# Raspberry Pi 4 (8GB) でZFSなSAMBAサーバ

###### Raspberry Pi 4, Ubuntu 20.04, ZFS, LXD, Samba

この文章は8GB版のRaspberry Pi 4を使ってファイルサーバを作ったときのメモです。まだチェックが終了していませんので、ご注意ください。何かあればコメントをご記入いただけると助かります。

## 準備

### 用意した環境と物
- ネットワーク
- インターネットに繋がったプライベートネットワークを利用しました。もちろんLANケーブルも必要です。
- ドライブレコーダ向け高耐久microSD
- 今回は32GBのmicorSDを利用しました。
- microSDにイメージを書き込むためのPC（母艦）
- いつも利用しているUbuntuのデスクトップ機を管理者で利用しました。
- microSDに書き込むためのリーダライタ
- 母艦が持っている場合はもちろん不要です。
- Raspberry Pi 4 (8GB版)
- Linuxは余ったメモリをファイルのキャッシュに利用するようなのと、ZFSがメモリ喰いだとのことで、一番メモリを搭載しているものを選択しました。
- Raspberry Pi 4用のケース
- 放熱がよくファンがうるさくないものを選びましょう。今回はファンレスのケースを選びましたが、今ひとつ放熱が悪かったので、静音ファンを搭載しているものが良いと思います。
- ACアダプタ(RasPi4用)
- USBのHDD(RasPi4用、ファイルサーバが共有するディスク)
- 音を気にする場合はSSDを利用するのも手です。ネットワークがGbEなので、今回はHDDを使いました。
- USBキーボード(RasPi4用)
- 設定用。USキーボードがデフォルトですので、あればUSキーボード。
- HDMIモニタ(RasPi4用)
- 設定用。もちろん、接続コードも必要です。

### 方針
- OSは使い慣れているUbuntu 20.04 Server (ARM64)
- 導入したUbuntuはなるべく変更しない
- sshサーバのパスワード認証は停止してポートを変更する
- USBのHDDのファイルシステムはZFSを利用する
- snap版のLXDを導入して、sambaはLXDコンテナに導入する
- LXDコンテナのubuntuユーザはロックする
- LXDコンテナのsshサーバは削除する
- ホスト及びコンテナ側のセキュリティアップデートは自動のまま

## microSDへのOSの導入
母艦での作業になります。

### イメージのダウンロード
[Install Ubuntu on a Raspberry Pi](https://ubuntu.com/download/raspberry-pi)から、Ubuntu 20.04.x Serverの64ビット版をダウンロードします。

ダウンロードしたイメージを元に戻しておきます。(元に戻しながら書き込むこともできますが、今回は一つ一つ実施しました。)ターミナルを開いてイメージをダウンロードしたディレクトリに移動して、

unxz ubuntu-20.04.x-preinstalled-server-arm64+raspi.img.xz

を実行するとubuntu-20.04.x-preinstalled-server-arm64+raspi.imgファルが得られます。

### microSDへの書き込み
microSDを挿入します。ファイルマネージャのウィンドウが開きますが、気にしないでください。ファイマネージャで==ubuntu-20.04.x-preinstalled-server-arm64+raspi.img==を右クリックして、==ディスクイメージライタで開く==を実行します。

挿入したmicroSDを書き込み先に指定して、イメージを書き込みます。**書き込み先のデバイスは消されてしまいますので、書き込み先を間違えないようにしてください。**

## Raspberry Pi 4の初期設定
microSDを母艦から抜いて、Raspberry Pi 4に挿入します。キーボードやモニタやACアダプタを接続して、Raspberry Pi 4を起動します。しばらく放置しておくとディスクアクセスがなくなりますので、その後にコンソールからログインします。ユーザ名はubuntuパスワードはubuntuです。すぐにパスワードの変更を求められますので、新しいパスワードを設定しましょう。**USキーボード以外を利用している場合には、英数字以外を使わないように**しましょう。パスワードは忘れないように。

### やっておいた方が良い設定
タイムゾーンは

dpkg-reconfiure tzdata 

で変更します。

USキーボード以外を利用している場合は

dpkg-reconfigure keyboard-configuration

でキーボードの変更を行ってください。

### IPアドレスの固定
IPアドレスが固定されていないといろいろと不便です。UbuntuのIPアドレスはnetplanで管理されています。/etc/netplan/60-eth0.yamlを次のような感じで作成します。

network:
  ethernets:
    eth0:
      dhcp4: false
      dhcp6: false
      link-local: [ ]
       addresses:
       - 192.168.0.2/24
       gateway4: 192.168.0.1
       nameservers:
           addresses:
           - 192.168.0.1
           search:
           - localdomain
version: 2

IPv6を使っている場合は、dhcp6とlink-localのラインは不要です。もちろん、アドレスやネームサーバやゲートウェイは自分の環境に合わせる必要があります。ターミナルから

sudo netplan apply

を実行すれば、固定は完了です。

### sshサーバの設定変更
利用者次第ですが、
1. パスワード認証を停止して、公開キー認証やその他より強固な認証を利用することをおすすめします
2. ポートをデフォルトの22/tcp以外に変更しておくことをご検討ください。

私は両方行っています。

### パケットのコントロール
必要に応じて導入をご検討ください。なお、コンテナのネットワークをeth0に接続しない場合は、DNATを設定する必要があります。

## USB HDDの設定
zfs-dkmsパッケージを導入します。

sudo apt install zfs-dkms

ちょっと時間がかかります。

### ZFS poolの作成

ディスク名は、ls -al /dev/disk/by-id/ で確認してください。ここではmypoolというストレージプールを作成します。もちろん、必要に応じてmirrorやraidz等を使うこともできます。詳細は''arch ZFS''でGoogleなどを検索すると情報を得ることができます。

sudo zpool create \
   -o ashift=12 \
   -O acltype=posixacl -O canmount=off -O compression=lz4 \
   -O dnodesize=auto -O normalization=formD -O relatime=on \
   -O xattr=sa -O mountpoint=/ -R /mnt \
   mypool "/dev/disk/by-id/xxxxxxx"

### lxdの停止

sudo snap stop lxd
sudo systemctl stop snap.lxd.daemon.socket
sudo mv /var/snap /var/snap.save

を実行します。

### snapおよびlxd用データセットの作成
コンテナのバックアップなどを作成するときに作業領域としてmicroSDが利用されてしまうので、USBディスクに追い出してみました。

zfs create mypool/snap -o mountpoint=/var/snap
zfs create -o canmount=off mypool/lxd

### lxdの再起動
元のデータを書き戻してから起動します。

sudo rsync -av /var/snap.save/ /var/snap
sudo snap start lxd

これで、snap関連のデータをUSB HDDに置くことができました。/var/snap.save/ はうまくいったら削除していただいて大丈夫です。

### lxdの初期化

sudo lxd init

ZFSの場合、途中で

Create a new ZFS pool? (yes/no) [default=yes]: no
Name of existing ZFS pool or dataset: mypool/lxd

にします。あとはデフォルトのままで設定しました。

## Samba用LXDコンテナ

### コンテナの作成と起動

sudo lxc launch ubutnu:20.04 samba

時間がかかりますので、終わるまで待ちましょう。デフォルトではコンテナはlxdbr0に接続されており、lxdのDHCPサーバでネットワークを設定しています。

sudo lxc list

でlxdコンテナのリストと起動している場合はIPアドレスをリストすることができます。タイムゾーンを変更します。

sudo lxc exec samba -- dpkg-reconfigure tzdata

openssh-serverとopenssh-sftp-serverを削除します。

sudo lxc exec samba -- apt remove openssh-server openssh-sftp-server

snapもlxdも不要だと思いますので、停止してしまいました。

sudo lxc exec samba -- snap stop lxd
sudo lxc exec samba -- snap remove lxd
sudo lxc exec samba -- systemctl disables snapd
sudo lxc restart samba
sudo lxc exec samba -- apt remove snapd

たぶんコンテナ内のubuntuユーザは要りません。

sudo lxc exec samba -- usermod -L ubuntu

### ネットワークをeth0につなげます

sudo lxc network attach eth0 samba eth0

IPアドレスを固定する必要がある場合には、ホスト側と同じように/etc/netplan/60-eth0.yamlを作成して、適用します。

sudo lxc exce samba -- vi /etc/netpnal/60-eth0.yaml
sudo lxc exec samba -- netplan apply

### sambaの導入

sudo lxc exec samba -- apt install samba

nmbdが不要な場合は必要に応じて停止してください。

sudo lxc exec samba -- systemctl stop nmbd
sudo lxc exec samba -- systemctl disable nmbd

### samba用のZFSデータセットの作成

sudo zfs create mypool/samba -o mountpoint=/samba

この下にユーザ用のデータセットを作成します。

### sambaユーザの追加

sudo lxc exec samba -- useradd hoge
sudo lxc exec samba -- smbpasswd -a hoge

ユーザの借パスワードは控えておきましょう。ユーザのuidを調べます。

sudo lxc exec samba -- grep hoge /etc/passwd

おそらく初めて作るユーザのuidは==1001==です。ユーザ用のデータセットを作成し、sambaコンテナにbind mountします。以下で設定するuidやgidは元のuidに1000000を足したものです。

sudo zfs create mypool/samba/hoge
sudo chown 1001001:1001001 /samba/hoge
sudo lxc config device add samba hoge disk source=/samba/hoge path=/home/hoge

sambaを再起動します。

sudo lxc exec samba -- systemctl restart smbd

### sambaコンテナの自動起動

sudo lxc config set samba boot.autostart true

#### 起動時の問題
USB HDDの認識タイミングにより、/var/snapがマウントされないままRaspberry Pi 4が起動してしまい、コンテナが見つからないので起動しないことがあります。

sudo snap stop lxd
sudo systemctl stop snap.lxd.daemon.socket
sudo rm -rf /var/snap/lxd
sudo zpool import mypool
sudo snap start lxd

等で、lxdが正しく起動すると思います。頻繁に起きる場合には、/var/snapのマウント状況を調べて、マウントされていない場合にはコマンドが実行されるようにroot権限で起動するスクリプトにして、crontabに@rebootで起動するようにしておくと解決されるかもしれません。

## 自動アップデート
ホスト側もコンテナ側も、デフォルトでセキュリティアップデートが自動で適用されるようになっています。自動リブートが必要であれば/etc/apt/apt.conf.d/50unattended-upgradesを変更します。ですが、一日に一回再起動することをご検討ください。

## その他
### snapshot
mypool/samba以下のデータのsnapshotはもちろんホスト側でしか管理できません。適当な間隔ですナプショットを撮るようにしましょう。なお、snapshotが多くなりすぎると性能が低下するようです。個人的には以下のルールで運用しています。
1. 毎分snapshotを作成する。
2. 午前0時のsnapshotは1ヶ月保持する。
3. 毎正時のsnapshotは1週間保持する。
4. その他のsnapshotは1時間保持する。
ユーザは、sambaコンテナのHOME共有の.zfsディレクトリからsnapshotにアクセスすることができます。sambaコンテナは非特権モードですので、コンテナ側からsnapshotが直接影響をうける可能性を小さくできます。

### バックアップ
もう一つZFSのシステムがあれば、zfs sendでsnapshotを利用した増分バックアップが行なえます。詳しいことは”arch zfs”で検索サイトを検索してください。個人的にはmbufferと組み合わせてバックアップしています。
* 午前0時のsnapshotを利用して別のシステムにzfs sendで増分バックアップする

別のファイルシステムへのバックアップは、zfs diffでsnapshot間の差分情報を取得して、それを元に、バックアップすることが可能だと思います。

### raidz2
試しにAmazonさんから1万円ちょっとで手に入れることができるUSB 3.0接続の5ベイのHDDケースに、同じモデルのCMR方式のHDDを5台入れてreidz2で構成してみました。ほぼ使っていない状態であれば、70MB/secぐらいで書き込めるようです。一月ほど経ちましたが、今の所壊れていません。

### microSDのバックアップ
母艦にmicorSDを挿して、イメージを保存しましょう。