远程访问树莓派

引言

第一次使用树莓派时，一般会配置两个东西：一个是ssh，一个是无线网络。配置好后，再用自己的电脑通过ssh连接树莓派就可以使用了。例如

1 2	`> ssh pi@192.168.3.1 pi@192.168.3.1's password:`

在本例中，需要注意树莓派的IP地址为192.168.3.1，是一个本地IP地址。这意味着我的电脑只有在该局域网中才能访问树莓派，在其他网络中是不行的。例如，我的个人电脑和树莓派连上我家的WiFi，那么我可以使用我的电脑与树莓派建立ssh连接。

graph LR;
subgraph 我的家
我家中的路由器-->PI0("192.168.3.1（树莓派）")
我家中的路由器-->PC0("192.168.3.2（我的电脑）")
我家中的路由器-->OD0(...)
end

当我周末去朋友家，想要用我的电脑访问树莓派时，以上方法便会失效，因为我的电脑和树莓派在不同的局域网中。

graph LR;
subgraph 我的家
我家中的路由器-->PI0("192.168.3.1（树莓派）")
我家中的路由器-->ND0("192.168.3.2（我家的设备，或者局域网中不存在该IP地址）")
我家中的路由器-->OD0(...)
end
subgraph 朋友家
朋友家的路由器-->ND1("192.168.3.1（朋友的设备，或者局域网中不存在该IP地址）")
朋友家的路由器-->PC0("192.168.3.2（我的电脑）")
朋友家的路由器-->OD1(...)
end

1 2	`> ssh pi@192.168.3.1 connect to host 192.168.3.1 port 22: Connection timed out`

为了在任意地点访问树莓派，必须使用一个公网IP进行中转。简单点说，公网IP是互联网中那些真正具有互联网通信能力的IP地址。在上文例子中，192.168.3.1就不是一个这样的地址，因为当我处于其他的网络中时，我便无法与之通信。对于一个公网IP，我可以在任何地点、任何网络中与之通信。

因此，为了在任意网络中访问树莓派，必须使用一个公网IP进行中转。我们把那些具有公网IP的电脑（机器）称为服务器。

开始

工具准备：

一台电脑
树莓派
服务器
frp（重量级）

什么是frp

以下内容摘自frp的GitHub仓库

frp 是一个专注于内网穿透的高性能的反向代理应用，支持 TCP、UDP、HTTP、HTTPS 等多种协议。可以将内网服务以安全、便捷的方式通过具有公网 IP 节点的中转暴露到公网。

借助frp，我们可以像访问公网IP那样访问在内网中的树莓派。

安装

在frp的release页面上可以找到最新的frp下载包。可以使用arch或lscpu命令来查看服务器或树莓派的CPU架构，下载对应的正确版本。

这是我的服务器信息：

> arch
x86_64
> lscpu
Architecture:        x86_64
CPU op-mode(s):      32-bit, 64-bit
Byte Order:          Little Endian
...
Model name:          AMD EPYC 7K62 48-Core Processor
...

因此我的服务器上需要下载linux_amd64的版本。

这是我的树莓派信息：

> arch
armv7l
> lscpu
Architecture:        armv7l
Byte Order:          Little Endian
...
Model name:          Cortex-A72
...

因此我的树莓派上需要下载linux_arm的版本。

配置和启动

解压后进入frp文件夹，查看内容：

1 2	`> ls frpc frpc_full.ini frpc.ini frps frps_full.ini frps.ini LICENSE systemd`

其中frps和frpc分别是frp的服务端和客户端。同理，frps.ini和frpc.ini分别是frp的服务端配置文件和客户端配置文件。初始时frps.ini的内容如下：

1
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3

> cat frps.ini
[common]
bind_port = 7000

在服务器中启动frps：

1	`./frps -c frps.ini`

在树莓派中启动frpc时，要先修改frpc.ini中的server_addr字段。初始时frpc.ini的内容如下：

> cat frpc.ini
[common]
server_addr = 127.0.0.1
server_port = 7000

[ssh]
type = tcp
local_ip = 127.0.0.1
local_port = 22
remote_port = 6000

修改server_addr字段为服务器的IP地址（假设服务器IP地址为x.x.x.x）。启动frpc：

1	`./frpc -c frpc.ini`

查看双方的连接信息，如无报错则frp服务启动并连接成功。如果连接失败，一个可能的原因是服务器的防火墙阻止了frp的连接，此时可以到服务器的控制台查看和更改防火墙设置。

连接树莓派

在电脑上通过ssh连接树莓派。这次不是选择树莓派的本地IP地址，而是选择服务器的IP地址，加上frpc.ini中配置的remote_port字段（在本例中为6000）：

1 2	`> ssh pi@x.x.x.x -p 6000 pi@x.x.x.x's password:`

这样，我们就可以在任何地方访问树莓派了。

设置frp系统服务

现在，虽然能通过公网IP访问树莓派，但是当服务器或者树莓派重启后，frp也因为设备重启关闭了。为了解决这一问题，我们要让frp开机自启动。一个非常好的解决方法是使用frp文件夹中的.service文件，让frp成为系统服务的一部分。

在上文中提到，frp的文件夹中有这些内容：

1 2	`> ls frpc frpc_full.ini frpc.ini frps frps_full.ini frps.ini LICENSE systemd`

进入systemd文件夹：

1
2
3

> cd systemd
> ls
frpc.service  frpc@.service  frps.service  frps@.service

这里以服务器设置frp系统服务为例。查看frps.service的内容：

> cat frps.service
[Unit]
Description=Frp Server Service
After=network.target

[Service]
Type=simple
User=nobody
Restart=on-failure
RestartSec=5s
ExecStart=/usr/bin/frps -c /etc/frp/frps.ini
LimitNOFILE=1048576

[Install]
WantedBy=multi-user.target

修改User选项

修改User=nobody为自己的用户名。当前用户名可以通过whoami命令查询。在本例中，假设我们的用户名是root。

1 2	`> whoami root`

因此，该行应为User=root

复制frps.service

将修改后的frps.service复制到/usr/lib/systemd/system目录下：

1	`> sudo cp frps.service /usr/lib/systemd/system`

同时，注意到frp默认的系统服务启动方式是这样的：

ExecStart=/usr/bin/frps -c /etc/frp/frps.ini

此时/usr/bin文件夹中并没有frps，也不存在/etc/frp目录，因此我们的工作还未结束。

添加软链接

我们在/usr/bin/目录为frps创建软链接。建议以frps的绝对路径创建软链接：

1	`> sudo ln -s FULL_PATH_TO_FRP_FOLDER/frps /usr/bin/frps`

复制frps.ini

在/etc/路径下创建frp目录，并将frps.ini复制到该目录下：：

1 2	`> sudo mkdir /etc/frp > sudo cp PATH_TO_FRP_FOLDER/frps.ini /etc/frp`

启动frp系统服务

一切准备完毕，可以开启frp系统服务了：

1	`> sudo systemctl start frps`

查看frps服务状态：

> sudo systemctl status frps
● frps.service - Frp Server Service
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/frps.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Wed 2021-11-24 19:17:46 CST; 1s ago
   ...
   ...frps started successfully

如果状态信息中没有报错，且显示frps服务正在运行，说明启动成功。

要停止frps服务：

1	`> sudo systemctl stop frps`

开启frp系统服务自启动

打开frps服务自启动：

1 2	`> sudo systemctl enable frps Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/frps.service to /usr/lib/systemd/system/frps.service.`

服务器重启后，可以查询到frps的进程信息，说明frps已自启动：

... # 重启服务器并连接
> ps -ef | grep frps
root         836       1  0 Nov24 ?        00:06:47 /usr/bin/frps -c /etc/frp/frps.ini
root     1200010 1199976  0 18:32 pts/4    00:00:00 grep --color=auto frps

要关闭 frps 服务自启动：

1 2	`> sudo systemctl disable frps Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/frps.service.`

在树莓派上也需要开启frp系统服务，操作流程大同小异，这里不再赘述。（全文完）

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