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【学习笔记】Ubuntu双系统+搭建个人服务器

2023-05-16

Ubuntu双系统+搭建个人服务器

  • 前言
  • 1. Ubuntu+Win双系统
    • 1.1 制作U盘启动盘
    • 1.2 系统分盘
    • 1.3 安装Ubuntu系统
  • 2. 搭建个人服务器
    • 2.1 设置root
    • 2.2 配置ssh
    • 2.3 向日葵连接
  • 3. 内网穿透
    • 3.1 实现流程
    • 3.2 zerotier
  • 3. 总结

前言

前段时间整了一套主机，3060ti+intel 11600F，终于不用在轻薄本上跑机器学习代码了，也不用因为服务器价格昂贵而发愁了。但是这些仅限在家中使用，一旦外出或者返校，这套主机就在家里吃灰吧，想想一年在家不超过100天时间，买来实在是性价比不高，但是我早有准备，曾有幸在某站上刷过将自家不用的机子改装成服务器的例子，这正好激发了我的兴致，所以说干就干，下面将从原理和实操角度来回顾我装机过程~

1. Ubuntu+Win双系统

PS：为什么是双系统，我想热爱游戏的朋友不会陌生，Win娱乐生产力，Ubuntu学习生产力，不耽误！
由于机子买来自带Win11系统，所以只用准备Ubuntu的安装。Ubuntu系统选用的是20.04版本，2202年了，20年的版本还是稳定可靠的（可以免费安全维护至2025年）。首先，在Ubuntu官网下载系统镜像，由于机子配置还是挺高的，鲁大师跑分能上150万+，所以果断选择了桌面版（就是任性），当然配置不足的还是选择server版吧。

1.1 制作U盘启动盘

在上文中提到下载系统镜像，如下所示：
在这里插入图片描述
下载制作U盘启动盘软件PowerISO
在这里插入图片描述
准备一个4G以上的U盘（最好是空U盘，因为制作启动盘时会格式化），注意备份，接着选中工具，制作U盘启动盘。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
最后选定镜像文件，确定目标U盘，点击开始即可，这样Ubuntu启动U盘就制作完成。

1.2 系统分盘

我们必须分一定的空闲空间给Ubuntu系统运行，所以我们需要在Win系统上进行分盘。分盘步骤如下：

  1. 搜索计算机管理，打开磁盘管理。在这里插入图片描述

  2. 在想要压缩的磁盘上右键选择“压缩卷”，修改需要压缩的空间，一般大于40G都是够用的。压缩完成后就会出现未分配空间。在这里插入图片描述

  3. 选择未分配区域，右键新建卷，按照要求一步步走，然后再将新建的卷删除，就变成可用空间了。

其实这里我仍然是未分配空间，但是参考别的网上教程，都是会变成可用空间，不过就算这样，之后的系统还是能安装成功的（不知道是不是win11系统问题）。注意系统硬盘分区有两种方式，一种是bios+MBR，一种是uefi+GPT，后者的可以直接分盘，而前者会在一些特殊情况出现问题，具体可以自行百度。

1.3 安装Ubuntu系统

安装之前，要设置BIOS，这个不同主机会有不同的差异，主要以下几点：

  • 关闭快速启动。选择控制面板-电源选项-选择电源按钮的功能，选择“更改当前不可用的设置”，取消选中“启用快速启动”，不然电脑又默认直接进入Win11系统了。
  • 修改U盘为启动时的首选项。也有的电脑是选择关闭安全模式即可。

我买的是联想刃7000k主机，有可视化界面，所以这一点就友好很多。首先关机，插入启动盘，疯狂按f12进入可视化界面，选择U盘启动，这样就直接进入Ubuntu的安装界面了。一些简单的建议操作如下：

  1. 选择中文简体，点击安装Ubuntu。
  2. 键盘布局默认Chinese，直接继续。
  3. 更新和其他软件部分按需选择，我这里直接正常安装。
  4. 安装类型选择其他选项，因为我们需要自己手动分区。

接下来就是安装的重中之重了，创建分区。选中空闲分区点击加号即可设置分区。分区方案有多种，网上和各类教程书上都有详细的方案。我选择的是比较简单的分区方案，共4个分区。

  • "/boot"分区,200~300MB，我分配了300MB，存放操作系统启动引导程序，需要用它来启动ubuntu系统。
  • "/"分区，15G~20G,我分配了20G，相当于windows的c盘，主要存放系统文件。
  • "/home"分区，相当于Win中除了c盘的其他盘，可以存放安装包、用户数据等等。
  • swap分区，swap分区的意义在于当系统的物理内存不够用的时候，就需要将物理内存中的一部分空间释放出来，以供当前运行的程序使用，而这些释放的空间就暂存在swap空间中，需要使用的时候再恢复，相当于虚拟内存的作用，以空间换时间。建议大小稍大于电脑内存，这里我分配了20G。

在这里插入图片描述
PS：由于安装的时候未截图，所以使用了网图，图片的来源我会在文末链接。

剩下的就是选择区域和填写用户名和密码，等待安装，最后重启，拔掉U盘，选择Ubuntu启动，这样Ubuntu系统就安装完毕了。
在这里插入图片描述

2. 搭建个人服务器

2.1 设置root

使用Ubuntu第一步一定要设置root，因为很多操作需要sudo的权限才能操作。

  1. 打开终端，输入sudo passwd root。
  2. 在下一行输入你的密码。
  3. 再次输入，出现passwd: password updated successfully字样，表示root密码设置成功。

2.2 配置ssh

服务器远程连接一般都是通过ssh进行连接的，那么就得在Ubuntu上安装ssh并设置开机自启，这样就可以一直保持对服务器的连接了。

  • 安装命令：sudo apt-get install openssh-server
  • 确认sshserver是否启动：ps -e|grep ssh
  • 修改端口号：sudo vi /etc/ssh/sshd_config，找到# Port 22，去掉注释改成一个五位数的端口（防止端口扫描）。
  • 配置完成后重启：sudo /etc/init.d/ssh restart。
  • 设置开机自启动： sudo systemctl enable ssh。

这样，ssh就配置成功了。

2.3 向日葵连接

在远程连接的路上还是有不少选择的，当然我在第一步就踩了坑，这也是由于我计算机网络知识遗忘了不少，现在终于拾起，倍感惭愧。一开始我是知道可以从互联网服务商那里要求公网IP的，但是一个残酷的现实是，我的房间里没有网线，连接网络必须使用WIFI，这就涉及到NAT，网络地址转换，我的服务器在我家路由器的内网里，外界可能只知道我家的路由器（甚至不知道，后面会有解释），而不知道服务器的存在，那么外界的连接来带家中路由器就戛然而止了，它根本无法连接到我的服务器。那么该如何解决呢？
这里我还想提一嘴在一开始我犯的一个愚蠢的错误。我在Ubuntu上输入ifconfig，根据查询到的IP地址用MobaXterm进行连接，很顺利，一下子就连接上了，我当时还在想要什么公网IP，这样不就轻轻松松连上了!很快我就意识到了错误，我无意发现IP地址的开头是192.168开头，查询了下发现属于C类私网地址，并且我的笔记本也是这个开头的IP。二者在同一私网内，自然能连接起来，搭建服务器的初衷，就是在不同私网的条件下使用，所以这个愚蠢的错误差点让我白折腾一通。
那么向日葵连接，是一个付费的远程的连接工具，当然并不是所有服务都付费，免费的服务已经够我使用了，包括桌面控制、桌面查看和远程文件（SSH需要付费，如何解决看下一节），并且我只要注册好一个账号，让所有的设备都添加到设备列表中，设置开机自启自动连接账号，这样远程操控不要太舒服。
在这里插入图片描述
这里附上Ubuntu中向日葵的安装：

  1. 在向日葵官网下载对应版本。
  2. 切入安装目录，输入sudo dpkg -i XXX，XXX为对应安装包的名称。

安装好后还要设置开机自启，在终端输入gnome-session-properties，会出现如下窗口
在这里插入图片描述
命令中输入向日葵可执行文件的路径即可。

但是向日葵也经常不稳定，比如开机虽然自启，但是自动登录会经常失败，需要刷新一下才行，如果我是远程控制，那么还需要家里有人给我点一下刷新，这么麻烦的事情，还不如拉一条网线呢。这个问题困惑了我很久，一直不知道如何解决，直到今天看到了内网穿透的概念，一瞬间我豁然开朗。

3. 内网穿透

起因还是看了科技宅小明在某站发布的视频，在其中他提及了内网穿透的概念，我特地百度了一下，内网穿透，也即 NAT 穿透，进行 NAT 穿透是为了使具有某一个特定源 IP 地址和源端口号的数据包不被 NAT 设备屏蔽而正确路由到内网主机。这个好，我现在遇到的问题，不就是服务器受到NAT设备屏蔽无法远程连接嘛，那么该如何做呢？（NAT的原理请参考计算机网络大黑书）

3.1 实现流程

百度百科上是这样介绍的：

  1. 两个需要通过内网穿透进行通讯的内网客户端，分别将自己的外网收发接口注册给一个具有公网ip的中转服务器。在这里插入图片描述

  2. 中转服务器将两个客户端注册的收发接口分别告知给对端。
    在这里插入图片描述

  3. 一个内网客户端使自己的接收端口作为源地址，向对端的发送端口发送一个udp数据包，这个数据包称为打洞包。发送过这个打洞包后，可以在这个内网的出口路由器上产生一条NAT记录，令后续从对端发送端口发来的数据包都不被丢弃, 而是转发给相应的内网客户端的指定端口。
    在这里插入图片描述

  4. 发送过打洞包后，对端发送至本端路由器指定接收端口的数据包，就会根据NAT记录转发至本端的内网服务器接收端口，从而实现了内网服务器接收外网数据包的功能。

  5. 另一个内网服务器同样执行上述步骤 (3) 、 (4)， 即可实现两端内网服务器相互收发音频数据包的功能。

这个过程听起来很复杂，我解释一下，本质就是两个内网客户端在外网服务器上注册，互相识别（本质是内网所在的路由器互相识别NAT记录），然后进行通信。这有点像探探的喜欢功能，二者只有互相喜欢（指向相同的中转服务器），才能够了解到互相的信息，然后才能够互加微信进行聊天。既然原理已经了解了，那么接下来就是用轮子的问题（PS：向日葵也是基于这个原理实现的）。

3.2 zerotier

这里使用zerotier实现内网穿透。

  1. 登录zerotier官网注册账号。

  2. 进入后台创建新一个虚拟局域网。在这里插入图片描述

  3. 进入虚拟局域网保存好网络ID。在这里插入图片描述

  4. Ubuntu安装zerotier的命令：sudo apt-get update ; sudo apt-get install curl ; curl -s https://install.zerotier.com | sudo bash。并加入局域网中：sudo zerotier-cli join 命令空格网络ID。

  5. 轻薄本这边也安装zerotier软件。在这里插入图片描述

  6. 在网页中允许新设备加入局域网。在这里插入图片描述

  7. 最后，ifconfig查看zerotier地址，在MobaXterm上连接改地址即可。在这里插入图片描述

这样，通过内网穿透技术就实现了外网访问内网的服务器了，我的个人服务器也就搭建完成。

在这里插入图片描述

3. 总结

科技宅小明在视频中说，由于IPv4端口号不够用的问题，所以才产生NAT，又由于NAT都不够用的问题，所以产生大内网，即NAT套娃，所以家用路由器的IP可能还是大内网中的一个私有地址，整个大内网甚至覆盖整个小区，如果使用IPv6的话，这样的问题就不复存在了，因为IPv6地址多的用不完（地球上每一粒沙子都可以拥有一个IP），但是由于路由器的限制，导致很多还是只能用IPv4地址，这也就是我不得不通过各种方法实现服务器搭建的原因。
总的来说，这是一篇理论+操作的博客，嫌麻烦的同学可以直接略过理论部分，直接上手，大概率是不会出错的（可能几年后就不好说了）。希望对大家有所帮助，如果有疑惑或者文章部分不严谨的地方，还望批评指正。

参考链接

https://blog.csdn.net/qq_45488453/article/details/107783752
https://www.bilibili.com/video/BV1Qq4y1w7F5
https://blog.csdn.net/weixin_39824834/article/details/111534767
https://blog.csdn.net/qq_41057206/article/details/80534194
https://blog.csdn.net/weixin_40543283/article/details/84728299

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