не совсем прямо" может быть отклонено на 10 градусов в сторону. На резине с протектором эффект слабее, но он тоже есть. Он зависит от давления в колесе, высоты профиля, мягкости резины и прочих характеристик. Вот тут показано, как сильно может деформироваться резина.

При росте нагрузки шины не сразу начинают скользить. Есть переходные состояния, когда шины гнутся, деформируются, отклоняются от прямого направления, но всё ещё держатся за асфальт.

К сожалению, в форзе я этого не чувствую. Машина либо едет, либо скользит. Нету плавного соскальзывания под нагрузкой.

Как это можно было бы использовать в гонках?

• баланс тормозов смещён назад: В повороте можно немножно нажать на тормоз и добавить машине избыточной поворачиваемости. Задние колёса начнёт плавно уводить, машина охотнее ввинтится в поворот.
• баланс тормозов смещён вперёд: Добавление тормоза в повороте приведёт к недостаточной поворачиваемости и машина будет выпрямляться. Поведение не самое интересное, но зато позволяет стабильно тормозить и не бояться развернуться.

Чем лучше сцепление с дорогой, тем сильнее надо тормозить передними колёсами и слабее задними, так как при торможении больше веса уйдёт вперёд. Если брать ралли с разнообразными участками, то выбор баланса тормозов добавляет ещё один "слой" планирования и вышеописанные эффекты разнообразят геймплей. Но не в форзе(

Кроме того, на переднем приводе есть интересный приём по смещению баланса - можно одновременно нажать газ и тормоз. На передних колёсах тормоза будут бороться с двигателем, а задние будут тормозить в полную силу. Баланс тормозов сместится назад и машина очень охотно зарулит в поворот. В Dirt Rally 2.0 я этот приём как-то интуитивно начал использовать, в форзе этого эффекта в принципе не чувствуется. Жаль :(

Скучный оффроад

При езде по пересечённой местности трясётся руль и машина капельку хуже разгоняется. И всё, можно на lamborgini катить по полю 200 км/ч, почему нет?

На самом деле в игре нет маленьких неровностей. Они даже не нарисованы! У просёлочной дороги в лучшем случае будет обочина на другой высоте. Никаких колей, ухабов, уклонов дороги. А значит - никакого микроконтроля автомобиля, никаких приёмов типа зацепления колёсами за колею и т.п.

Жёсткая задемпфировання подвеска

Управление клавиатурой или джойстиком состоит из очень резких нажатий. Какие-нибудь раскачивания кузова или большие ходы подвески сделают игру неудобной, машина будет болтаться и не поворачивать.

Поэтому в форзе подвеска жёсткая и задемпфированная, никаких раскачиваний.

А на руле хочется чувствовать машину! В том, что подвеска работает и в разных условиях машина рулится по-разному - самый кайф! Нажать на тормоз, загрузить передние колёса, повернуть руль одновременно с отпусканием тормоза, добавить газу. Реакции на всё это должны быть не мгновенными, а чуть-чуть размазанными по времени.

Частично проблему можно решить, если специально сделать машине мягкую подвеску. Управляемость станет чуточку интереснее, но всё равно очень далёкой от симуляторов.

Быстрее, выше, сильнее

В форзе доступны гиперкары под 1000+л.с., скорости под 400 км/ч, широкие дороги... А нужно ли это всё для получения удовольствия? Нет!

В Dirt Rally 2.0 езда на старом миникупере по узкой скользкой дороге со скоростью 60 км/ч оказывается куда более увлекательной. Как так получается?

Здесь особенности сплетаются в взаимосвязанный клубок, и в идеале надо бы менять сразу все аспекты.

Во-первых, в игре есть куча очень быстрых и мощных машин и игра всеми силами предлагает кататься именно на них.

Но есть нюанс: длина тормозного пути пропорциональна квадрату скорости. На 100 км/ч - около 30 метров на асфальте, на 200 - 120 метров, на 300 - 270м, на 400 - 480м. Ой, как-то неинтересно за полкилометра до поворота тормозить, что же нам делать?

А давайте накрутим коэффициент трения с поверхностью, пускай машина тормозит с ускорением не 1g, а все 2-3! Ух, заживём! И перед поворотами станет можно тормозить не так сильно. И для дождя/земли/снега тоже, мы же не хотим зимой 100 км/ч тащиться, хотим сразу 200-300.

Только есть нюанс. Машина в поворотах быстрая и дерзкая, теперь сложно по прямой ехать. Нажмёшь клавишу поворота на мгновение, и машина уже на пару метров вбок отклоняется. Надо бы дорогу пошире сделать. Нарисуем две полосы, а по ширине сделаем как все 4, чтобы игрок в них как-нибудь поместился.

И ещё нюанс. Проблему с тормозным путём решили, но 360 км/ч - это 100 метров в секунду. Даже если игрок затормозит на 0.2 секунды позже, чем требуется, он пролетит мимо поворота на 20 метров. Что же делать? А не беда, дороги и так широкие, добавим ещё возможность ехать по обочине и срезать, вот 20 метров и компенсируем.

Впрочем, 100 м/с от нас всё никак не отстанут. Например, чтобы думать вперёд на 3-5 секунд, неплохо бы видеть трассу вперёд на 300-500 метров. Ну ничего, камеру от третьего лица повесим повыше, будет видно далеко и скорость визуально будет поменьше казаться.

И да, если на дороге каждые 100 метров будет новый поворот, придётся каждую секунду маневрировать. Вряд ли игроки обрадуются, так что сделаем дороги более прямыми, а повороты - плавными.

Ой, наш "огромный" мир можно проехать за несколько минут. Как же так получилось? Ну ничё, в следующей игре сделаем её раза в полтора больше и максимальную скорость автомобилей до 400-500 км/ч поднимем. Прогресс!

На мой взгляд, форза пошла куда-то не туда. Всякими "космолётами" на руле играть неинтересно и малореально. На более медленных машинах оказывается, что карта не такая уж и насыщенная, повороты и элементы рельефа крупные и расставлены далеко друг от друга. Техничных извилистых трасс толком нет. Дороги слишком широкие. Машина не живая, на движения руля реагирует очень резко и неестественно, подвески как будто нет.

Выводы

В форзу лучше играть на джойстике с видом от третьего лица. Вся игра сбалансирована и настроена под это.

В игре есть какая-то физика, но разработчики её сознательно упростили в пользу аркадности.

Играть на руле совершенно неинтересно, для этого есть совсем другие игры.

Способ измерения - подключить два монитора в режиме mirror, чтобы на них отправлялась одинаковая картинка. Открыть что-то типа отображения часов с миллисекундной точностью и сфотографировать оба экрана.

Такие часы можно открыть прям в браузере: https://cdpn.io/robertschulze/fullpage/yLOgryr

Объективный результат

Между fast и normal режимами отображения разница около 16 миллисекунд. Монитор Dell P2418D.

Мне кажется, это вполне сочетается с частотой обновления экрана в 60 гц, изображение рисуется на один кадр позже. Видимо, монитор для какого-то улучшения картинки ждёт её целиком и только потом рисует.

Субъективные ощущения

Курсор мышки более чётко двигается по экрану. Разница небольшая, на грани ощущений.

Я попросил второго человека включить какой-то режим, дать мне подвигать мышкой, потом поменять режим на другой и снова дать подвигать мышкой. Я смог почувствовать разницу и правильно назвать режим. Но есть нюанс - после первого "измерения" я не мог почувствовать, в каком из режимов нахожусь, разница чувствовалась только на контрасте.

Разницы в "красивости картинки" я не заметил.

Выводы

16 мс - вроде бы мелочь, но я включил быстрый режим и сижу довольный.

У типичного пользователя "нормальный" режим монитора, "двойная" или даже "тройная буферизация" на стороне видеокарты, включена вертикальная синхронизация, как-то подтормаживающий компьютер, какая-то задержка при действиях клавиатурой/мышкой - и вот на мониторе 60 гц получатся запаздывание картинки на 2-4 кадра. Ну т.е., реакция запаздывает на 1/30 - 1/15 секунды и складывается из нескольких факторов. Один из них я улучшил)

И да - я сейчас не про игры, а просто про комфорт работы за компьютером.

В скале есть интерфейс Dynamic. От него можно унаследоваться и получить динамическую типизацию - при отсутствии поля в классе компилятор подставит вызов специального метода.

import scala 
import scala.language.dynamics

class MyClass extends Dynamic

val a = MyClass
a.x 
// a.selectDynamic("x")
a.x = 2
// a.updateDynamic("x")(2)

Класс MyClass может быть любым, например таким:

class MyClass extends Dynamic {
  private var x: Int = 0
	
  def selectDynamic(fieldName: String): Int = {
	fieldName match 
	  case "x" => return x 
  }
	
  def updateDynamic(fieldName: String)(value: Int): Unit = {
	fieldName match 
	  case "x" => x = value
  }
}

Конкретно такой класс получился не особо полезным - по поведению он похож на

class MyClass(){var x: Int = 0}

только хуже - во время компиляции мы не увидим ошибок, если обратимся к несуществующему полю, и код упадёт в рантайме. Впрочем, этот код нужен для иллюстрации возожностей языка.

Что, если нам захочется сделать класс с полями разных типов?

class MyClass() {
    var x: Int = 0 
	var b: Boolean = false
}

Если попробуем написать альтернативу этому классу с помощью Dynamic, в качестве принимаемых и возвращаемых типов придётся указывать Any и кастовать к какому-то типу.
Впрочем, у нас тут Scala 3, в которой появились Union types, можно указать в качестве типа поля Int | Boolean и что-то иное типа строки компилятор не даст присвоить.

class MyClass extends Dynamic {  
  private var x: Int = 0  
  private var b: Boolean = false  
  
  def selectDynamic(field: String): Int | Boolean = {  
    field match  
      case "x" => x  
      case "b" => b  
  }  
  
  def updateDynamic(field: String)(value: Int | Boolean): Unit = {  
    field match  
      case "x" =>  
        value match  
          case v: Int => x = v  
      case "y" =>  
        value match  
          case v: Boolean => b = v  
  }  
}

Но появилась ещё проблема - мы всё равно можем попробовать присвоить Boolean в x или Int в b, а потом упадём в рантайме. Такова участь динамической типизации, ничего не поделать.

И тут c ноги врывается transparent inline! Перепишем метод selectDynamic:

import scala.compiletime.error

MyClass { 
    ...
	transparent inline def selectDynamic(inline field: String): Int | Boolean = {  
	  inline field match  
		case "x" => x
		case "b" => b
		case _ => error("unknown field in MyClass")
	}
}

Что будет дальше? В месте вызова

a.x

компилятор подставит вызов функции selectDynamic, пойдёт внутрь, в inline match, найдёт там подходящую строку "x" и заменит всё-всё-всё на простое обращение к полю x с типом Int.

Если быть точным и посмотреть байткод - у MyClass появится метод - геттер

def inline$x(): Int

который будет вызываться напрямую.

Ну либо на это можно смотреть так

val x: Int = a.selectDynamic("x")
val b: Boolean = a.selectDynamic("b")

Возвращаемый тип зависит от аргумента!

Кроме того, если обратиться к несуществующему полю, прямо во время компиляции подставится compiletime.error и компилятор покажет ошибку.

Поздравляю, мы снова вернулись к статической типизации. Какие выводы можно сделать?

• transparent inline - очень мощный инструмент, позволяющий гибко работать с типами. В scala 2.0 такое невозможно.
• Нет строго дуализма между runtime и compiletime преобразованиями, гибкость scala позволяет в какой-то мере заменить первое на второе. В С++ похожая ситуация.

Для полноты картины покажу, как можно переписать второй метод:

transparent inline def updateDynamic(inline field: String)(inline value: Int | Boolean): Unit = { 
  inline field match  
    case "x" =>  
      inline value match  
        case v: Int => x = v  
        case _ => error("should be int")  
    case "y" =>  
      inline value match  
        case v: Boolean => b = v  
        case _ => error("should be boolean")  
    case _ => error("unknown field")  
}

Посмотрите на переход от динамической типизации обратно к статической при помощи более "умного" компилятора! Что-то подобное можно попробовать в динамических языках типа Python, чтобы ловить ошибки как можно раньше. Не все, но какую-то часть.

Пример кода выше не очень практичен - можно сделать обычный класс с полями x: Int, b:Boolean и он будет прекрасно работать. В классе c Dynamic уже известные поля можно заменить на реальные поля и это тоже будет прекрасно работать, компилятор будет обращаться напрямую к ним вместо вызова selectDynamic:

class MyDynamic extends Dynamic{
    var x: Double = 0
	var b: Boolean = 0
	def selectDynamic(...) ...
}

В общем, код выше дублирует базовые возможности языка, бесполезен сам по себе, но, надеюсь, полезен для иллюстрации.

Для чего использовать transparent inline в реальном коде - не знаю. Люди как-то жили без этой возможности и прекрасно решали свои задачи. Но я точно уверен, что часть этих задач теперь можно решить более гибко и красиво.

P.S. Время от времени пробую сделать с малинкой что-нибудь новое и дополняю статью.

Установка ОС

Есть готовая штука - raspberry pi imager, в которой можно выбрать желаемую ОС и залить её на sd-карту. В случае с малинкой на 8 гб оперативной памяти стоит обратить внимание на битность ОС. Якобы видеодрайвера в 64битной ОС работают плохо, но в дальнейшем мне они и не нужны. Я выбрал 64-битную версию Ubuntu server.

Можно установить ОС, не подключая монитор/клавиатуру/мышь. Чтобы она подключилась к сети, где-то в файлике на sd-карточке с ОС придётся прописать имя и пароль от wifi сети. Но ещё лучше (и на мой взгляд проще) подключить сеть через кабель к роутеру. В малинке гигабитный порт, для нужд домашнего хранилища самое то. Вышеописанные шаги с паролем не нужны, зато неплохо бы иметь доступ на роутер, чтобы узнать, по какому адресу доступна малинка.

Либо можно просканировать локальную сеть и так узнать адрес:

sudo nmap -sn 192.168.1.0/24

При самом первом запуске ОС грузится несколько минут, а я поначалу думал что что-то делаю не так. Вся дальнейшая работа и настройка делается через ssh

Внешний жёсткий диск

Я купил внешний жёсткий диск на 4Тб: HDD WD Elements Desktop WDBWLG0040HBK-EESN. Из особенностей - у него есть отдельный провод для питания от розетки и он не должен тащить энергию из малинки. Из минусов - в розетку придётся втыкать два девайса. У малинки синие разъёмы - usb 3.0, диск лучше втыкать в них.

Дальше начинаются приключения: raspberry pi imager при установке ОС размечает сд-карточку в MBR. Можно вместо карточки подключить жёсткий диск, но MBR позволит использовать только первые 2 Тб диска. А ещё хочется отказаться от sd карточки. Почему-то полностью переселить ОС на диск c GPT разметкой у меня не получилось, ОС не грузилась. В качестве полумеры я оставил загрузочный раздел на sd карточке и раздел с ОС перенёс на диск. Количество записей на карточку будет минимальным, и в случае потери я смогу вставить новую карточку памяти с загрузчиком и работать дальше.

Самое странное, что в сдругим жёстким диском toshiba на 2 гб с gpt внезапно загрузиться получилось. Я потратил около дня, но так и не понял, почему с одного диска грузится, а с другого - нет.

Можно взять раздел с ОС прямо с сд карточки (зря что ли на неё ОС ставили и настраивали) и скопировать на диск. Дальше понадобится узнать айдишники для разделов.

sudo blkid

Примерное описание тут: https://linuxtut.com/en/7af17f1272ca0c558d47/

Эти айдишники надо будет обновить в двух местах:

1. В загрузчике boot/cmdline.txt указывает, откуда грузить ОС.
2. В самой ОС в еtc/fstab монтируются и загрузчик, и раздел с ОС

Как я потом узнал - не обязательно использовать PARTUUID, можно вместо него указать PARTLABEL. Название раздела можно сделать любое, и мне это показалось более удобным. Но надо проследить, чтобы не было двух разделов с одинаковым названием.

В малинке целых 2 usb порта, поэтому можно включить рядышком второй диск и сделать софтовый RAID1. На двух дисках будут лежать идентичные копии данных, чтение теоретически может ускориться в два раза, запись будет со скоростью самого медленного и некоторыми приколами дисков с черепичной записью. К сожалению, о современных дисках производители эту информацию не особо публикуют, в одной "модели" может оказаться как одно, так и другое, и я RAID делать не стал. В планах организовать резервное копирование с домашнего ПК на малинку - тогда отказ одного из дисков или устройств не будет фатальным.

Применение

1. sshfs для доступа из Линукса для тех, кто не осилил нормальную настройку самбы. (это я)
2. Samba для доступа к папкам из локальной сети не только из линукса
3. QBittorrent с возможностью управлять им из браузера
4. 24/7 крутить своего телеграм бота. (это тоже я)
5. Хранить git-репозитории
6. Подключить второй массив и организовать raid
7. Настроить резервное копирование с помощью rsync и cron
8. Раздобыть вторую малинку и организовать загрузку по сети, вообще без sd- карты
9. Добавить пассивное охлаждение
10. Настроить LUKS шифрование для дисков

Скорость копирования по проводу через sshfs получилась 44-47 мегабайт в секунду. Почти полгигабита! У меня есть подозрение, что сеть на малинке быстрее, а это тормозит жёсткий диск или роутер, но пруфов не будет.

Автозапуск бота и торрентов

Ниже будет упрощённый пересказ того, что я узнал по этой ссылке: https://obu4alka.ru/ustanovka-qbittorrent-na-ubuntu-server-20-04-lts.html

Кстати, qbittorrent в браузере выглядит практически так же, как и приложение. И ещё он качает/раздаёт круглые сутки, так что можно оживить полузабытые раздачи.

В ubuntu есть systemd, которая запускает сервисы при старте ОС. Чтобы бот и торрент тоже запускались, сделаем текстовые файлики:

etc/systemd/system/qbittorrent-nox.service

[Unit]
Description=qBittorrent Command Line Client
After=network.target

[Service]
Type=forking
User=qbittorrent-nox
Group=qbittorrent-nox
UMask=007
ExecStart=/usr/bin/qbittorrent-nox -d --webui-port=8080
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

и ещё один для моего бота:

[Unit]
Description = Runs my bot

Wants=network-online.target
After=network-online.target nss-lookup.target

[Service]
Type=simple
ExecStart=/home/ubuntu/bot/run.sh

[Install]
WantedBy=multi-user.target

В случае qbittorrent я создал отдельного пользователя, но если честно не особо понял смысл. Ну да, так вроде безопаснее. А потом самба не cможет открыть файл, т.к. у неё нет прав на чтение и вас ждут красота и изучение того как в линуксе работают пользователи, группы и разрешения.

В настройках qbittorrent (прямо в веб-интерфейсе) есть смысл поменять дефолтную папку для хранения торрентов, а так же залезть во вкладку webUI и убрать там галочку "Use UPnP / NAT-PMP to forward the port from my router", чтобы запретить вход в веб-интерфейс из сети снаружи роутера. Ещё там есть опция "Bypass authentication for clients on localhost", её наоборот удобнее включить для доступа из локальной сети без пароля.

Самба

В windows 10 отключили старую версию протокола smb, который позволял заходить без авторизации. Но с самбой всё как-то криво складывается, я сделал readonly шару и забил, потому что из линукса достаточно sshfs.

Для того, чтобы самба переходила по символьным ссылкам, придётся ещё какие-то опции указывать. Их тут нет. /etc/samba/smb.conf

[share]
  path = /mnt/data/share/
  read only = yes
  guest ok = yes
  guest only = yes

sshfs

Очень удобный вариант, можно удалённую папку примонтировать как папку у себя. Я даже alias завёл:

alias mount-pi8="sshfs -o reconnect,ServerAliveInterval=15,ServerAliveCountMax=3 ubuntu@192.168.1.120:/ /home/me/Desktop/pi8"
alias umount-pi8="umount /home/me/Desktop/pi8"

Единственное - несмотря на параметры, оно как-то криво работает при покидании домашней сети. Ноутбук был не рад, пришлось перезагружать. По тем же причинам в автозапуск такое ставить не надо. Руками каждый раз монтировать - чуточку лень. Возможно, я всё-таки донастрою самбу или ещё что-то.

В остальном - шикарно, скорость работы близка к скорости жёсткого диска (возможно, не современного, а десятилетней давности, но всё же).

Хранение git-репозиториев

Я не стал использовать что-то типа gitlab и пошёл по максимально простому пути. В git сервер и клиент равноправны, на клиенте хранится своя копия данных. Между ними нет большой разницы, и я под сервером подразумеваю круглосуточно работающий ПК, и предполагаю что клиент запускается время от времени и закидывает на сервер свои изменения.

Адресов для скачивания/заливания репозитория может быть несколько. Обычно он один и называется origin. Но никто не запретит добавить несколько адресов, выкачать ветку с одного и потом её влить по другому адресу. И даже в совершенно другой репозиторий так можно, лишь бы имена веток не пересекались. Гибкость впечатляет, хоть про неё и не все знают.

Если есть ssh доступ к серверу, то добавить туда репозиторий очень просто:

На сервере: создать папку, в ней вызвать

git init --bare

На клиенте:

git remote add pi8 ssh://user@ip/path-to-repo
git push pi8 master

В идеале ещё можно создать отдельного пользователя для git и т.п., но для локального домашнего применения не вижу смысла.

Подробнее можно прочитать тут: https://git-scm.com/book/en/v2/Git-on-the-Server-Setting-Up-the-Server

RAID массив

В итоге я отказался от этой идеи.
С помощью mdadm можно сделать raid1 массив, в котором данные будут лежать в двух копиях. Одна на одном диске и другая на другом. Т.к. диски обычно неравных размеров, лучше вместо указания дисков (типа /dev/sda) использовать разделы: например /dev/sda1. Само собой, разделы должны быть на разных дисках. В случае отказа одного из дисков массив с данными продолжит работать как ни в чём ни бывало, пока не откажет второй диск. В общем, за статусом raid массива надо будет следить (и мне кажется, это неудобно).

Вдобавок, я сделал раздел с raid только для важных данных, и при отказе основного диска ОС похерится и малинка всё равно не запустится. Я подумал над этим безобразием и решил вместо этого сделать бэкапы.

Бэкапы

В отличие от raid массива, у бэкапов есть очень полезное свойство - при случайном удалении файлов их можно будет восстановить.

Я подумал над возможными вариантами:

• есть специальное ПО типа https://ru.wikipedia.org/wiki/Bacula. Инкрементальные бэкапы хранятся в каком-то бинарном формате, само ПО надо ставить и настраивать.
• rsync + cron. Внезапно, rsync умеет делать инкрементальные бэкапы. Чтобы не хранить один файл по многу раз, используюся жёсткие ссылки. С точки зрения меня как пользователя получатся папки типа backup1, backup2, и т.д, в каждой из которых лежат все файлы на момент копирования.

На мой взгляд, с rsync самый удобный вариант - я смогу вставить диск с бэкапами в любой комп и вытащить данные обратно.

Я вдохновлялся вот этой статьёй: https://linuxconfig.org/how-to-create-incremental-backups-using-rsync-on-linux, но сделал немножко по-другому:

readonly DATETIME="$(date '+%Y-%m-%d_%H:%M:%S')"
readonly LOG_FILE="/mnt/backup/logs/backup_safedata_${DATETIME}.txt"

printf "start at ${DATETIME}\n" >> $LOG_FILE

rsync -av --delete /mnt/safedata --link-dest ../latest --exclude "lost+found" /mnt/backup/safedata/${DATETIME} >> $LOG_FILE

df >> $LOG_FILE
echo "finished at $(date '+%Y-%m-%d_%H:%M:%S')" >> $LOG_FILE

cd /mnt/backup/safedata
rm latest
ln -s ${DATETIME} latest

python3 -c '
import os
import shutil
listdir = os.listdir(".")
files = sorted([f for f in listdir if f.startswith("20")])
to_preserve = set(files[-31:])
monthly = {f[:7]: f for f in reversed(files)}
to_preserve.update(monthly.values())
for f in sorted(to_preserve):
	print(f"keep '{f}'")
for f in set(files) - to_preserve:
    print(f"remove '{f}'")
    shutil.rmtree(f)
' >> $LOG_FILE

latest - мягкая ссылка на последний бэкап. В --link-dest путь должен быть абсолютный или относительный для папки с бэкапом, поэтому надо выскочить на директорию вверх: ../latest

если ссылки нет, то rsync всё ещё работает.

Логи я решил каждый раз писать в отдельный файл, так как иначе при добавлении большого количества файлов он превращается в многомегабайтный лог и в нём сложно найти, что в какой день происходило. Папка для логов сама не создастся, надо добавить её вручную

скрипт на питоне хранит последние 30 версий бэкапа и первую версию каждого месяца, остальные удаляет.

Для отладки есть полезные опции --dry-run для запуска без реальных изменений, а так же можно опцию --verbose указать дважды и получить более подробный вывод: -vv

Опция -a раскрывается в кучу настроек, которые пытаются перетащить время, пользователя файла, права доступа и т.п. Я попробовал запускать rsync между компом и малинкой и несмотря на --link-dest создавались копии файлов. Я потратил кучу времени на то, чтобы понять, что все эти опции мешают и в итоге между машинами копировал с опциями -rl --size-only

В этом случае время игнорируется, а файл с тем же размером считается не требующим копирования. Можно ещё указать --checksum, но тогда и передающая и принимающая стороны будут считать md5 чексуммы для файлов, что потребует их полного прочтения. Я решил забить и ограничиться проверкой размера.

C помощью cron можно будет настроить бэкапы на каждый день или каждую неделю:

crontab -e

и там написать

20 4 * * * /mnt/backup/backup.sh

Чтобы каждую ночь в 4:20 делать бэкап.

Загрузка по сети*

*Задание со звёздочкой, будут приключения.

Заливать образ на флешку, вставлять в малинку, ждать пока загрузится - не самое весёлое занятие. После того, как перевая малинка стала работающим 24/7 полноценным сервером, я раздобыл вторую и решил попробовать загрузку по сети.

Глобально это состоит из двух шагов:

1. включить на клиентской малинке загрузку по сети
2. настроить на сервере dhcp и nfs, чтобы они работали

Из принципиальных ограничений - клиентская малинка должна быть подключена к сети по проводу, а не через wifi.

Список команд и т.п. несложный, но в процессе я нашёл кучу подводных камней, и настройка заняла у меня целый вечер.

https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/remote-access.html#network-boot-your-raspberry-pi

Вот ссылка на документацию, но делать надо далеко не всё, что в ней написано.

Настройка клиента

На 4B, загрузку включать надо, причём процесс отличается от предыдущих версий.

Во-первых, понадобится поставить именно raspbian os. В принципе, можно обойтись и без подключения мышки-клавиатуры, если в rpi Imager нажать ctrl+shift+x (или какое-то ещё неочевидное сочетание клавиш), оказаться в настройках и там указать ключ для ssh. Экран я советую всё-таки подключить, он потом пригодится.

Запускаем штуку для настройки (прям из консоли)

sudo raspi-config

В ней в менюшках надо выбрать Advanced Options, Boot Order, Network Bootи в ней выбрать загрузку по сети (что странно - с загрузкой по сети вариант ровно один - малинка попытается загрузиться с sd карты, если не получится - то по сети).

Чтобы изменения применились, придётся перезагрузиться.

И потом командой

vcgencmd bootloader_config

можно посмотреть, что в BOOT_ORDER. В идеале там должно быть 0xf21. Тут можно посмотреть подробнее, что же число значит:

https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/raspberry-pi.html#raspberry-pi-4-bootloader-configuration

Я так понял, они справа налево идут.

После этого малинку можно выключить, выдернуть из неё sd-карту и снова включить. Выше я советовал включить экран - малинка на нём покажет текстом свой ip адрес и потихоньку растущее количество неудачных попыток загрузки по сети.

Настройка сервера

Дальше инструкции с официального сайта следовать не обязательно.

Во-первых, можно просто взять и на на домашнем роутере во вкладочке с настройками DHCP указать статические ip адреса для сервера (давно уже так сделал) и для клиента (сделал сейчас).

Во вторых, у меня клиент - raspbian os, а сервер ubuntu. На сайте происходит кунг-фу по включению той же самой sd-карты в сервер, загрузке с неё и дальнейшей модификации для того, чтобы клиент и сервер различались. Спасибо, но я воздержусь.

Итак, можно смело листать сайт до инструкции

sudo apt install tcpdump dnsmasq
sudo systemctl enable dnsmasq
sudo tcpdump -i eth0 port bootpc

Но dnsmasq ставить пока не надо.

С помощью tcpdump можно убедиться, что малинка при загрузке действительно посылает запросы всем в локальной сети.

С dnsmasq меня ждал сюрприз. Это в одном лице и dns сервер, и нужные нам dhcp и tftp сервера. В ubuntu уже есть свой dns-резолвер, systemd-resolved, и он, как нетрудно догадаться, тоже dns сервер, который слушает порт 53 и не даёт слушать его другим.

После установки dnsmasq полезет на 53 порт и не сможет - тот уже занят. Всё что надо сделать - залезть в /etc/dnsmasq.conf и указать там port=0, чтобы dns-составляющая не запускалась и не мешалась.

https://askubuntu.com/questions/191226/dnsmasq-failed-to-create-listening-socket-for-port-53-address-already-in-use

Я вместо этого воспользовался первым нагугленным советом и отключил systemd-resolved. В итоге dns работать перестал, я узнал, что команде sudo без dns работается плохо и потом возвращал всё обратно.

так вот, в dnsmasq.conf должно в итоге быть

port=0
dhcp-range=192.168.1.255,proxy
log-dhcp
enable-tftp
tftp-root=/tftpboot
pxe-service=0,"Raspberry Pi Boot"

tftp-root - путь к папке с загрузчиком на сервере

как скопировать системный раздел на сервер

В оригинальной статье они обходятся одной sd-картой, но я по понятным причинам включил sd-карту в ноутбук и задумался, как же скопировать её на сервер. Суть проблемы в том, что

rsync from to

не может скопировать файлы, принадлежащие root и запрещённые другим для чтения. А поскольку мы копируем системный раздел, там такие файлы будут.

Можно написать так:

sudo rsync from to

Тогда получится скопировать файлы с владельцем root, но не получится их записать по двум причинам:

1. у рута своя папка .ssh и там может не быть ключа для ssh
2. на системе, куда копируем, rsync работает не из под-рута

Красота и удобство. Указать root@ip:/path у меня тоже не получилось. Первая проблема решается копированием ~/.ssh/id_rsa, вторая - хитрой опцией. Для хитрой опции требуется, чтобы на другой машине команда sudo не спрашивала пароль. Рабочая команда выглядит так:

sudo rsync --progress -ax -e "ssh" --rsync-path="sudo rsync" rootfs/ ubuntu@192.168.1.142:/nfs/client1

Таким незамысловатым образом можно скопировать загрузчик в /nfs/nfsboot, а системный раздел в /nfs/client1

Идею и команду взял отсюда: https://superuser.com/questions/605425/rsync-root-files-between-systems-without-specifying-password

После этого надо будет в nfsboot/cmdline.txt заменить указание на root: у меня получилось так:

console=serial0,115200 console=tty1 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.142:/nfs/client1,vers=4.1,proto=tcp rw ip=dhcp rootwait

и поправить etc/fstab

192.168.1.142:/nfs/tftpboot	/boot	nfs	defaults,vers=4.1,proto=tcp 0 0

То, что есть только boot без корневой системы - нормально, так и должно быть

Кроме того, надо ещё включить rpcbind, настроить nfs-kernel-server и в /etc/exports указать пути для nfs:

/nfs/client1 *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)
/nfs/tftpboot *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

В результате малинка без SD-карты загружается по сети из файлов в папке. При желании ту папку можно будет копировать, хранить несколько разных версий ОС и т.п.

Пассивное охлаждение

Температуру можно узнать так:

vcgencmd measure_temp

У меня она была 64 градуса (с нагрузкой из описанного выше софта), после - 57. Я купил корпус Qumo Aluminum RS001, который заодно является радиатором. Охлаждение пассивное, вентилятора нет и ломаться нечему. И шуметь тоже. Сам корпус, кажется, сделан из аллюминия. Смотрится красиво и солидно. В комплекте шли два маленьких кусочка термопрокладки, болтики и шестигранный ключик - в общём, всё необходимое.

Эффектом немного разочарован, думал будет градусов 10-15 разницы, а получилось около 7. Сам корпус ощутимо горячий во всех местах

LUKS шифрование раздела

Опциональная часть, надо чётко понимать, нужно ли шифрование. Цель - чтобы содержимое диска было невозможно прочитать при включении в посторонний пк.

Если пароль от раздела будет храниться где-то на малинке, то затея бессмысленная. Я планирую заходить на малинку по ssh и руками подключать зашифрованный раздел. Кроме того - для самой малинки, пока она работает, пароль известен. Если сама малинка скомпроментирована - то злоумышленник и имеет доступ к диску, и может утащить к себе пароль.

Шифрование спасает только от сценария, когда постороний забирает диск и пытается прочитать с него данные. Всё, ничего больше.

Я где-то видел, чтобы на малине как-то хитро шифровали прям диск с системой, но я так извращаться не буду. В малинке негде хранить пароль, и я хочу, чтобы она могла сама включиться без моего участия. Шифрую только отдельный раздел с данными.

Итак, если шифрование всё-таки нужно, начнём:

Скорее всего, cryptsetup уже установлен, если нет, ставим:

sudo apt install cryptsetup

Особенности малинки - нет хардварной поддержки aes, скорость шифровки и дешифровки будет медленная, советуют вместо него использовать adiantum.

Проверить скорость шифрования (без записи на диск, всё в RAM):

cryptsetup benchmark
# Tests are approximate using memory only (no storage IO).
PBKDF2-sha1       386643 iterations per second for 256-bit key
PBKDF2-sha256     630912 iterations per second for 256-bit key
PBKDF2-sha512     510007 iterations per second for 256-bit key
PBKDF2-ripemd160  324034 iterations per second for 256-bit key
PBKDF2-whirlpool  142935 iterations per second for 256-bit key
argon2i       4 iterations, 333516 memory, 4 parallel threads (CPUs) for 256-bit key (requested 2000 ms time)
argon2id      4 iterations, 335222 memory, 4 parallel threads (CPUs) for 256-bit key (requested 2000 ms time)
#     Algorithm |       Key |      Encryption |      Decryption
        aes-cbc        128b        85.6 MiB/s        98.5 MiB/s
    serpent-cbc        128b        42.7 MiB/s        44.4 MiB/s
    twofish-cbc        128b        63.3 MiB/s        69.1 MiB/s
        aes-cbc        256b        76.0 MiB/s        77.5 MiB/s
    serpent-cbc        256b        43.8 MiB/s        44.4 MiB/s
    twofish-cbc        256b        68.1 MiB/s        69.2 MiB/s
        aes-xts        256b        84.4 MiB/s       101.8 MiB/s
    serpent-xts        256b        43.1 MiB/s        44.8 MiB/s
    twofish-xts        256b        67.9 MiB/s        70.7 MiB/s
        aes-xts        512b        78.6 MiB/s        79.8 MiB/s
    serpent-xts        512b        44.9 MiB/s        44.7 MiB/s
    twofish-xts        512b        70.5 MiB/s        70.6 MiB/s

И померять aes-adiantum, который должен быть быстрее

cryptsetup benchmark -c xchacha12,aes-adiantum
# Tests are approximate using memory only (no storage IO).
#            Algorithm |       Key |      Encryption |      Decryption
xchacha12,aes-adiantum        256b       188.1 MiB/s       189.2 MiB/s


cryptsetup benchmark -c xchacha20,aes-adiantum
# Tests are approximate using memory only (no storage IO).
#            Algorithm |       Key |      Encryption |      Decryption
xchacha20,aes-adiantum        256b       161.0 MiB/s       162.2 MiB/s

Ссылки, которыми я руководствовался:

https://gist.github.com/palopezv/792b9f0100484186c3f74cbee7b07630

https://wiki.davidl.me/index.php?title=LUKS&mobileaction=toggle_view_desktop

Я выбрал xchacha20, т.к. разница в скорости не критичная, а оно вроде как надёжнее.

xchacha20 отличается в xchacha12 количеством раундов шифрования - 20 вместо 12.

Где почитать: https://www.reddit.com/r/cryptography/comments/p3dflu/fulldiskencryption_xchacha12_vs_xchacha20/

Создадим раздел:

sudo cryptsetup luksFormat --type=luks2 --sector-size=4096 -c xchacha20,aes-adiantum-plain64 -s 256 -h sha512 --use-urandom /dev/sdXX

Тут вместо sdXX написать реальный раздел как он показывается в lsblk

Дальше был забавный момент - после всего программа требует написать YES большими буковками. Просто чтобы убедиться, что человек внимательно посмотрел на команду и случайно не похерит нужный раздел.

Дальше надо подключить раздел и отформатировать

sudo cryptsetup open /dev/sdXX NAME
sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/NAME

Примонтировать раздел:

# Open the encrypted drive
sudo cryptsetup open /dev/sdXX NAME
# Mount your partition
mount -t ext4 /dev/mapper/NAME MOUNT_LOCATION

Размонтировать:

# Unmount your partition
umount MOUNT_LOCATION
# Close the decrypted drive
cryptsetup close NAME

Выводы

Если хочется только домашнее хранилище - проще и дешевле подключить диск напрямую к роутеру (некоторые роутеры так умеют). Но мне хотелось иметь полноценный сервер, хоть и маленький. Своей цели я достиг и очень доволен.