樹莓派(Raspberry Pi)使用Shell編寫的極簡Service
樹莓派(Raspberry Pi)執行的系統是基於Debian的，不僅可以執行Shell，還支援systemd和docker，可以編寫一個簡單的服務，讓其在啟動時執行，執行一些自動化的操作。這裡在RaspPi Zero W上使用shell、systemd和Docker 18.06.1完成，詳細步驟介紹如下。
1、初始化系統
從樹莓派官網(https://www.raspberrypi.org/)下載映象，燒寫到SD卡(我用Etcher)。
將SD卡插入樹莓派，加電啟動。
登入使用：pi，raspberry。
如果想要通過ssh遠端操作，還需要安裝和啟用sshd服務開機啟動（下面介紹）。
當然，首先是要開通WiFi，能夠聯網。
2、WiFi 設定
Wifi AP設定，使用命令 “nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf” 編輯配置檔案，參照下面的方法新增WiFi熱點：
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev update_config=1 network={ ssid="HiWiFi_xxxxxx" psk="mypassword" }
建立服務需要使用靜態地址。修改檔案dhcpcd(使用nano /etc/dhcpcd)，編輯如下內容：
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改為自己的，其中8.8.8.8/9.9.9.9為公共的DNS服務地址，不需修改。
重啟dhcpcd服務（或者需要重啟樹莓派）。
聯網成功後，執行軟體版本更新操作。如下：
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
3、編寫WatchDog和Service
建立一個自己的目錄，建立下面三個檔案：
- sshp.service，由systemd呼叫的服務配置檔案。
- sshp.daemon，執行服務控制（啟動、停止、狀態）的指令碼檔案。
- sshp.worker，執行服務的任務指令碼檔案。
檔案的內容如下。
3.1 sshp.service檔案
[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.service3.2 sshp.daemon檔案
#!/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檔案
#!/bin/sh
while true; do
sshpass -p mypassword ssh -o "ExitOnForwardFailure yes" -o "StrictHostKeyChecking no" -y -p 22000 -NgD *:5555 root@myserver
done
- 這裡僅使用ssh演示worker編寫方法，具體可以參考：SSH 命令列引數詳解【英】
- 這裡有個坑是，以服務啟動時的賬戶是root，與當前使用者pi的配置資訊和預設引數是不同的。
3.4 設為啟動時執行
使用下面的命令將剛才編寫的服務設為啟動時執行：
sudo systemctl enable sshp.service
檢視一下，系統裡的啟動執行服務：
# 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 測試服務啟停
使用下面的命令來控制服務。
# 檢視服務執行狀態。
sudo systemctl status
# 啟動服務。
sudo systemctl start
# 然後，可以使用ps -aux檢視ssh程序是否已經啟動。
# 停止服務。
sudo systemctl stop
# 然後，可以使用ps -aux檢視ssh程序是否已經關閉。這裡設定了一個日誌檔案，為上面的目錄下sshp.log，可以檢視輸出的資訊。
可以修改上面的指令碼，新增自己的日誌資訊輸出。
4、Docker安裝
也可以把任務放到Docker中執行。我這裡用於建立一個Nginx服務，然後執行pac資訊提供者，為iPhone等裝置提供網路配置引數時使用。
獲取docker自動安裝指令碼並執行：
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，但是執行時有Bug，暫時還沒有解決。
我們使用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，以避免apt upgrade時自動升級到最新版本，命令如下：
sudo echo "docker-ce hold" | sudo dpkg --set-selections測試一下Docker，看看安裝是否成功：
docker info5 構建PAC服務
pac是什麼？
pac是一種網路配置的機制，客戶端通過獲取pac檔案來自動獲取一系列配置引數，從而對網路進行初始化設定。
編寫一個pac檔案，如下：
function FindProxyForURL(url, host)
{
return "SOCKS 192.168.199.190:5555";
}
pac服務構建
然後，將pac檔案放入Web伺服器，構建一個檔案服務（也可以動態生成）。
這裡使用Nginx的Docker映象來提供服務（注意Nginx有多種Docker映象，只有為樹莓派編譯的才可以在上面執行）。
執行：
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，所編寫的檔案並沒有釋出出來，進去看是因為Nginx預設路徑為/var/www/html，而不是/usr/share/nginx/www。可以修改上面的命令為：
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，如下：
docker exec -it nginx /bin/sh檢視Nginx的service目錄：
cat /etc/nginx/sites-available/default建立軟連線：
ln -s /usr/share/nginx/www /var/www/html在目錄下，建立一個index.html檔案，然後到瀏覽器輸入http://my-raspberrypi-ip，看是否能夠釋出出來。
然後，將上面的pac檔案放到該釋出目錄下。
6、測試可用性
現在，可以測試一下，上面建立的服務是否可用。
-
使用瀏覽器
開啟setting頁面，進入網路設定，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，選擇網路設定，裡面有個“自動”選項，填入上面的pac地址。
7、小結
編寫一個Linux服務還是有一些難度的，上面提供了一個極簡的框架。
樹莓派體積雖小，執行一些控制性服務也是足夠了，關鍵是功耗足夠低，還沒有任何噪音。
一些定期執行的任務，如縮時攝影、溫溼度監測、自動澆水等等有趣的事都可以使用上面的機制來完成。