「Mac&Linux」一次基于X和蒲公英组网的远程桌面尝试

2024-07-17 09:30 由 Leviaton 发表于 #操作系统

因为某些原因我必须在远程条件下使用带图形环境的Ubuntu工作。虽然说有向日葵和ToDesk这种远程控制工具，但是后者经常莫名其妙蹦个错误告诉我连不上网络（指的是Mac上的这个软件连不到它公司自己的网络，连我这个账号在ToDesk上有哪些在线设备都不知道），前者怎么说呢... 我已经受够远程桌面那模糊的画质和时长时短的操作时延了！

我打算试试用VNC或X这种远程窗口方案。

ssh登录

网络拓扑是这样的：

（Macbook笔记本） —— （Windows笔记本） —— （Ubuntu 22.04 虚拟机）

其中Ubuntu是Windows上基于VMware运行的虚拟机，而且Macbook和Windows分别在两个大内网里，没法直连，这里采用贝锐蒲公英提供的远程组网方案（内网穿透好帮手），分别在Macbook和Windows上安装并运行蒲公英，具体的教程就不需要展示了。

为了描述方便，下面Macbook简称Mac，Windows简称Win，Ubuntu简称VM。

总之，通过蒲公英两边都得到了一个虚拟局域网的IP，暂定为Mac得到了172.111.1.14而Win是172.111.1.15。同时Win和VM处于同一个由VMware构成的虚拟网络中，在这个网络中假定Win是192.168.168.1，VM是192.168.168.136。通过实验可以确认Mac和Win、Mac和Ubuntu、Win和VM都是具有网络可达性的（可以互Ping成功），说明蒲公英组网之后可以正确地修改路由表，使得虚拟局域网中的Mac和虚拟局域网外的VM都能互相发现。

好，抽象的事情要来了。我们先试试能不能从Mac用ssh连接VM：（所有涉及用户名的地方都用gua代替）

~/ $ ssh gua@192.168.168.136
kex_exchange_identification: read: Connection reset by peer
Connection reset by 192.168.168.136 port 22

我的第一个想法是：莫非VM设置出了问题，不允许连接？挨个排查：

Mac和Win之间的网络可达性：互Ping有应答，没问题
Win和VM之间的网络可达性：互Ping有应答，没问题
Mac和VM之间的网络可达性：互Ping有应答，没问题
VM自身的sshd网络设置：从Win用ssh登录VM成功，没问题
蒲公英链路不允许ssh：从Mac用ssh登录Win成功，不太像是主动的限制
Win本身对ssh链路的影响：从Mac用ssh把Win作为跳板登录VM成功，不太像是Win的锅

显然，我觉得各个环节都不太可能有问题，除非：蒲公英虚拟组网本身有缺陷，或者Win作为网络节点会对ssh链路产生影响。

考虑到蒲公英之前在Linux上的服务端做得实在是太烂了，我倾向于是前者。

那么，现在就只能用这种指令访问了。

~/ $ ssh -J gua@172.111.1.15 gua@192.168.168.136

然后它成功了，难评蒲公英。

设置X远端显示

X是一套历史悠久的视窗显示体系，现在主流的版本号是11，因此也叫X11。在X11里面：

X Server是提供显示资源的一端，即提供显示器、键鼠输入信号的一端。
X Client是需要显示资源的一端，通常指的是应用程序，因为是应用程序有显示画面、接受输入信号的需求。
X Protocol是所用的X协议，体系里有这么个概念，但是我们在此不用倾注过多关注。

在一般的使用场景里，通常是用户需要让远端服务主机上的应用程序（远端主机通常配置很强性能更好，因此跑计算任务都在远端主机上）在本地主机上显示画面（在本地主机上绘制Python跑出来的曲线图之类的）。在这个场景中，远端主机上输出画面的应用程序是X Client，而本地主机则需要运行X Server。

这里Mac上运行X Server，接收来自VM上的X Client们的画面信号。

选择合适的X Server程序

带有X Server的程序有很多，在Windows上有MobaXterm（内置X Server）和PuTTY、VcXsrv（用X Launch启动）等。其中以VcXsrv最为经典，可以设置X Server所使用的Display号和Screen号。由于我是在Mac上运行X Server，这里用的是XQuartz。

有个小坑点，这里如果用 brew install --cask XQuartz 如果网络变化的话会安装一个残缺的XQuartz，而你重新用 brew 安装并不会告诉你有什么异常，也不会重新给你装好，因此建议去官网下载 .pkg 包进行安装。

在X体系里，最重要的环境变量是 $DISPLAY ，这个变量决定了X应用程序会往哪个方向建立X连接。在我们所要进行的整个过程中，你都没有任何必要手动修改这个变量。这是因为：XQuartz会自动修改你在Mac上的 $DISPLAY；而如果你使用 ssh -Y 连接远端主机， ssh 会自动帮你修改远端主机上的 $DISPLAY 数值。

# 在Mac上，当你从Launch Pad直接运行完XQuartz，会得到...
~/ $ echo $DISPLAY
/private/tmp/com.apple.launchd.57Nwhjt3kp/org.xquartz:0
# 得到形如上一行的文本

# 在远端主机上，当你直接使用ssh连接而不配置任何X转发选项时，会得到...
~/ $ echo $DISPLAY

# 得到空白，说明没有设置

# 在远端主机上，当你使用 ssh -Y 连接时，会得到...
~/ $ echo $DISPLAY
localhost:10.0
# 得到这个，说明ssh -Y主动设置了DISPLAY变量

# 当你用VMware直接在有图形界面的Ubuntu里运行终端时，会得到...
~/ $ echo $DISPLAY
:0
# 得到这个，这是因为用了默认的本地显示器，在本地进行显示

当X Server所在的本地主机和X Client所在的远端主机的 $DISPLAY 变量都被正确设置时，X方面就没什么太大的问题了。

Mac：使用X Quartz实现远程窗口

Mac上的X Quartz的使用具有比较鲜明的特色。怎么说呢... 用起来感觉像“访达”。XQuartz自己是一个程序，而远端的X Client所产生的窗口则是属于这个程序的子窗口。

使用X Quartz在Mac上实现远端窗口的基本步骤如下：

启动XQuartz，它应该在“应用程序” -> “其他”或者“实用工具” 里。如果XQuartz很快就退出了，建议重装一个。
在XQuartz中启动终端
在终端中使用 ssh -Y gua@192.168.168.136 连接所需要的远端主机
在终端中执行需要X Server的命令，这时候就会在你的本地主机创建窗口了

值得注意的是，其中的 ssh -Y 在man手册中被指出是 “Trusted”。我一开始以为是通过 -Y 的话要额外经过身份验证之类的，后来细究了一下发现 -Y 类似裸奔模式： -X 只允许部分X Client的操作，而 -Y 则没有这种限制。因此比较正经的教程通常会告诉你应该多用 -X 避免安全问题，而网上的文章通常都会建议你用 -Y 避免在奇怪的地方被莫名其妙地拦住。

这样的步骤只是让读者快速了解实现远端窗口的全部流程，细究起来还是有很多问题，比如：

XQuartz的终端非常难看，不能正确地显示我的Powerline字体。
在 .ssh/config 中为目标主机配置快捷启动和 ForwardX11Trusted yes 好像没有起到和 -Y 一样的用处，有待研究。

此外，这样做的延时是比较恐怖的。虽然绘制的效果不错，但是上面那个示意图中xeyes对鼠标的跟踪效果的延时高达800ms；我通过终端启动QtCreator之后，有关操作的延时可以高达13.92s。这样的延时多少有点不可接受了。

有机会再做个对比实验，看看网络链路在其中的影响有多大。