低成本搭建在线 IDE
这篇文章在我的博客同步发布：低成本搭建在线 IDE
我省 JSOI 紧跟时代浪潮，在去年的 CSP-J/S2 中采用了最新的 NOI Linux 2.0，并且贴心地为我们初始化了 VS Code 的 C/C++ 插件，极大地提升了考生的编码体验。我大 CCF 牛逼！我爱 CCF！
不过我学校里的电脑显然没有跟上时代浪潮。老师可能是懒得更新，仍然使用传统的 Windows 7 加上 Dev-C++ 的环境，不仅体验糟糕，而且现在也不再符合比赛环境，有潜在的兼容性问题。正好手边有一部闲置的香橙派，想到了在它上面跑一个在线 IDE，然后在学校远程使用，岂不美哉？
1. 为什么
好吧不开玩笑了，下面认真地列一下需求以及对应的解决方案。
- VS Code 早已结束了对 Windows 7 的支持，并且每次安装非常麻烦，需要一贯、舒适、便利且（最重要的是）符合比赛环境的工具链；
- 有些写好的轮子、文档在电脑上，总是忘记拷到 U 盘上，但是云盘难以在没有手机的情况下登录，需要方便地获取；
- 从购买硬件到运行成本都要尽量降低，最起码比各类云主机或者在线 IDE 要低。
对于这几个需求，我的解决方案是：
- 单板机 Orange Pi Zero 3，以及 10W 或者 15W 充电器、充电线、网线、散热、外壳、SD 卡、读卡器等等，这些都可以在淘宝上搜索购买，大概 200 元搞定；
- code-server，将 Code OSS 的 Electron 界面移植到浏览器上，作为服务器使用；
- ChmlFrp，内网穿透，实现外网访问。
下面我将对搭建的步骤和一些细节进行描述。
2. 硬件
我选择了 Orange Pi Zero 3，主要是因为它价格便宜，性能勉强能用，并且功耗比较低。我选择了 4 GiB 内存版本，因为我后期还计划搭建其他服务，如果大家只是想要一个在线 IDE，2 GiB 的版本也可以。
硬件上面的坑点还是比较多的。首先需要单独购买电源线和充电器，充电找 10W 或者 15W 都可以，记得量一量长度够不够。最好再买一根网线，有线网络稳定并且初始 ssh 连接方便。
散热建议买一组铝片，效果比较明显，但是风扇没有什么用处，还容易积灰。再买一个外壳，亚克力的，对提升颜值和方便放置都有用。
如果你很不幸的选中了某家不能完全装进去的，记得留下网口、电源那一面，没有壳反而比较方便。
还要再买一张 SD 卡，建议 16 GiB 以上、32 GiB 最佳，不要贪便宜，一定选择正规厂商，才能保证长期运行的稳定性以及读写速度。读卡器那是必须的。
这部单板机最大的问题是没有电源键（？！），只要 ssh 挂了，唯一的解决方法就是硬关机（指拔电源线）。
3. 搭建服务器
关于硬件部分就不必多说了，不就是插上网线和电源线嘛。
软件部分，将 SD 卡用读卡器接在电脑上，如果是 Windows，会提示你格式化，这里不需要。我们前往 Armbian 下载，注意选择 “Server and IOT images with Armbian Linux v6.6”部分的镜像（名称是链接），这个版本没有图形界面，可以节省内存和 CPU。
下面再下载 Balena Etcher，如果是 Windows 还可以考虑 Rufus，dd 我测试了好几次，貌似完全没法用，所以我们还是用以上两个吧。这里我们直接默认设置刷写，完成后会发现分出了一个大约 1 GiB 的小分区，其他的都是空闲，这里千万不要手贱创建分区，因为开机之后会自动进行分区扩容。
单板机的 SD 卡槽（奇怪地）在背面，SD 卡有字的一面朝外插入，这时候再先插入网线，再插入电源线，红灯常亮表示系统正在 uboot，稍等 2 到 3 分钟，黄灯常亮，红灯心跳闪烁，这个时候表示 Armbian 已经引导成功，正常启动。如果插电之后发现一个灯也不亮，先查查 SD 卡插没插拔掉电源重试一次。
下面最大的挑战是找到 IP。某些路由器，比如小米、华为等，会使用 Wi-Fi 设备的特殊 IP 段（192.168.31.x 之类），因为我们是有线连接，理论上只有少数几个设备会使用有线 IP 段 192.168.1.x，可以从 192.168.1.2 开始试试。如果找不到，登录路由器后台找找；路由器后台登不了，用 nmap 扫一扫常见 IP 段。以上可以轻松百度找到教程。
总之现在你找到 IP 地址了。Armbian 默认开机启用 sshd 服务和 root 登录，我们直接使用 ssh root@192.168.1.x 连接。如果你之前搞废了一次，这里会提醒你主机指纹不一致，我们只需要在 ~/.ssh/known_hosts 里删除对应条目，重新记录就可以了。
连接密码默认是 1234。首次连接需要你设置用户名、时区之类的信息，这里有几个坑：
- 这个过程没有返回的选项！看清楚再选；
- 输入密码有星号提示，但是 ssh 连接和后续 sudo 没有；
- 一不小心把提示词退格掉了？继续输入就好。
我才不会告诉你这些我都干过呢。
因为我们使用 ssh 连接，终端显示的问题是不存在的，所以既可以选择 en-US 也可以选择 zh-CN。
完成了初始设置，我们就会得到一个 root 终端。因为 code-server 运行不使用 root 账户，我们要退出并且使用我们刚刚创建的用户登录。假设你刚刚创建了名为 bug 的账户，主机 IP 是 192.168.1.5，那么使用 ssh bug@192.168.1.5 再次登录。
接下来，对于一些命令我将不会做像上面这么详细的解释了，因为接下来就是一个普通 Linux 环境，需要你有一定的经验。
4. 系统准备
首先换源。由于 Armbian 使用 Debian 主仓库中 multiarch 的软件包，和少量为 arm64 打包的 Armbian 仓库，因此我们要换两次源。
以下命令以“$”开头表示你应当在普通账号下输入，以 # 开头表示应当在 root 账号下输入，没有则为输出或者在文本编辑器中输入。
$ cd /etc/apt
$ sudo mv sources.list sources.list.bak
$ touch sources.list
$ nano sources.list
# nano 界面中输入
deb https://mirrors.bfsu.edu.cn/debian/ bookworm main contrib non-free non-free-firmware
deb https://mirrors.bfsu.edu.cn/debian/ bookworm-updates main contrib non-free non-free-firmware
deb https://mirrors.bfsu.edu.cn/debian/ bookworm-backports main contrib non-free non-free-firmware
deb https://mirrors.bfsu.edu.cn/debian-security bookworm-security main contrib non-free non-free-firmware
# Ctrl-W，y，回车，退出
$ cd sources.list.d
$ sudo nano armbian.list
# nano 界面中，将网址部分替换为以下
https://mirrors.bfsu.edu.cn/armbian
# 由于我写下这行文字时，为 Orange Pi Zero 3 编译的 Armbian 仍为测试版本，直接使用镜像网站的替换命令是无效的，必须这样替换
最后刷新缓存并更新。
$ sudo apt update && sudo apt upgrade
$ sudo reboot
稍候 2 到 3 分钟，再次使用 ssh 连接，登录。
安装工具链。
$ sudo apt install gcc g++ gdb
5. 安装 code-server
好的那么经过准备，我们可以开始安装 code-server 了！
code-server 并不是微软的官方项目。VS Code 有一个隧道模式，也可以实现访问网页版本的 VS Code，但是因为它貌似只支持用官方的 vscode.dev 隧道且自定义能力奇差，前者在国内访问速度很慢，我们使用它并不方便。
Coder 开发了这个完整的网页版 Code，使用 Code OSS 即 VS Code 的完全开源版本作为基础，因为它是以 Electron 为开发框架的，而 Electron 本质上就是个 Chromium 内核，所以这个移植并不复杂。目前 code-server 处于非常迅速和积极的开发中，所以我们将锚定一个版本，毕竟谁都不想像 Arch Linux 一样天天更新对吧……
根据官方指南，安装是非常容易的：
curl -fsSL https://code-server.dev/install.sh | sh
这个命令不要用 sudo 或者 root 账户执行。code-server 并不支持 root 运行，并且用 root 执行暴露到网络的服务是非常危险的。我们这里会使用它的原生版本而不是 Docker 版本，因为以香橙派的性能，运行 Docker 的虚拟环境有点吃紧。
安装完成，程序会给出一些提示，我们首先需要修改一个最大的槽点。
nano ~/.config/code-server/config.yaml
这个文件现在应该是这样的：
bind-addr: 127.0.0.1:8080
auth: password
password: [SOME_PASSWORD]
cert: false
首先将 bind-addr 修改为 0.0.0.0:8080。因为在远程机器上，127.0.0.1 并没有绑定到香橙派的 IP 上，这是远程服务器上 hosts 中的特定绑定。而 0.0.0.0 是全局的，在任何机器上都指向服务器本身。
然后，由于这个文件在我们的家目录里，任何访问你的账号的人都可以直接看到密码，非常危险，我们可以使用 Argon2 进行散列化。我们使用一个在线小工具。在 Plain Text Input 中填入你的密码，点击 Salt 右侧齿轮随机生成密钥，下面几个数字可以调大一些，亦可保持不动，最后点击 GENERATE HASH，复制 Output in Encoded Form 一栏内的内容。
在文件内，将 password: ... 一行替换为 hashed-password: [THE_STRING_YOU_GOT]。
然后，我们可以在局域网内访问 [OPI_IP]:8080 来查看。如果出现了 code-server 的密码界面，并且提示 Check the config file at /home/talentedbug/.config/code-server/config.yaml for the password. 则设置成功。
这里注意如果你的机器上设置了防火墙，以 firewalld 为例，需要开启端口：
sudo firewall-cmd --permanent --zone=public --add-port=8080/tcp
到这里为止，我们 code-server 的搭建就结束了，接下来我们搭建内网穿透。
6. ChmlFrp 内网穿透
首先访问 ChmlFrp 并且直接点击进入管理面板，并且注册账号、实名验证。这些步骤非常简单，不细说了。
不过登录的时候有个小坑：ChmlFrp 对密码复杂度有要求，因此（顺理成章地）在登录界面上，如果输入的密码不符合复杂度要求，根本不会有任何提示，点击“登录”没有反应，不要以为坏了，再想想密码到底是啥。
注册完成后，我们在“隧道管理”——“隧道列表”里选择“添加隧道”，筛选“可建站”和“中国”节点，随意选择一个，随便填一个隧道名，然后在“内网端口”处填入 8080，外网端口选择一个你容易记住的端口号，其他保持默认或者留空即可。
待页面上提示成功之后，我们再前往软件下载，选择 “Linux”——arm64 的链接并复制，在 ssh 终端上：
wget [THE_LINK]
tar -xvf [FILE_NAME]
mv [DIR_NAME] ChmlFrp
sudo mv ChmlFrp /opt
最后一条命令是为了将客户端移动到一个全局的位置。如果你不需要或者没有权限，也可以就放在这儿，接下来将所有 /opt/ChmlFrp 改为 /home/[USER_NAME]/ChmlFrp 就行。
然后我们在网页上再找到“配置文件”，选择对应的节点并复制，粘贴到软件目录内的 frpc.ini 文件里，原有的内容需要清空。
最后，我们再添加一个 Systemd 单元文件，方便开机启动以及管理。
sudo touch /etc/systemd/system/chmlfrp.service
sudo nano /etc/systemd/system/chmlfrp.service
# In nano
[Unit]
Description=ChmlFrp for code-server
After=network.target
[Service]
Type=simple
ExecStart=/opt/ChmlFrp/frpc -c /opt/ChmlFrp/frpc.ini
WorkingDirectory=/opt/ChmlFrp
[Install]
WantedBy=multi-user.target
# Save and exit
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now chmlfrp.service
这时候我们已经启动了内网穿透，通过 sudo systemctl status chmlfrp.service 我们可以看到输出：
映射启动成功，感谢您使用 ChmlFrp！
证明我们的内网穿透运行正常。
当然大部分教程给出的方案是用 screen 或者 tmux 将进程单独放在一个开启的虚拟终端中。我一直觉得这个方案非常不优雅，更倾向于使用 Systemd 单元文件，纳入系统的管理中。
刷新一下 ChmlFrp 的网页，我们应该已经看到隧道旁边的绿灯已经亮了，访问连接地址，我们就能看到刚刚在内网中看到的密码界面，但是此时我们已经实现了无论你在哪里，在多么古旧的机房里，都能访问到一个完整的 VS Code 环境。恭喜！
7. 小的调整
首先说说怎么升级。官方给出的方法是直接用安装命令覆盖，配置文件可以保留，我觉得没问题，但是在安装之前我们还是应该检查一下哪些文件会被覆盖，以防我们的修改不巧碰到了更新的文件。
其次，作为光荣的 OIer 我们需要 C/C++ 插件，而这个插件很不巧属于微软，因此在用于构建 code-server 的 Code OSS 中是没有的。我们一方面可以从 VS Code Marketplace 下载并安装，也可以在 /usr/lib/code-server/lib/vscode/product.json 里添加软件源，后者更加方便。
"extensionsGallery": {
"serviceUrl": "https://marketplace.visualstudio.com/_apis/public/gallery",
"cacheUrl": "https://vscode.blob.core.windows.net/gallery/index",
"itemUrl": "https://marketplace.visualstudio.com/items",
"controlUrl": "",
"recommendationsUrl": ""
}
这一段添加到上述文件中最后一个大括号内，并且在上一行需要添加逗号，否则 code-server 无法启动。
8. 碎碎念
这篇无比详细的文章终于完成了，而此时我已经用 code-server 大概 2 个星期了。用下来的体验是很好的，除了由于编译时默认加入调试参数，导致非常慢之外，还是很好的。并且实际上它还可以作为远程 ssh web，因为 VS Code 自带内置终端。
回头我去看了下 ChmlFrp 这个内网穿透，发现它基本属于公益性质，虽然有付费节点，但是即使是免费节点也是不限总流量，瞬时流量也完全够用，速度也是相当快。ChmlFrp 特别提到了它对于学生用户的友好，但是根据我参加其他这类公益服务的印象，很少有人会付钱去支持。所以如果大家用得高兴，有能力的话给 ChmlFrp 捐款或者购买 VIP 吧。
