樹莓派(Raspberry Pi)使用Shell編寫的極簡Service

樹莓派(Raspberry Pi)運行的系統是基於Debian的，不只能夠運行Shell，還支持systemd和docker，能夠編寫一個簡單的服務，讓其在啓動時運行，執行一些自動化的操做。這裏在RaspPi Zero W上使用shell、systemd和Docker 18.06.1完成，詳細步驟介紹以下。

一、初始化系統

從樹莓派官網(https://www.raspberrypi.org/)下載鏡像，燒寫到SD卡(我用Etcher)。

• 下載：https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
• 福利：一個開源的超好用的SD卡/U盤燒寫工具

將SD卡插入樹莓派，加電啓動。

登陸使用：pi，raspberry。

若是想要經過ssh遠程操做，還須要安裝和啓用sshd服務開機啓動（下面介紹）。

固然，首先是要開通WiFi，可以聯網。

二、WiFi 設置

Wifi AP設置，使用命令 「nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf」 編輯配置文件，參照下面的方法添加WiFi熱點：

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1

network={
	ssid="HiWiFi_xxxxxx"
	psk="mypassword"
}

創建服務須要使用靜態地址。修改文件dhcpcd(使用nano /etc/dhcpcd)，編輯以下內容：

interface wlan0
noipv6rs
noipv6
static ip_address=192.168.199.190
static routers=192.168.199.1
domain_name_servers=192.168.199.1 8.8.8.8 9.9.9.9

將上面的IP地址和DNS改成本身的，其中8.8.8.8/9.9.9.9爲公共的DNS服務地址，不需修改。

重啓dhcpcd服務（或者須要重啓樹莓派）。

聯網成功後，執行軟件版本更新操做。以下：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

三、編寫WatchDog和Service

建立一個本身的目錄，建立下面三個文件：

• sshp.service，由systemd調用的服務配置文件。
• sshp.daemon，執行服務控制（啓動、中止、狀態）的腳本文件。
• sshp.worker，執行服務的任務腳本文件。

文件的內容以下。

3.1 sshp.service文件

[Unit]
Description=Secure Shell server proxy
After=network.target

[Service]
Type=forking
ExecStart=/home/pi/openthings/tutools/sshp.daemon start
ExecStop=/home/pi/openthings/tutools/sshp.daemon stop
TimeoutSec=0
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=multi-user.target
Alias=sshp.service

3.2 sshp.daemon文件

#!/bin/sh

echo "SSHP tools."
#=======================
start() {
  now=`date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S'`
  echo "$now  Start SSHP worker ..." >> /home/pi/openthings/tutools/sshp.log
  nohup /home/pi/openthings/tutools/sshp.worker &
}

#=======================
stop() {
  PID=`ps -aux | grep "sshp.worker" | grep -v grep | awk -F " " '{print $2}'`
  kill -9 $PID
  echo "Stop SSHP worker, PID="$PID >> /home/pi/openthings/tutools/sshp.log
}

#=======================
restart() {
  echo "Restart Service..."
  Stop
  Start
  echo "Restarted SSHT worker, PID="$PID
}

#=======================
status() {
  now=`date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S'`
  echo "$now  Service status ssht."
  ps -aux | grep "sshp.worker" | grep -v grep
}

case "$1" in
  start) start ;;
  stop)  stop  ;;
  restart) restart ;;
  status) status ;;
  *)
    echo "Usage: (start|stop|restart|status)"
    exit 1
    ;;
esac

echo "Service SSHP tools done."
exit 0

3.3 sshp.worker文件

#!/bin/sh
while true; do
  sshpass -p mypassword ssh -o "ExitOnForwardFailure yes" -o "StrictHostKeyChecking no" -y -p 22000 -NgD *:5555 root@myserver
done

• 這裏僅使用ssh演示worker編寫方法，具體能夠參考：SSH 命令行參數詳解【英】
• 這裏有個坑是，以服務啓動時的帳戶是root，與當前用戶pi的配置信息和缺省參數是不一樣的。

3.4 設爲啓動時運行

使用下面的命令將剛纔編寫的服務設爲啓動時運行：

sudo systemctl enable sshp.service

查看一下，系統裏的啓動運行服務：

# ls -l /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/

total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 40 Nov 29  2017 avahi-daemon.service -> /lib/systemd/system/avahi-daemon.service
lrwxrwxrwx 1 root root 41 Nov 29  2017 console-setup.service -> /lib/systemd/system/console-setup.service
lrwxrwxrwx 1 root root 38 Apr 12 05:45 containerd.service -> /lib/systemd/system/containerd.service
lrwxrwxrwx 1 root root 32 Nov 29  2017 cron.service -> /lib/systemd/system/cron.service
lrwxrwxrwx 1 root root 34 Nov 29  2017 dhcpcd.service -> /lib/systemd/system/dhcpcd.service
lrwxrwxrwx 1 root root 34 Dec 25  2017 docker.service -> /lib/systemd/system/docker.service
lrwxrwxrwx 1 root root 35 Nov 29  2017 hciuart.service -> /lib/systemd/system/hciuart.service
lrwxrwxrwx 1 root root 38 Nov 29  2017 networking.service -> /lib/systemd/system/networking.service
lrwxrwxrwx 1 root root 37 Nov 29  2017 nfs-client.target -> /lib/systemd/system/nfs-client.target
lrwxrwxrwx 1 root root 48 Nov 29  2017 raspberrypi-net-mods.service -> /lib/systemd/system/raspberrypi-net-mods.service
lrwxrwxrwx 1 root root 36 Nov 29  2017 remote-fs.target -> /lib/systemd/system/remote-fs.target
lrwxrwxrwx 1 root root 33 Nov 29  2017 rsync.service -> /lib/systemd/system/rsync.service
lrwxrwxrwx 1 root root 35 Nov 29  2017 rsyslog.service -> /lib/systemd/system/rsyslog.service
lrwxrwxrwx 1 root root 40 Apr 12 15:43 sshp.service -> /home/pi/openthings/tutools/sshp.service
lrwxrwxrwx 1 root root 31 Apr 12 12:40 ssh.service -> /lib/systemd/system/ssh.service
lrwxrwxrwx 1 root root 37 Nov 29  2017 sshswitch.service -> /lib/systemd/system/sshswitch.service
lrwxrwxrwx 1 root root 40 Nov 29  2017 triggerhappy.service -> /lib/systemd/system/triggerhappy.service
lrwxrwxrwx 1 root root 47 Dec 25  2017 unattended-upgrades.service -> /lib/systemd/system/unattended-upgrades.service
lrwxrwxrwx 1 root root 40 Mar 24  2018 wifi-country.service -> /lib/systemd/system/wifi-country.service
lrwxrwxrwx 1 root root 42 Apr 12 05:46 wpa_supplicant.service -> /lib/systemd/system/wpa_supplicant.service

3.5 測試服務啓停

使用下面的命令來控制服務。

# 查看服務運行狀態。
sudo systemctl status

# 啓動服務。
sudo systemctl start
# 而後，可使用ps -aux查看ssh進程是否已經啓動。

# 中止服務。
sudo systemctl stop
# 而後，可使用ps -aux查看ssh進程是否已經關閉。

這裏設置了一個日誌文件，爲上面的目錄下sshp.log，能夠查看輸出的信息。

能夠修改上面的腳本，添加本身的日誌信息輸出。

四、Docker安裝

也能夠把任務放到Docker中運行。我這裏用於建立一個Nginx服務，而後運行pac信息提供者，爲iPhone等設備提供網絡配置參數時使用。

獲取docker自動安裝腳本並執行：

wget https://get.docker.io -O docker.sh
sudo chmod docker.sh
./docker.sh

目前，最新的Docker版本是18.09，可是運行時有Bug，暫時尚未解決。

咱們使用18.06.1版。安裝指定的Docker版本：

sudo apt install docker-ce=18.06.1-ce

將版本鎖定，以免apt upgrade時自動升級到最新版本，命令以下：

sudo echo "docker-ce hold" | sudo dpkg --set-selections

測試一下Docker，看看安裝是否成功：

docker info

5 構建PAC服務

pac是什麼？

pac是一種網絡配置的機制，客戶端經過獲取pac文件來自動獲取一系列配置參數，從而對網絡進行初始化設置。

編寫一個pac文件，以下：

function FindProxyForURL(url, host)
{ 
     return "SOCKS 192.168.199.190:5555";
}

pac服務構建

而後，將pac文件放入Web服務器，構建一個文件服務（也能夠動態生成）。

這裏使用Nginx的Docker鏡像來提供服務（注意Nginx有多種Docker鏡像，只有爲樹莓派編譯的才能夠在上面運行）。

運行：

docker run --name nginx -v /home/pi/openthings/web:/usr/share/nginx/www:ro -d -p 80:80 akkerman/rpi-nginx

這個安裝說明運行了後，所編寫的文件並無發佈出來，進去看是由於Nginx缺省路徑爲/var/www/html，而不是/usr/share/nginx/www。能夠修改上面的命令爲：

docker run --name nginx -v /home/pi/openthings/web:/var/www/html:ro -d -p 80:80 akkerman/rpi-nginx

或者執行Exec進入Docker進行修改，以下：

docker exec -it nginx /bin/sh

查看Nginx的service目錄：

cat /etc/nginx/sites-available/default

創建軟鏈接：

ln -s /usr/share/nginx/www /var/www/html

在目錄下，創建一個index.html文件，而後到瀏覽器輸入http://my-raspberrypi-ip，看是否可以發佈出來。

而後，將上面的pac文件放到該發佈目錄下。

六、測試可用性

如今，能夠測試一下，上面創建的服務是否可用。

• 使用瀏覽器

打開setting頁面，進入網絡設置，勾選sokcs5，填入上面的pac地址，勾選dns over https等選項。

輸入任何想要訪問的地址，等待奇蹟出現。

• 使用iPhone

進入setting，選擇網絡設置，裏面有個「自動」選項，填入上面的pac地址。

七、小結

編寫一個Linux服務仍是有一些難度的，上面提供了一個極簡的框架。

樹莓派體積雖小，運行一些控制性服務也是足夠了，關鍵是功耗足夠低，尚未任何噪音。

一些按期執行的任務，如縮時攝影、溫溼度監測、自動澆水等等有趣的事均可以使用上面的機制來完成。

八、更多參考

• 使用shell編寫的極簡Ubuntu Service
• AutoSSH-加強ssh的用法【英】
• SSH 命令行參數詳解【英】
• vi、vim、nano如何退出？
• wget 持續下載確保完成
• scp實現斷點續傳的方法
• 使用shell編寫的極簡WatchDog