拒绝危言耸听的 all-in-boom，让你的 all-in-one 真正超全能

油油娇娇淑芬

去年写了篇关于超全能主机 ( all-in-one ) 的文章，详述了软硬件的配置过程。
现在，这台超全能主机已经用了半年 ( 2022.10-2023.04，之前时间有误 ) ，我决定再用一篇文章谈谈经验。
在开始之前，非常明确地给出两点结论：
(1) 这种方案是完善的，只要硬件本身没有问题，不会出现死机、卡机、不稳定的情况。


如上图，距上次因升级 PVE 而重启宿主机已过去两个月，24×7 保持 11 台虚拟机开启，其中 2080M 魔改独显、三张 SATA 卡、两块 NVMe SSD 分配给多台虚拟机。在这两个月，无论宿主机还是虚拟机，从未出现问题。
(2) 在稳定运行的前提下，全能主机对生产力的提升是显著的，表现在健壮性和灵活性。
无论独显、SATA 卡还是 NVMe SSD，本质都是 PCI-E 设备，并不影响虚拟机快照功能，而快照就是生产力：① 还原快照，虚拟机随时回到初始状态，其余盘符文件保持不变；② 克隆快照，得到多台相同的虚拟机，省去安装和设置的过程；③ 虽然多个虚拟机脱胎于相同快照，通过保存在 NAS 的批处理，能将系统配置为各自用途。


下面以 Q&A 的格式，分条阐述 all-in-one 的心得。

<hr/>Q：又是独显又是核显，到底该选择直通还是虚拟化？

A：在之前的文章，我说的是独显直通+核显虚拟化的组合，实现了独显画面直出和核显性能共享。但是，如果需要将核显画面也输出至显示器，核显虚拟化的方案要借助 DisplayLink 拓展坞。下表详细比较了几种方案，可以权衡利弊做出选择，个人倾向前两种方案。


<hr/>Q：all-in-one 的木桶短板在哪，如何基于此推荐硬件配置？

A：很多人认为 all-in-one 最重要的是 CPU 核心数量、PCI-E 通道数量等指标，以我的实际体验，如果你的 all-in-one 需要当游戏主机用，尤其是跑网游，最吃紧的往往是内存带宽，其它方面只是锦上添花。
因为，即使常年开启 11 台虚拟机，我这个 QTJ1 CPU 的负荷也就是 3.6 左右，远远没达到满载的程度，但如果有后台虚拟机在全速下载上传、压缩解压缩、加密解密，跑游戏的虚拟机能明显感到掉帧，这才是影响体验的。掉帧主要是带宽不足导致，16M L3 +  双通道 DDR4 3200 的组合不能满足内存敏感场景下的带宽需求。
所以，如果预算充足，建议用大容量缓存+高带宽内存构建 all-in-one 主机，哪怕 IPC 或主频低一些。

• 中低端推荐 11 代移动魔改平台，有 24M L3 ，搭配标准盘在 DDR4 3600~3733 的内存，即使 IPC 低于 12 代，在 all-in-one 场景仍然有优势。功耗方面，11 代移动是 10nm ，对 10-11 代桌面优势巨大。
  
• 中高端考虑 13 代 i7-i9 ES ，有 30+M L3 以及支持 DDR5 ，带宽得到进一步缓解。而且，最新的 PVE 7.4 已支持切换 ( Opt-in ) 至 Linux 6.2 内核，对于大小核架构和核显都有更好的支持。
  
• 高端期待 Zen4 3D 的表现，因为此组合相比 Intel 有超大 L3 和能效优势，相比 Zen3 3D 又多了核显，且价格与 Zen4 + B650 相近。待机时 Zen4 3D 相比 12-13 代的功耗劣势，在 all-in-one 环境是无需考虑的，因为 all-in-one 不存在纯粹的待机。不过，Zen4 3D 核显的直通兼容性未知，编解码性能也有待检验，等等看。
  

话又说回来，我这个 QTJ1 也没过气，毕竟 11-13 代目前还不支持核显虚拟化或直通，暂时只能通过上表方案 3 输出带 3D 加速的核显画面。和 11 代魔改相比，9~10 代魔改虽然性能有差距，但价格还是略低、核显可玩性更强、主板拓展性也较好 ( 前提是淘到合适的 Z 系芯片组主板 ) ，仍然可以按需选择。
除此之外，如果对功耗不那么敏感，还可以考虑无核显的配置，考虑安装多块独显，分配给各自的虚拟机。在这种情况下，32+M L3 的 Zen3 型号是不错的选择，包括那个 Zen3 3D ，CPU 低功耗缓解了独显的功耗劣势。
<hr/>Q：如何组织虚拟机的存储，里面的系统、游戏、软件、文档都放哪？

A：既然是 all-in-one ，根据每台虚拟机的用途，应关注三个关键词：快照、性能、复用。

• 对于虚拟机的系统盘，快照功能是必要的，因此使用默认的虚拟硬盘，但是建议开启 write-back 缓存，数据会先写入内存再回写，目的是改善延迟。在此方案里，写入系统盘的都是临时文件，无需关注安全性。
  
• 对于虚拟机的游戏盘，性能最优先，因此建议直通 NVMe SSD 。只是，并非所有游戏都需要高速 I/O ，为了节约空间，一些游戏可以放到 NAS 共享文件夹，通过 mklink 做目录链接，与其它实体目录并列显示。
  
• 对于虚拟机的其它盘，应尽可能实现内容复用，也就是通过 mklink 链接 NAS 共享文件夹，再用 subst 命令将父目录映射为分区，这样最终显示的分区布局和一般物理机是基本相同的，不改变原有的使用习惯。
  

以上文字，用图片来表示：



注：这里只直通了 256G SSD ，所以容量显得不太够

其中，以 D 盘为例，目录结构如图：



如果不点开属性，看起来和普通 Windows 设备的 D 盘差不多

当然，如果这台虚拟机无游戏用途，可以将 D 盘的实体路径直接设置在 C 盘的文件夹。
另外，subst 命令在重启后失效，建议合并至 autorun.bat 文件，加入开机启动项。
<hr/>Q：没地方放，如何用一套 ( N 套 ) 键鼠控制多台 ( M 台 ) 虚拟机？

A: 这个问题看起来很容易，搞个 USB 切换器不就行了？可是，这几台虚拟机实际是同一台物理机，USB 切换来切换去，识别的不还是原来的键鼠吗？所以，问题比想象中要复杂，关键在如何让 PVE 知道切换的意图。
不过，说复杂也不复杂，技术上没难点，只是要动点脑子。
想想看，USB 切换器的本质是什么？本质是 switch 也就是开关，相当于物理连通某一条线路的 MUX 桥 。
所以，不要把思维局限在开关这里，而是考虑桥的另一端，也就是主板的 USB 端口。
可以通过为虚拟机分配 USB 端口 ( 而不是 USB 设备 ) ，实现 USB 设备对虚拟机的独占与共享。
下图为 4 口 USB 切换器 + 7 口 USB 集线器，以此为栗子说明。


图中，集线器的上行链路 ( 绿框 ) 接到切换器的下行链路 ( 橙框 ) ，而集线器的四个 USB 上行链路 ( 紫框 ) 接到 all-in-one 主机的四个 USB 接口。由此一来，无论按下 A、B、C、D 哪个开关 ( 红框 ) ，集线器以及连接的 USB 设备 ( 蓝框 ) 都会和 all-in-one 建立物理连接。
我们先记下与开关 A、B、C、D 对应的，由 PVE 系统报告的 USB 端口，如 1-11，1-12，1-13 和 1-14 。基于此，为虚拟机 1 分配 USB 子端口 1-13.2 ，为虚拟机 2 分配 1-13.7 。当按钮 C 按下，PVE 识别到 1-13 端口挂载的 FE2.1 USB HUB 主控，以及 1-13.2 和 1-13.7 连接的无线键鼠，从而允许上图中蓝色 2 连接的无线键鼠控制虚拟机 1 ，允许蓝色 7 的无线键鼠控制虚拟机 2 。以上是 2 套键鼠控制 2 台虚拟机的原理，即 N = M 。
继续考虑 2 套键鼠控制 3 台虚拟机。在这种情况下，我们为虚拟机 3 分配 1-14.7 ，同时为虚拟机 1 添加 1-14.2 ，原有的 1-13.2 保留。此时，当按钮 C 按下，实现的功能和上一段描述的相同；而如果切换为按钮 D 按下，虽然虚拟机 1 仍然受蓝色 2 的无线键鼠控制，蓝色 7 的无线键鼠的控制对象却由虚拟机 2 变为 虚拟机 3 。以上实现了虚拟机 2 和 虚拟机 3 受同一套键鼠的切换控制，即所谓的 N < M 。
以此类推，只要 M - N \le S 并且 M \le K ，必然有可行的分配方案。这里的 S 指的是切换器的端口数 ( 开关数 ) ， K 指的是集线器的端口数。
进一步地，我们考虑为一台虚拟机分配多个设备，此时先将 K 个端口分组：

• G_{1}为绑定组，指固定控制对象的 USB 端口集合，和某一虚拟机绑定；
  
• G_{2}为共享组，指随开关切换控制对象 ( 即虚拟机 ) 的 USB 端口集合；
  
• G_{3}为空闲组，指闲置端口。各端口必须进入 G_{1},G_{2},G_{3} 其中一组。
  

我们先将需要独占控制的 USB 设备放入 G_{1} ，如下图蓝框。此时，由于子端口 7 同时在四种 USB 端口出现 ( 1.11, 1.12, 1.13, 1.14 )，无论按下哪个按钮，端口 7 的 USB 设备都会被分配至该虚拟机。
然后，我们将共享使用的 USB 设备放入 G_{2} ，如下图绿框。此时，按下按钮 C 会将端口 5, 6, 7 的三个设备分配给该虚拟机；按下按钮 D 则将端口 6, 7 的两个设备分配给该虚拟机，同时端口 5 将释放给其它虚拟机或者闲置；按钮 B 则导致只有端口 7 分配给该虚拟机，端口 5, 6 同时释放或闲置。这就实现了多对多的设备切换。



注：需设置机型版本≥7.1才可以支持最多15个USB设备

<hr/>Q：路由、NAS、媒体服务器… all-in-one 包含哪些功能最恰当？

A: 虽然叫做 all-in-one ，我认为路由功能还是应该独立出来，丢到弱电箱。理由是：

• 全家断网的代价太大，人在外都没法远程处理；
  
• 路由功能占用 all-in-one 网口、PCI-E 和带宽；
  
• 路由紧邻光猫方便接线和供电，尤其多线接入。
  

需指出的是，路由在弱电箱 PPPOE 拨号，不代表 all-in-one 就浪费了。
事实上，all-in-one 可以再创建旁路由虚拟机，或者虚拟机通过 Relay 获得独立 IP 。
(1) 创建 Op**wrt 虚拟机，作为旁路由，提供 ( 不科学 ) 上网服务，灵活性远大于物理机。

• 当 ( 不科学 ) 上网插件出现问题又没时间处理时，可直接关闭虚拟机，不影响正常网络访问；
  
• 需更新 ( 不科学 ) 上网或其它插件时，可以先克隆 Op**wrt 虚拟机，待测试好再替换旧的。
  

(2) 在弱电箱的路由开启 PPPOE Relay ( 也叫 PPPOE 转发 ) ，便利性大于物理机 Relay 。

• 某些场景希望虚拟机获得独立公网 IP ，可以通过 Relay 拨号实现 ( 需 ISP 允许多 session ) ；
  
• 获得独立公网 IP 的虚拟机仍然可通过远程访问 PVE 管理端而 VNC 连接，无需额外端口转发。
  

除了用于 PPPOE 拨号的路由，all-in-one 支撑其它功能都是没问题的。
对于 NAS ，因为 all-in-one 的游戏主机和 HTPC 都在本机实现，内网带宽是 10Gb 级，相比普通 NAS 的 1~2.5Gb 有优势；而相比万兆网卡和交换机的 NAS 方案，也有显而易见的成本节约。
对于媒体转码服务，当前 Jellyfin 的第三方修改版 ( CN 特供版 ) 已顺利支持 11-13 代核显 ( Gen12 ) ，而且 PVE 7.4 有官方支持切换 Linux 6.2 内核，以上组合对新硬件的支持已经处在第一梯队了。
这里还想说 AI 服务，因为 AI 服务是 all-in-one 的新兴玩法和优势所在。目前我丢到群里的 chatGPT + newbing 聊天机器人就挂在 all-in-one 的虚拟机上，而且是 Win10 虚拟机，这样我可以通过远程桌面修改配置文件 ( 含 Cookie ) 和查看日志。虽然此方式很不专业，但是前段时间腾讯调整过 QQ 认证，导致有一段时间需要联合用多种 QQ 聊天机器人，分别提供账号登录和不同功能的聊天服务，而且 newbing 也有 Cookie 失效的情况，所以远程桌面 + 图形界面维护起来是简单粗暴的。在这里，可以看到 all-in-one 很好承载了聊天机器人的功能，它相比 VPS 当然是维护方便，相比物理机也有老生常谈的节能降耗和物尽其用。不过，因为我只插了一块独显，对于本地 Stable Diffusion 绘图服务，就只能运行在 Win10 虚拟机上了 ( 这是我玩游戏的主力虚拟机 ) ，如果有第二块独显，便可以直通给另一台虚拟机 —— 你可以想象这种 N 合一的超强拓展性。
<hr/>本文会保持更新，内容将涉及：

• Q：路由、NAS、媒体服务器… all-in-one 包含哪些功能最恰当？( 20230411 已更新 )
  
• Q：怎样才知道 all-in-one 已经稳定，可以正式转入长期运行了？
  
• Q：如果硬件存在不稳定就运行，对于 all-in-one 的隐患有哪些？
  
• Q：游戏到底该装在直通的 NVMe SSD ，还是 NAS 共享文件夹？
  
• Q：如何有效组织 QQ 聊天记录，在多个虚拟机共享用户文件夹？
  
• ……
  

欢迎过些天再来看看，如有其它疑问或意见也欢迎留言，共同完善这个 ( 未来的 ) 豆知识库。

茗轩

我记得说有些游戏对unc路径支持有问题，所以通常用块设备（iscsi或者虚拟盘文件）来在nas上共享。不知道符号链接或者junction能不能绕过这个问题，或者这根本就是伪问题？

凯奇

“现在，这台超全能主机已经用了半年 ( 2023.10-2024.04 )”。请问作者现在在哪个时间线上？[好奇]

小半生

这all in boom都boom出黑洞了[酷]

铺洛旺斯

“2023.10-2024.04”文章发早了啊

乡村男孩

这个情况确实存在，做了链接之后，问题基本可以解决，包括 Steam / Epic 的软件本体和用户文件 ( AppData ) ，也都能在链接后的 UNC 路径运行。还存在极少的不兼容，主要是一些小众游戏 ( 或游戏平台 ) ，比如兰博玩平台，双击 exe 仍然没反应。因为通常是小游戏，我就直接在本地运行了 [为难]

不觉似水年华

[害羞] 下次更新时再修正笔误