PC jako ruter lub serwer

Niniejszy podręcznik zawiera informacje pozwalające skonfigurować i uruchomić własny router bądź serwer na platformie PC.

CPU taktowane zegarem 266 MHz pozwala zbudować ruter, który efektywnie obsłuży ruch do 30 Mbps. Wykorzystując tę proporcję możemy zorientować się w możliwościach posiadanego przez nas sprzętu, bądź poszukać sprzętu, który obsłuży zakładany przez nas ruch sieciowy.

W przypadku zaniku napięcia w sieci energetycznej wraz z powrotem zasilania ruter powinien się automatycznie uruchomić. W przypadku starszych komputerów z zasilaczem AT nie ma z tym problemu – dwupozycyjny wyłącznik komputera pozostanie w pozycji ON bez względu na obecność bądź brak zasilania w sieci energetycznej. Zatem wraz z przywróceniem zasilania komputer uruchomi się bez potrzeby ingerencji z zewnątrz.

Sytuacja się nieco komplikuje wraz z pojawieniem się nowszych zasilaczy typu ATX, w których zrezygnowano z dwupozycyjnych wyłączników przyłączanych bezpośrednio do zasilacza. W zamian za to do płyty głównej przyłączamy elektroniczny stycznik POWER z obudowy działający na podobnej zasadzie, co przycisk RESET lub SLEEP. W takiej sytuacji konfiguracja zachowania komputera przy zaniku i powrocie zasilania w sieci energetycznej przeprowadzana jest najczęściej programowo w ustawieniach BIOS. Rozwiązanie to bywa czasami wygodniejsze pod warunkiem, że BIOS płyty głównej posiada taką opcję. Jeżeli nie możemy się jej doszukać, należy jeszcze sprawdzić, czy na płycie głównej nie znajdują się zworki pozwalające na tę konfigurację. W niektórych zestawach komputerowych Compaq możemy spotkać się z tym przypadkiem.

Jeżeli w pomieszczeniu serwerowym znajduje się wiele maszyn, które dodatkowo często bywają przełączane, wymieniane itp., warto zadbać o wygodne umieszczenie wyłącznika zasilania POWER wraz z przyciskiem RESET. Jeżeli poszczególne jednostki znajdują się gęsto obok siebie np. przy ścianie lub na regale, wówczas przedni panel obudowy każdej z maszyn może znajdować się od strony ściany, co znacznie utrudnia dostęp do przycisków znajdujących się na nim. Takie ułożenie maszyn jest wygodniejsze z punktu widzenia przyłączania wtyczek do gniazd znajdujących się na tylnej ścianie obudowy oraz z punktu widzenia obserwacji lamp kontrolnych wraz z wentylatorami zasilaczy. W związku z tym umieszczenie tam również przycisków POWER i RESET znacznie ułatwi obsługę w sytuacji awaryjnej.

Nasz router/serwer będzie potrzebował interfejsów sieciowych do każdej sieci, z jaką będziemy chcieli go bezpośrednio połączyć. W przypadku serwera, będzie to najprawdopodobniej jedna karta sieciowa, do której podłączymy sieć lokalną. W przypadku routera, musimy mieć tyle interfejsów, z iloma sieciami chcemy go łączyć. W najprostszym przypadku – gdy będziemy robić gateway do Internetu, będą to dwa interfejsy: jeden lokalny (LAN) i drugi zewnętrzny (WAN).

Zaleca się korzystanie z kart sieciowych ze złączem PCI, jeżeli tylko nasza płyta główna posiada takie gniazda. W większości przypadków są rozpoznawane i konfigurowane automatycznie. W przypadku starszych kart ze złączem ISA zazwyczaj konieczna będzie ręczna konfiguracja parametrów IRQ i ADDR/MEM dla każdej z kart za pomocą oryginalnego oprogramowania (Utility) dostarczonego wraz ze sterownikami karty. Jeżeli nie posiadamy takiego oprogramowania, pozostaje nam poszukać go w Internecie. Bez tego, większość kart sieciowych ISA nie będzie się nadawała do użytku.

Jeśli zależy nam na routerze, którego praca będzie możliwe cicha i/lub zależy nam na ograniczeniu zużycia energii elektrycznej, ciekawym rozwiązaniem będzie zastąpienie w naszym routerze dysku twardego kartą Compact Flash. Podłączyć możemy ją zasadniczo na dwa sposoby:

• za pomocą odpowiedniej przejściówki IDE-to-CompactFlash – wtedy komputer widzi kartę tak, jakby była dyskiem twardym, dzięki czemu mamy możliwość wykorzystania nośnika flash na starszych komputerach nie posiadających w BIOS-ie opcji uruchamiania systemu z urządzenia USB
• za pomocą czytnika CompactFlash podłączanego przez USB – do tego rozwiązania będziemy potrzebować płyty głównej z możliwością bootowania systemu z nośników USB

Uwaga! Nie zaleca się tworzenia na kartach pamięci partycji wymiany (tzw. swap), gdyż sposób wykorzystywania takich partycji przez system operacyjny może bardzo negatywnie wpłynąć na żywotność karty!

Zanim uruchomione i skonfigurowane będą karty sieciowe, obsługa routera/serwera przebiegać może na dwa sposoby. Najczęściej będzie to monitor podłączony do karty graficznej wraz z klawiaturą (czasem również myszką). Jednak w przypadku dużej farmy serwerowej trudno sobie wyobrazić z powodów praktycznych i ekonomicznych wyposażenie każdej jednostki w osobny monitor i klawiaturę. Przełącznik KVM jest rozwiązaniem mało mobilnym, a dodatkowo dla dużej liczby jednostek może okazać się niepotrzebnie drogim rozwiązaniem. Ręczne przenoszenie i podłączanie monitora wraz z klawiaturą (szczególnie w przypadku monitorów CRT) nie należy do najwygodniejszych rozwiązań. Jeżeli dysponujemy laptopem, być może warto w tej sytuacji rozważyć konfigurację każdej z maszyn przez port szeregowy. Praktycznie każdy komputer PC wyposażony jest w kontroler 2 portów szeregowych. Krosowany kabel szeregowy nie powinien znacznie obciążyć naszego budżetu. Istnieje także możliwość samodzielnego wykonania takiego kabla. W takiej sytuacji możemy docelowo zrezygnować z wyposażenia każdego rutera/serwera w kartę graficzną.

Pomijając zdalną obsługę przez telnet/SSH lub WWW, podstawowa konfiguracja większości zarządzalnych przełączników Ethernet, zaawansowanych ruterów sprzętowych, a także uniwersalnych platform sprzętowych typu RouterBoard lub PC Engines WRAP możliwa jest wyłącznie przez konsolę portu szeregowego.

Może się zdarzyć, że posiadamy jedną kartę graficzną PCI lub AGP, a ze starych części komputerowych możemy złożyć kilka zestawów PC. W takiej sytuacji zamiast kupować brakujące karty graficzne do każdego z zestawów, możemy tę jedną kartę wykorzystać do podstawowej konfiguracji BIOS oraz instalacji systemu operacyjnego Linux/BSD, po czym ustawić zerową konsolę tekstową systemu na port szeregowy np. COM1. Teraz możemy śmiało wyciągnąć kartę graficzną i wykorzystać ją do pierwszej konfiguracji kolejnego zestawu PC.

W Linuksie domyślnie pierwsza konsola znajduje sie na monitorze i klawiaturze. Aby zamiast tego był to COM1 w /etc/lilo.conf należy dopisać:

append="console=ttyS0,9600n8"

Jeżeli tylko odpowiednie porty szeregowe są włączone w BIOS-ie, po zapisaniu zmian i wykonaniu polecenia 'lilo' jako root powinno już wszystko działać na COM-ie. Należy tylko pamiętać, że w zależności od szczegółowej konfiguracji dystrybucji Linux (/etc/inittab), po restarcie na monitor podłączony do karty graficznej już nie będą kierowane żadne komunikaty. Może się zatem zdarzyć, że standardowa klawiatura podłączona do rutera/serwera nie będzie przyjmowała od nas żadnych poleceń. Nie zmieniaj zatem konfiguracji, jeżeli nie masz możliwości późniejszego zalogowania się po COMie lub po SSH, żeby wrócić do standardowej pracy na monitorze i klawiaturze.

Uwaga! Jeżeli po odłączeniu karty graficznej od płyty głównej, komputer nie uruchamia się i/lub zaczyna piszczeć należy odnaleźć w konfiguracji BIOS / Advanced CMOS Setup opcję 'Primary Display' (lub podobną). Domyślnie zaznaczona jest wartość 'VGA/EGA' i wówczas komputer piszczy i nie chce się uruchomić po wyciągnięciu karty graficznej. Po zmianie tej wartości na 'Absent' komputer powinien się normalnie uruchamiać bez karty graficznej. W niektórych BIOSach tę opcję znajdziemy w menu 'Standard CMOS Setup' tuż pod konfiguracją dysków twardych. Jest też podobna opcja, gdzie wartościami do wyboru są 'PCI' albo 'AGP', ale to akurat nie ma nic wspólnego z piszczeniem komputera po wyciągnięciu karty graficznej. Należy także zwrócić uwagę na pole 'Halt on errors' w menu Standard CMOS Setup, gdzie należy zaznaczyć wartość 'No errors'. W przeciwnym wypadku, jeżeli przy restarcie do komputera nie będzie podłączona klawiatura, komputer zapiszczy i zatrzyma się tuż po zliczeniu pamięci wyświetlając na ekranie komunikat w stylu: Keyboard error Press F1 to resume_ Z tego samego powodu należy ustawić opcję 'Quick boot' w menu Advanced CMOS Setup na wartość 'Enabled'.

Podobnie, jeśli planujemy uruchomienie farmy serwerowej lub klastra obliczeniowego, koszt wyposażenia wszystkich jednostek w karty graficzne może być równy kosztowi dodatkowej jednostki serwerowej/obliczeniowej (tak było kiedyś).

Ostatnio (12.2005) pojawiły się przełączniki typu KVM w rozsądnych cenach (kilkaset złotych) umożliwiające sterowanie kilkoma (2, 4, 8 lub 16 oraz poprzez połączenie w mostek do 256 szt.) jednostkami serwerowymi klasy PC przy pomocy jednego zestawu klawiatura, mysz i monitor.

Aby komputer uruchomił się po awarii zasilania bez podłączonego monitora i klawiatury, należy upewnić się, czy w BIOS-ie zaznaczone są następujące opcje:

• Report Keyboard Errors = Do not report
• AC Power Recovery = ON
• Integrated Devices / Primary Video Controller = Auto

Rozwiązanie, na które bardzo ciężko wpaść: Należy ustawić hasło do BIOS-u, dopiero wtedy pojawia się odpowiednia opcja pracy jako serwer. Po jej aktywacji można uruchomić komputer bez klawiatury. Komputer podczas startu nie zapyta o hasło, natomiast po podłaczeniu klawiatury, będzie trzeba je wpisać, aby zaczęła ona działać.

Podobnie jak w Compaq Deskpro Pentium III ustawiamy „power on password” i pojawia się opcja „password options” wybieramy opcje „server” i ustawiamy ja na „enable”. Po zapisaniu ustawień komputer będzie się uruchamiał bez klawiatury.

Warunkiem koniecznym do pracy naszego serwera/routera będzie zainstalowanie na nim odpowiedniego systemu operacyjnego. Najlepiej, żeby był to system o małych wymaganiach sprzętowych, nieposiadający żadnych zbędnych elementów, które będą go spowalniać, a być może i zmniejszać bezpieczeństwo naszego serwera.

Dobrym wyborem będzie system oparty o jądro (kernel) Linux lub system z rodziny BSD. Poniższa lista zawiera rekomendowane do instalacji systemy, do których opis instalacji i konfiguracji znajdzie się w dalszej części tego opracowania.

• Slackware Linux
• Debian Linux
• Ubuntu lub bardziej do tego przeznaczona (bez środowiska graficznego) – Ubuntu Server
• FreeBSD
• OpenBSD
• NetBSD
• FreeSCO (Linux)
• NND (Linux)

Wszystkie powyższe systemy operacyjne można legalnie i nieodpłatnie pobrać z internetu, kupić na płytach CD dołączonych do czasopism, lub kupić na aukcjach i w sklepach internetowych (często z kompletnymi podręcznikami obsługi).

Istnieje wiele innych dystrybucji opartych na Linuksie, które nie zostały uwzględnione na tej liście, gdyż autorzy opracowania uznali je za mało odpowiednie dla początkującego administratora (np. Gentoo, Fedora, Mandriva, Suse, Aurox, Damn Small Linux).

Oprócz darmowych systemów operacyjnych dostępne są również specjalizowane komercyjne systemy operacyjne dla ruterów:

• Mikrotik Router OS – http://www.mikrotik.com/
• Ikarus OS – http://www.ikarusos.pl/
• StarOS – http://www.staros.com/
• WILI – http://www.wilibox.com/

Jeżeli posiadamy kilka (lub więcej) komputerów PC, które chcielibyśmy wykorzystać w charakterze klastra obliczeniowego, warto zaopatrzyć się w płyty główne i karty sieciowe umożliwiające uruchomienie wszystkich komputerów poprzez sieć komputerową, czyli tzw. funkcja Wake-on-LAN (w skrócie WoL). Zazwyczaj niezbędne jest wówczas połączenie karty sieciowej dodatkowym kabelkiem z płytą główną, który powinien być w zestawie płyty głównej bądź karty sieciowej z funkcją WoL.

Jeżeli mamy do dyspozycji kilkadziesiąt komputerów np. w pracowni komputerowej w naszej szkole, warto upewnić się, czy BIOS umożliwia załadowanie systemu z innego źródła (np. z serwera sieciowego) w przypadku uruchomienia komputera funkcją Wake-on-LAN. W takim wypadku, gdy pracowania komputerowa jest używana w ciągu dnia podczas zajęć lekcyjnych, system jest normalnie uruchamiany z twardego dysku. Natomiast po zajęciach z głównego węzła klastra jednym kliknięciem możemy uruchomić pozostałe komputery, które załadują z serwera specjalną wersję Linuksa umożliwiającego pracę jako element klastra obliczeniowego. W przeciwnym razie musielibyśmy każde stanowisko uruchomić „ręcznie” z płyty CD np. Parallel Knoppix, co przy znacznej liczbie komputerów rozproszonych w wielu pracowniach może być rozwiązaniem niewygodnym.