一種使用樹莓派進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的研究

特約撰稿人|劉天偉

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，遠(yuǎn)程控制的需求和應(yīng)用越來越多。Raspberry Pi(樹莓派)作為一種低成本、卡片式微型主機(jī)通常會用于特定的工作場景，以降低成本并減少對空間和環(huán)境的要求。本文將通過對樹莓派的研究和配置，使其在某一局域網(wǎng)中完成中轉(zhuǎn)任務(wù)，并對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

樹莓派作為中轉(zhuǎn)控制的研究

考慮到功耗、系統(tǒng)處理速度等問題，本研究所使用的樹莓派是2017年的版本，同時也是最新版——Raspberry Pi 3b+。它繼承了前幾代的優(yōu)點(diǎn)，集成了Wi-Fi模塊以及增加了散熱片。

全新的樹莓派沒有自帶系統(tǒng)，需要重新燒錄系統(tǒng)。其官網(wǎng)提供基于Debian的Raspbian系統(tǒng)，用戶只需選擇默認(rèn)的選項(xiàng)并下載。燒錄過程很簡單，使用Win32disk imager軟件在Windows系統(tǒng)下燒錄系統(tǒng)進(jìn)格式化后的SD卡就可以。插上SD卡、電源和HDMI連接顯示器，樹莓派就可以自動讀取SD卡內(nèi)的系統(tǒng)并完成開機(jī)。

開機(jī)進(jìn)入的桌面是Debian系統(tǒng)默認(rèn)的可視化桌面，在系統(tǒng)里集成了終端、設(shè)置等基礎(chǔ)功能。下一步就是實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程桌面控制功能。如果使用計(jì)算機(jī)作為中轉(zhuǎn)，這個功能可以通過安裝TeamViewer軟件完成。下一步是在樹莓派里安裝TeamViewer軟件。因?yàn)檫@個軟件在官網(wǎng)上的Linux版本是基于x86處理器的，所以安裝基于ARM的TeamViewer需要用終端實(shí)現(xiàn)。但是終端默認(rèn)的軟件源服務(wù)器安裝在國外，故而需要先進(jìn)行換源。存放軟件源鏈接的文件是系統(tǒng)文件，不能直接進(jìn)行編輯，仍然用終端完成。使用的命令是nano—— 一個允許在終端內(nèi)直接對系統(tǒng)文件進(jìn)行修改的命令。

在進(jìn)行下一步安裝軟件之前，需要先檢查升級：打開終端，并用sudo get update和sudo get upgrade升級，確認(rèn)系統(tǒng)軟件升級完畢。在安裝TeamViewer之前，還要安裝一個環(huán)境配置軟件gdebi。

然而，TeamViewer獨(dú)立運(yùn)行并不能實(shí)現(xiàn)所有的需求，它只提供了通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程連接樹莓派的作用，而不是通過樹莓派連接到位于內(nèi)網(wǎng)的主機(jī)上。但Windows系統(tǒng)自帶的遠(yuǎn)程桌面功能可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)連接，原生的rdp協(xié)議不僅穩(wěn)定性強(qiáng)還可以穿透防火墻。樹莓派是不支持遠(yuǎn)程桌面的，仍然需要通過安裝軟件實(shí)現(xiàn)此功能。在這次研究中選擇的軟件是x2go client，它的好處是集成在了樹莓派的開源軟件庫，可以直接通過sudo apt-get install x2go安裝。安裝完成后，運(yùn)行軟件，點(diǎn)擊左上角增加新的連接，因?yàn)橛玫氖荳indows默認(rèn)的遠(yuǎn)程桌面連接方法，所以不需要配置文件。

輸入要登錄的Windows主機(jī)的IP地址，x2go會自己建立一個連接到這個計(jì)算機(jī)的選項(xiàng)，雙擊該選項(xiàng)并輸入登錄用戶名和密碼即可連接到局域網(wǎng)內(nèi)的另一臺主機(jī)。經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，由互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)用TeamViewer連接樹莓派，并通過遠(yuǎn)程連接操控樹莓派打開x2go并連接局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)是可行的。

使用4G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建遠(yuǎn)程連接

新的問題出現(xiàn)了，樹莓派和監(jiān)控用主機(jī)可以通過局域網(wǎng)連接，但是一般在遠(yuǎn)程的機(jī)房或設(shè)備節(jié)點(diǎn)并不存在WLAN連接。這里介紹一種方法是為樹莓派安裝并配置4G網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)連接互聯(lián)網(wǎng)功能。此研究中使用的4G網(wǎng)卡是一個不支持Linux驅(qū)動的第三方網(wǎng)卡，所以撥號等要手動配置才能激活。首先，需要安裝一個第三方的撥號軟件wvdial。其次，在此軟件的底層文件/etc/wvdial.conf內(nèi)增加該網(wǎng)卡的配置文件（這個文件是網(wǎng)上公開的），并利用此配置文件撥號。運(yùn)行撥號軟件可以看到配置完成的IP地址和DNS服務(wù)器，試連接網(wǎng)絡(luò)可用。

最后，研究又測試了遠(yuǎn)程桌面的可行性，發(fā)現(xiàn)可以通過4G網(wǎng)卡進(jìn)行連接，而且樹莓派的資源占用不是很高，保持在60%～70%之間，在可接受范圍，但是存在刷新率和發(fā)熱問題。發(fā)熱問題可以通過貼散熱片來解決，但是刷新率問題是硬件上的，沒有好的解決方案，若僅是工程師對遠(yuǎn)程操作進(jìn)行故障處理，高刷新率的情況出現(xiàn)較少。

樹莓派采用Linux操作系統(tǒng)和命令行的方式進(jìn)行操作控制，相比于Windows或Mac上的圖形界面控制的方式略顯困難。但它所涉及的命令和操作比較容易理解和掌握，為用戶深入理解Linux系統(tǒng)打開了一扇門。

圖 樹莓派硬件外觀