使用 Ansible 在树莓派上部署 Mycroft AI 语音助手

风的故乡 發表於 2024-1-29 00:00:00

使用 Ansible 在树莓派上部署 Mycroft AI 语音助手

<img title="使用 Ansible 在树莓派上部署 Mycroft AI 语音助手" alt="使用 Ansible 在树莓派上部署 Mycroft AI 语音助手" border="0" height="auto" src="https://zhuji.jb51.net/uploads/img/202305/9ffe9d87b511ef792a73dcb2b6e14a3b.jpg" width="auto">

使用本文中的这些 Ansible 剧本可以帮你获得更优的 Mycroft AI 体验。

Mycroft AI 是一款虚拟助手应用程序，可以响应语音请求并完成相应的任务，比如在互联网上搜索你需要的某些信息，或者下载你喜欢的博客等等。这是一款优秀的开源软件，不同于那些收集个人数据业务的公司的同款软件，Mycroft AI 注重于保护隐私以及提供平台灵活性。

Mycroft AI 使用 python 开发，可以安装于不同的硬件平台上。家喻户晓的树莓派便是一个非常热门的运行语音助手的硬件方案（不过不是唯一的方案）。方便的是，Mycroft 为树莓派提供了 Picroft 镜像，虽然目前 Picroft 还有一些限制，比如不支持 64 位系统，不过不能阻止它成为一种优秀的解决方案。
<h3 class="mume-header" id="%E6%A0%91%E8%8E%93%E6%B4%BE-4%E6%88%91%E9%80%89%E6%8B%A9%E7%9A%84%E7%9B%AE%E6%A0%87%E5%B9%B3%E5%8F%B0">
树莓派 4，我选择的目标平台</h3>

树莓派在 Mycroft 社区中非常受欢迎，因为其性价比高，在教育行业中有着巨大的优势，并且由于 Mycroft 提供的便捷功能以及树莓派本身易于访问的输入/输出（GPIO）引脚等，为树莓派提供了有趣的扩展可能（比如，提供唤醒词 LED GPIO 能力）。

树莓派 4B 具有足够的 CPU 算力以及内存来平稳运行 Mycroft。我使用的是 8G 内存的树莓派4B，运行 Raspberry Pi OS Bullseye 64-bit 系统，你可以从 RaspberryPi.org 网站下载该系统镜像文件。
<h3 class="mume-header" id="%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%8C%96%E8%BF%99%E4%BB%B6%E4%BA%8B">
自动化这件事</h3>

构建你自己的 Mycroft AI 系统，必须要注意一些细节问题。根据我（一年以来）的初步经验，以下罗列了一些重要的技术细节点：
<ul>
<li>
音频输出（扬声器配置）</li>
<li>
音频输入（麦克风配置）</li>
<li>
麦克风质量（以购买的实际硬件为准）</li>
<li>
唤醒词响应（比如打招呼 “嘿，Mycroft”）</li>
<li>
响应延迟（比如提问 “天气怎么样”）</li>
</ul>

这些并不是 Mycroft AI 的问题（LCTT 译注：难道软件平台就没有处理延时问题？），它们只能是你在选择硬件和配置操作时必须牢记关心的事情。树莓派本身能够运行 Mycroft AI，但有一些配置需要额外的注意下：
<ul>
<li>
CPU 调度器</li>
<li>
SD 卡性能</li>
<li>
PulseAudio 配置</li>
<li>
网络延迟</li>
</ul>

我做了大量的研究和实践来解决上面列出这些令人头疼的注意点，最终我实现了我的“终极”目标 —— 最流畅的体验！
<h3 class="mume-header" id="ansible-%E9%9B%AA%E4%B8%AD%E9%80%81%E7%82%AD">
Ansible 雪中送炭</h3>

我已经摸索出了最流畅的体验配置，但是如何确保在任何树莓派 4 板子上都能不遗漏每一个设置细节，然后达到重新部署这种流畅性体验的目标呢？

Ansible 能帮助你实现。Ansible 在设计上是幂等设计，这意味着它仅在需要时响应更改的请求。如果一切配置正确，Ansible 不会改变任何事情。这便是幂等设计的优美之处。

为了达到这一目的，我使用了两种 Ansible 场景角色工具：
<ul>
<li>
一个用于配置和调整树莓派</li>
<li>
一个用于安装和配置 Mycroft AI</li>
</ul>
<h3 class="mume-header" id="ansible-prepi-%E8%A7%92%E8%89%B2">
Ansible prepi 角色</h3>

Ansible prepi role 应用了一些配置，以便让树莓派 4B 发挥更佳的性能以及为安装 Mycroft 做前提准备。
<ul>
<li>
更新 Raspberry Pi OS 至最新版本</li>
<li>
添加 Debian backports 仓库</li>
<li>
使用 next 分支更新固件，该分支支持 5.15 版本内核以及边缘固件</li>
<li>
使用测试版本更新 EEPROM，该版本支持边缘功能</li>
<li>
设置 <code>initial_turbo</code> 用来加速启动过程</li>
<li>
将树莓派超频至 2GHz</li>
<li>
在 RAMDisck 上挂载 <code>/tmp</code>
</li>
<li>
优化 <code>/</code> 分区挂载选项，提升 SD 卡读/写性能</li>
<li>
管理 I2C、SPI、UART 接口</li>
<li>
设置 CPU 控制器至避免在空间内核函数之间发生上下文切换的模式，以便提升性能</li>
<li>
安装和配置 PulseAduio（非系统范围）</li>
<li>
新固件或者 EEPROM 安装后重启树莓派</li>
</ul>
<h3 class="mume-header" id="ansible-mycroft-%E8%A7%92%E8%89%B2">
Ansible mycroft 角色</h3>

Ansible mycroft role 基于脚本 <code>dev_setup.sh</code> 从 Github 仓库获取并安装和配置 Mycroft AI，该脚本是 Mycroft 核心团队提供。
<ul>
<li>
需要准备 Python3 环境</li>
<li>
系统集成环境</li>
<li>
额外的安装技能</li>
<li>
安装 Boto3、py_mplayer、pyopenssl 库</li>
<li>
支持 IPC 的 RAMDisck</li>
<li>
支持文件配置</li>
<li>
PulseAudio 优化</li>
<li>
安全的 Mycroft 消息总线 websocket</li>
</ul>

我利用 Ansible 剧本来协调上面两个角色的使用。
<h3 class="mume-header" id="%E4%B8%AA%E4%BA%BA%E9%85%8D%E7%BD%AE%E9%9C%80%E6%B1%82">
个人配置需求</h3>

下面列举了一些个人配置的需求：
<ul>
<li>
能上网的树莓派 4B 板子（或者更新的板子）</li>
<li>
Raspberry Pi OS 64-bit</li>
<li>
Ansible 2.9（或者更新版本）</li>
<li>
可正常工作的 SSH</li>
</ul>

推荐使用 Etcher 来烧录 Raspberry Pi OS 镜像至 SD 卡，你也可以使用你选择的镜像烧录工具。

我将树莓派超频来提升性能，不过这可能对你的硬件是一种潜在危险。在使用我的 Ansible 剧本配置之前，请先仔细阅读。你需要为你的每个配置选择负责。你将决定使用哪个固件、哪个 EEPROM。超频的话需要记得提供相应的冷却系统。
<h3 class="mume-header" id="%E6%89%A7%E8%A1%8C-ansible-%E5%89%A7%E6%9C%AC">
执行 Ansible 剧本</h3>

第一步，使用命令从 Github 获取 Ansible 剧本：
<pre class="prettyprint linenums prettyprinted">
</pre>
<ol class="linenums">
<li class="L0">
<code>$ git clone https://github.com/smartgic/ansible-playbooks-mycroft.git</code>
</li>
</ol>

源码中，<code>requirements.yml</code> 文件中提供了该剧本的依赖角色列表，必须从 Ansible Galaxy 中检索这些依赖。
<pre class="prettyprint linenums prettyprinted">
</pre>
<ol class="linenums">
<li class="L0">
<code>$ cd ansible-playbooks-mycroft</code>
</li>
<li class="L1">
<code>$ ansible-galaxy install -r requirements.yml</code>
</li>
<li class="L2">
<code>Starting galaxy role install process</code>
</li>
<li class="L3">
<code>- downloading role 'mycroft', owned by smartgic</code>
</li>
<li class="L4">
<code>- downloading role from https://github.com/smartgic/ansible-role-mycroft/archive/main.tar.gz</code>
</li>
<li class="L5">
<code>- extracting smartgic.mycroft to /home/goldyfruit/.ansible/roles/smartgic.mycroft</code>
</li>
<li class="L6">
<code>- smartgic.mycroft (main) was installed successfully</code>
</li>
<li class="L7">
<code>- downloading role 'prepi', owned by smartgic</code>
</li>
<li class="L8">
<code>- downloading role from https://github.com/smartgic/ansible-role-prepi/archive/main.tar.gz</code>
</li>
<li class="L9">
<code>- extracting smartgic.prepi to /home/goldyfruit/.ansible/roles/smartgic.prepi</code>
</li>
<li class="L0">
<code>- smartgic.prepi (main) was installed successfully</code>
</li>
</ol>

第二步，编辑仓库中的 Ansible 清单，设置需要管理的主机。
<pre class="prettyprint linenums prettyprinted">
</pre>
<ol class="linenums">
<li class="L0">
<code>[rpi]</code>
</li>
<li class="L1">
<code>rpi4b01 ansible_host=192.168.1.97 ansible_user=pi</code>
</li>
</ol>

<code></code> 代表组，无需更改。该组有一个主机 <code>rpi4b01</code>，其 IP 地址为 <code>192.168.1.97</code>，并创建 <code>pi</code> 作为 Linux（Raspberry Pi OS）上的默认用户。

现在比较棘手的部分到了：你希望每个选项怎么配置？这取决于你自己，下面是我的首选配置，供你参考：
<pre class="prettyprint linenums prettyprinted">
</pre>
<ol class="linenums">
<li class="L0">
<code># file: install-custom.yml</code>
</li>
<li class="L1">
<code>- hosts: rpi</code>
</li>
<li class="L2">
<code>gather_facts: yes</code>
</li>
<li class="L3">
<code>become: yes</code>
</li>
<li class="L4">
</li>
<li class="L5">
<code>pre_tasks:</code>
</li>
<li class="L6">
<code>- name: Install Python 3.x Ansible requirement</code>
</li>
<li class="L7">
<code>raw: apt-get install -y python3</code>
</li>
<li class="L8">
<code>changed_when: no</code>
</li>
<li class="L9">
<code>tags:</code>
</li>
<li class="L0">
<code>- always</code>
</li>
<li class="L1">
</li>
<li class="L2">
<code>vars:</code>
</li>
<li class="L3">
<code># PREPI</code>
</li>
<li class="L4">
<code>prepi_pi_user: pi</code>
</li>
<li class="L5">
<code>prepi_hostname: mylovelypi</code>
</li>
<li class="L6">
<code>prepi_firmware_update: yes</code>
</li>
<li class="L7">
<code>prepi_overclock: yes</code>
</li>
<li class="L8">
<code>prepi_force_turbo: yes</code>
</li>
<li class="L9">
<code>prepi_cpu_freq: 2000</code>
</li>
<li class="L0">
<code>prepi_pulseaudio_daemon: yes</code>
</li>
<li class="L1">
</li>
<li class="L2">
<code># MYCROFT</code>
</li>
<li class="L3">
<code>mycroft_branch: dev</code>
</li>
<li class="L4">
<code>mycroft_user: "{{ prepi_pi_user }}"</code>
</li>
<li class="L5">
<code>mycroft_skills_update_interval: 2.0</code>
</li>
<li class="L6">
<code>mycroft_recording_timeout_with_silence: 3.0</code>
</li>
<li class="L7">
<code>mycroft_enclosure_name: picroft</code>
</li>
<li class="L8">
<code>mycroft_extra_skills:</code>
</li>
<li class="L9">
<code>- https://github.com/smartgic/mycroft-finished-booting-skill.git</code>
</li>
<li class="L0">
</li>
<li class="L1">
<code>tasks:</code>
</li>
<li class="L2">
<code>- import_role:</code>
</li>
<li class="L3">
<code>name: smartgic.prepi</code>
</li>
<li class="L4">
</li>
<li class="L5">
<code>- import_role:</code>
</li>
<li class="L6">
<code>name: smartgic.mycroft</code>
</li>
</ol>

上面的配置内容需要保存在文件里（比如，<code>install-custom.yml</code>）。

现在关键步骤：运行你新创建的剧本。
<pre class="prettyprint linenums prettyprinted">
</pre>
<ol class="linenums">
<li class="L0">
<code>$ ansible-playbook -i inventory install-custom.yml -k</code>
</li>
</ol>

<code>-k</code> 选项只有在不需要 SSH 密钥的时候才使用。在命令执行期间，树莓派可能会重启若干次。Ansible 剧本会自动处理这个问题，不必担心。

Ansible 配置完成后，你可以看到一条祝贺消息，提示你下一步需要做什么。

<img title="使用 Ansible 在树莓派上部署 Mycroft AI 语音助手" alt="使用 Ansible 在树莓派上部署 Mycroft AI 语音助手" border="0" height="auto" src="https://zhuji.jb51.net/uploads/img/202305/6cade04b3b0cd8870652f5ca96158bb7.jpg" width="auto">

Congratulations message (Gaëtan Trellu, CC BY-SA 4.0)
<h3 class="mume-header" id="ansible-%E8%AE%A9%E5%AE%9A%E5%88%B6-mycroft-%E5%8F%98%E5%BE%97%E6%9B%B4%E5%AE%B9%E6%98%93">
Ansible 让定制 Mycroft 变得更容易</h3>

这些 Ansible 剧本是我开始使用 Mycroft AI 后学到的经验教训。它们帮助我在任何一个地方都能构建、重构、定制、拷贝我的安装，并保持一致，这让我很省心！

读完此文，你有何意见、问题或疑虑？欢迎在 Twitter上 @goldyfruit上和我交流，或者访问 Mycroft 频道搜寻答案。

原文链接：https://linux.cn/article-14102-1.html

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