远程访问

远程访问简介

有时候你需要不依赖于显示器、键盘和鼠标，直接访问树莓派。也许树莓派被嵌在机器人中或安装在难以触及的地方、或者你可能也没有多余的显示器。

局域网中的远程控制

要在局域网上的另其他设备远程控制你的树莓派，请使用以下若干服务：

SSH（Secure SHell）提供了对树莓派上终端会话的安全访问。VNC（Virtual Network Computing，虚拟网络计算）提供了对树莓派桌面屏幕共享的安全访问。你仅需一台其他计算机、局域网和树莓派的局域网 IP 地址。树莓派 Connect 可安全地共享你的树莓派屏幕，且无需查阅树莓派的 IP 地址。

通过局域网在设备之间共享文件

无需直接控制远程设备，NFS（网络文件系统）、SCP（Secure Copy Protocol，安全复制协议）、Samba 和 rsync 等服务能让你在局域网的设备间共享文件。当你需要从其他设备访问存储在一台设备上的数据时，这些服务可能会很有用。

通过互联网远程控制

要从接入互联网的任意设备远程控制你的树莓派，你需要：

  • 在树莓派上放开 SSH/VNC，可通过互联网、内部 VPN，或使用 RealVNC 的云 VNC Viewer 等外部服务。

  • 使用树莓派 Connect，这是由树莓派提供的免费屏幕共享服务。

查看树莓派的 IP 地址

许多连接到树莓派的方法都需要你知道树莓派的局域网 IP 地址。

接入局域网的所有设备都会被分配一个 IP 地址。要使用 SSH/VNC 从别的机器连接到树莓派，你需要知道树莓派的 IP 地址。如果接入了显示器，这很容易。但还有许多方法可从网络上的其他机器远程查找它。

要查找树莓派的局域网 IP 地址，请使用以下若干方法。

桌面

将鼠标悬停在系统托盘中的网络图标上，将显示工具的提示信息。该工具提示会显示你当前连接的网络名称及 IP 地址。

命令行

运行以下命令，可将你的局域网 IP 地址打印到命令行：

$ hostname -I

启动输出

如果你的树莓派接入了显示器，并且启动到了命令行而非桌面，则可在引导顺序（boot sequence）于登录提示符之前的最后几条输出信息中，找到你的 IP 地址。

网络管理器

你可以使用内置的网络管理器命令行（nmcli）来获取有关你的网络的详细信息。请运行以下命令：

$ nmcli device show

你应看到类似如下输出：

GENERAL.DEVICE:                         wlan0
GENERAL.TYPE:                           wifi
GENERAL.HWADDR:                         D0:3B:FF:41:AB:8A
GENERAL.MTU:                            1500
GENERAL.STATE:                          100 (connected)
GENERAL.CONNECTION:                     exampleNetworkName
GENERAL.CON-PATH:                       /org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/2
IP4.ADDRESS[1]:                         192.168.1.42/24
IP4.GATEWAY:                            192.168.1.1
IP4.ROUTE[1]:                           dst = 192.168.1.0/24, nh = 0.0.0.0, mt = 600
IP4.ROUTE[2]:                           dst = 0.0.0.0/0, nh = 192.168.1.1, mt = 600
IP4.DNS[1]:                             192.168.1.3
IP6.ADDRESS[1]:                         ab80::11ab:b1fc:bb7e:a8a5/64
IP6.GATEWAY:                            --
IP6.ROUTE[1]:                           dst = ab80::/64, nh = ::, mt = 1024

GENERAL.DEVICE:                         lo
GENERAL.TYPE:                           loopback
GENERAL.HWADDR:                         00:00:00:00:00:00
GENERAL.MTU:                            65536
GENERAL.STATE:                          100 (connected (externally))
GENERAL.CONNECTION:                     lo
GENERAL.CON-PATH:                       /org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/1
IP4.ADDRESS[1]:                         127.0.0.1/8
IP4.GATEWAY:                            --
IP6.ADDRESS[1]:                         ::1/128
IP6.GATEWAY:                            --

GENERAL.DEVICE:                         p2p-dev-wlan0
GENERAL.TYPE:                           wifi-p2p
GENERAL.HWADDR:                         (unknown)
GENERAL.MTU:                            0
GENERAL.STATE:                          30 (disconnected)
GENERAL.CONNECTION:                     --
GENERAL.CON-PATH:                       --

GENERAL.DEVICE:                         eth0
GENERAL.TYPE:                           ethernet
GENERAL.HWADDR:                         D0:3B:FF:41:AB:89
GENERAL.MTU:                            1500
GENERAL.STATE:                          20 (unavailable)
GENERAL.CONNECTION:                     --
GENERAL.CON-PATH:                       --
WIRED-PROPERTIES.CARRIER:               off
IP4.GATEWAY:                            --
IP6.GATEWAY:                            --

此命令将输出树莓派上各种可访问的网络接口的相关信息。查看 GENERAL.TYPE 这行，可查看各个部分描述的网络接口类型。例如，“ethernet”是设备上的以太网端口，“wifi”是一些设备内置的 WiFi 芯片。根据设备访问互联网的方式，你将看到不同的输出块，可查找你的 IP 地址：

  • 如果你的设备使用 WiFi 连接到互联网，请检查“wifi”这部分

  • 如果你的设备使用以太网端口连接到互联网，请检查“ethernet”这部分

在确定了正确的网络接口部分后，请查找字段 IP4.ADDRESS[1] 来获取 IPv4 地址，或者查找字段 IP6.ADDRESS[1] 来获取 IPv6 地址。你可以忽略这些字段中的斜杠和数字（如 /24 ）。

在以上示例中，树莓派使用 WiFi 访问互联网。查看 GENERAL.TYPE 字段的“wifi”部分，来查找 IP 地址。在这种情况下，你可以使用 IP4.ADDRESS[1] 字段中的 IPv4 地址访问此设备：192.168.1.42。

使用 mDNS 解析 raspberrypi.local。

树莓派系统支持 Avahi 服务的多播 DNS。

如果你的设备支持 mDNS，你可以通过使用其主机名和后缀 .local 来访问你的树莓派。在新安装的树莓派系统上，默认主机名为 raspberrypi，因此在默认情况下，所有运行树莓派系统的树莓派都会响应：

$ ping raspberrypi.local

如果能访问树莓派，则 ping 会显示树莓派的 IP 地址：

PING raspberrypi.local (192.168.1.131): 56 data bytes
64 bytes from 192.168.1.131: icmp_seq=0 ttl=255 time=2.618 ms

技巧

如果你使用树莓派配置（Raspberry Pi Configuration）、raspi-config、/etc/hostname 修改了树莓派的系统主机名，Avahi 会更新 .local 的 mDNS 地址。如果你忘记了树莓派的主机名，你可以在另一台设备上安装 Avahi，然后用 avahi-browse 浏览本地网络上的所有主机和服务。

检查路由器的设备列表

在网页浏览器中，键入你路由器的 IP 地址。然后，使用你的凭据登录。

技巧

你路由器的 IP 地址通常为 http://192.168.1.1，但并非总是如此。你也许会在路由器的标签上找到路由器的地址和凭据。

这将指引你进入控制面板。浏览到连接设备列表或类似内容（所有路由器都不同），你能看到一些你认识的设备。某些设备被检测为 PC、平板电脑、手机、打印机等，因此你应该能识别一部分，并排除它们，找出哪个是你的树莓派。

技巧

如果你用网线将你的树莓派接入网络，请尝试在列表中筛选有线设备。应该仅有为数不多的设备需要判断。

使用 nmap 查找设备

nmap（Network Mapper，网络映射器）命令是用于网络发现的免费开源工具。适用于 Linux、macOS 和 Windows。

  • 要在 Linux 上安装，请安装软件包 nmap，如 apt install nmap。

  • 要在 macOS、Windows 上安装，请参阅 nmap.org 下载页。

要用 nmap 扫描你网络上的设备，你需要知道你接入的子网。先找到你正在使用的计算机局域网 IP 地址：

  • 在 Linux 上，将 hostname -I 输入到终端窗口中。

  • 在 macOS 上，转到系统设置 > 网络，选择你的活动网络连接，然后单击按钮“详细信息……”

  • 在 Windows 上，打开控制面板，然后在“网络和共享中心”下，单击“查看网络状态和链接”，选择你的活动网络连接，然后单击“查看此连接的状态”

接下来，扫描整个子网（subnet），来查找其他设备。大多数局域网使用 IPv4，它使用四位数值：1 到 255 之间的数字来标识每个 IP 地址。你的子网设备使用的前三个数字都是相同的。如，若你的 IP 地址是 192.168.1.5，那么其他设备使用的地址类似于 192.168.1.2、192.168.1.6 和 192.168.1.200。要使用 nmap 扫描这个子网，请传参字符串 192.168.1.0/24，该字符串覆盖子网范围为 192.168.1.0 到 192.168.1.255。使用参数 -sn 将在整个子网范围上运行 ping 扫描：

$ sudo nmap -sn 192.168.1.0/24

技巧

取决于你的局域网速度，也许需要一分钟左右。

ping 扫描会查询所有范围内的 IP 地址是否有响应。对于每个响应 ping 的设备，输出显示主机名和 IP 地址如下：

Starting Nmap 6.40 ( http://nmap.org ) at 2014-03-10 12:46 GMT
Nmap scan report for hpprinter (192.168.1.2)
Host is up (0.00044s latency).
Nmap scan report for Gordons-MBP (192.168.1.4)
Host is up (0.0010s latency).
Nmap scan report for ubuntu (192.168.1.5)
Host is up (0.0010s latency).
Nmap scan report for raspberrypi (192.168.1.8)
Host is up (0.0030s latency).
Nmap done: 256 IP addresses (4 hosts up) scanned in 2.41 seconds

上述输出主机名为 raspberrypi 的设备具有 IP 地址 192.168.1.8。

使用智能手机上的应用软件查找设备

应用程序 Fing 是一款免费的智能手机网络扫描器。它适用于 Android 和 iOS。

  1. 将手机接入与你树莓派的所在网络。

  2. 当你打开软件 Fing 后，请触摸屏幕右上角的刷新按钮。

  3. 在几秒钟后，你会看到列出所有已接入你网络的设备列表。

  4. 滑动到制造商为"Raspberry Pi"的条目。IP 地址显示在条目的左下角，MAC 地址显示在条目的右下角。

使用 SSH 访问远程终端

你可以使用安全外壳（Secure Shell，SSH）协议从同一网络上的其他计算机远程访问树莓派的终端。

启用 SSH 服务器

在默认情况下，树莓派系统已禁用 SSH 服务器。可通过以下若干方式启用 SSH：

使用桌面启用 SSH 服务器

  1. 在“首选项”菜单中打开树莓派配置。

  2. 切换到“接口”选项卡。

  3. 选择“SSH”旁边的“已启用（Enabled）”。

  4. 单击“确定”。

写入全新的操作系统镜像时启用 SSH 服务器

在全新安装的树莓派系统上配置 SSH：

  1. 按照树莓派启动盘制作工具指南中的说明进行安装。

  2. 在 自定义系统配置 这个步骤中，切换到 服务 选项卡。

  3. 选中复选框 开启 SSH。

  4. 选择 使用密码登录，使用与在物理上使用树莓派时相同的用户名和密码登录。选择 仅允许公钥登录 配置用于无密码登录的 SSH 密钥。

使用终端启用 SSH 服务器

  1. 在终端窗口中输入 sudo raspi-config。

  2. 选择 Interfacing Options。

  3. 切换到并选择 SSH。

  4. 选择 Yes。

  5. 选择 Ok。

  6. 选择 Finish。

手动启用 SSH 服务器

  1. 在引导分区中创建一个叫做 ssh 的空文件：

    $ sudo touch /boot/firmware/ssh

  2. 重启计算机：

    $ sudo reboot

连接到 SSH 服务器

在你的计算机上打开一个终端窗口，输入以下命令。把占位符 <ip 地址> 替换成你要接入的树莓派 IP 地址，再把 <用户名> 替换为你的用户名：

$ ssh <用户名>@<ip 地址>

当成功连接后，你会看到一个安全警告。请输入 yes 继续。你仅会在首次连接时收到该警告。

在出现提示时输入你的账户密码。

你现在应该能看到树莓派的命令提示符：

<用户名>@<主机名> ~ $

现在你已远程接入至树莓派，可以执行命令了。

注意

如果你收到报错 connection timed out，则可能输入的树莓派 IP 地址错误。请检查树莓派的 IP 地址。

通过 SSH 转发 X11

注意

在树莓派 4 和 5 上，树莓派系统 Bookworm 默认使用 Wayland 窗口服务器。仅在使用 X 窗口服务器时才能转发 X11。要在 X11 上启用窗口转发，请在 Raspberry Pi Configuration 中把桌面切换到 X 窗口服务器。

注意

许多桌面环境都不再预装 X11。可安装第三方 X 服务器（如 XQuartz）来使用 X11 转发。

X11 可通过 SSH 启用图形应用程序。传参 -Y 可通过 SSH 转发 X 会话：

$ ssh -Y <用户名>@<ip 地址>

在经过身份验证后，你会像往常一样看到命令行。但是，你仍可打开图形窗口，X 服务器会为你渲染。例如，键入以下命令会启动 Geany 窗口：

$ geany &

配置无密码的 SSH

要远程访问你的树莓派而无需每次连接时提供密码，请使用 SSH 密钥对。

使用树莓派启动盘制作工具预配置操作系统镜像

在使用启动盘制作工具配置启动镜像时，你可以预配置 SSH 密钥。你可以生成新的 SSH 密钥对或使用现有的 SSH 密钥。

  1. 按照使用启动盘制作工具指南安装来配置你的启动镜像。

  2. 在 自定义系统配置 这个步骤中，切换到 服务 选项卡，选中 开启 SSH 复选框。

  3. 选择 仅允许公钥登录 单选按钮。如果你已经在 ~/.ssh/id_rsa.pub 中存储了一个 SSH 公钥，树莓派启动盘制作工具会自动使用该公钥来预填文本框。如果启动盘制作工具未找到 SSH 公钥，你可单击“运行 SSH-KEYGEN”按钮生成新的密钥对。

手动配置 SSH 密钥

如果你已经安装了树莓派系统，你可以更新现有配置来使用 SSH 密钥认证。

检查现有的 SSH 公钥

要检查远程连接到树莓派的计算机上是否存在现有的 SSH 公钥，请运行以下命令：

$ ls ~/.ssh

如果看到了文件 id_ed25519.pub、id_rsa.pub 或 id_dsa.pub，则你已经拥有一个 SSH 密钥。可跳过 SSH 密钥对生成，将 SSH 密钥添加到你的 SSH 身份列表中。

生成新的 SSH 密钥对

技巧

本指南提供了新 RSA 密钥的生成说明。为了增加安全性，你可以选择生成 Ed25519 密钥。要使用 Ed25519 密钥：在引用你的公钥和私钥文件名称时，把 -t ed25519 传参给 ssh-keygen；并把 rsa 替换为 ed25519。

要生成新的 SSH 密钥对，请输入以下命令：

$ ssh-keygen

当询问要将密钥保存在哪里时，请按 回车键 使用默认位置 ~/.ssh/id_rsa。

当询问是否要使用可选密语时，请按 回车键 不使用密语。

运行以下命令以检查 .ssh 目录中的内容：

$ ls ~/.ssh

你将看到文件 id_rsa 和 id_rsa.pub：

authorized_keys  id_rsa  id_rsa.pub  known_hosts

id_rsa 文件包含你的私钥。请将其安全保存在用于远程接入树莓派的计算机上。

id_rsa.pub 文件包含你的公钥。你将同你的树莓派共享此密钥。当你远程接入树莓派时，将使用此密钥来验证你的身份。

将 SSH 密钥添加到你的 SSH 身份列表中

启动 SSH 代理：

$ eval "$(ssh-agent -s)"

接下来，使用以下命令将你的关键标识添加到 ssh-agent：

$ ssh-add ~/.ssh/id_rsa

把公钥复制到你的树莓派

在你用于远程接入树莓派的计算机上，使用以下命令将你的公钥安全地复制到树莓派：

$ ssh-copy-id <用户名>@<ip 地址>

当出现提示后，在树莓派上输入用户账户的密码。现在你可以接入树莓派而无需输入密码。

手动把公钥复制到你的树莓派

如果你的操作系统不支持 ssh-copy-id，你可以用 scp 来复制你的公钥。

首先，在你的树莓派上，创建 Linux 将查找密钥的目录：

$ mkdir .ssh

然后，为 .ssh 目录配置适当的权限：

$ chmod 700 .ssh

在你的常用计算机上，使用 scp 把你的公钥复制成文件 .ssh/authorized_keys，存储至你的树莓派上：

$ scp .ssh/id_rsa.pub <用户名>@<ip 地址>:.ssh/authorized_keys

技巧

上面的命令假定你以前从未授权过任何密钥访问你的树莓派。如果你之前添加过密钥，你应在 authorized_keys 文件的末尾添加包含公钥的新行，可保留现有密钥。

在提示后，在树莓派上输入你用户账户的密码。

然后，在你的树莓派上，配置 authorized_keys 的文件权限：

$ chmod 644 .ssh/authorized_keys

你现在可以在不输入密码的情况下连接到你的树莓派。

使用 VNC 进行屏幕共享

有时候在物理上操作设备并不方便。虚拟网络计算（VNC）可让你通过别的设备操控某台设备的桌面。

VNC 依赖于客户端和服务器。客户端运行在你可直接与之交互的设备上，如个人笔记本电脑、台式机、平板电脑或手机。服务器运行在你的树莓派上。当你使用 VNC 时，客户端会把键盘和鼠标事件传输到服务器。服务器在你的树莓派上执行这些事件，再将屏幕更新返回给客户端。

VNC 客户端在窗口中显示你的树莓派的桌面。你可以像在树莓派本身上工作一样同桌面交互。

树莓派系统内置了 wayvnc。它提供了一个 VNC 服务器，你可以在设备首选项中启用它。

在使用 VNC 之前，必须先在你的树莓派上启用 VNC 服务器。

启用 VNC 服务器

树莓派系统能以图形界面和命令行两种方式启用 VNC 服务器。

技巧

启用后，你可在 /etc/wayvnc/ 编辑你的 WayVNC 配置。

使用图形化启用 VNC 服务器

  1. 在树莓派上启动图形桌面。

  2. 单击桌面系统托盘中的树莓派图标。

  3. 从菜单中选择 首选项（Preferences） > 树莓派配置（Raspberry Pi Configuration）。

  1. 切换到选项卡 接口（Interfaces）。

  2. 单击 VNC 旁边的单选按钮，将其改为活动状态。。

  1. 单击“确定（OK）”按钮以保存配置更改。

使用命令行启用 VNC 服务器。

可使用命令行 raspi-config 启用 VNC 服务器。

  1. 打开 raspi-config，输入以下内容：

    $ sudo raspi-config

  2. 切换到 接口选项（Interface Option）。按 回车键 选择。

  3. 选择 VNC。按 回车键 选择。

  4. 在“Would you like the VNC Server to be enabled?（你想要启用 VNC 服务器吗? ）”使 <Yes> 高亮并按 回车键。

  5. 按 回车键 返回菜单。按 Esc 键 退出 raspi-config。

连接到 VNC 服务器

要接入你的树莓派，你需要满足如下条件：

  • 你的树莓派和运行 VNC 客户端的设备接入到同一网络（如家庭无线网络/VPN）

  • 你的树莓派的主机名/IP 地址

  • 树莓派上账户的有效用户名和对应的密码

如果你不知道设备的 IP 地址，请参阅有关查找 IP 地址的说明。

  1. 下载 TigerVNC。你可以从其 GitHub 存储库的 Releases 页面安装最新版本。单击最新版本中的链接，找到适用于你平台的二进制文件。Windows 用户应下载 exe；macOS 用户应下载 dmg；Linux 用户应下载 jar。

  2. 在你的客户端设备上启动 TigerVNC。在 macOS 和 Windows 上，你可以双击二进制文件。在 Linux 上，安装 java，然后运行 java -jar VncViewer-<版本号>.jar，将占位符 <版本号> 替换为你下载的版本。

  3. 在“VNC 服务器”字段中输入你树莓派的 IP 地址。

  1. 单击按钮“Options”。切换到选项卡“输入”。选中“无光标时显示一个点”，可确保你始终可以在 TigerVNC 中看到光标。

  1. 单击“连接”按钮，与服务器建立连接。

  • 如果 TigerVNC 警告“主机名与服务器证书不匹配”，请单击按钮“是”继续。

  • 如果 TigerVNC 警告你“证书由未知机构签署”，请单击按钮“是”以为你的树莓派授予异常。

  1. 在提示输入用户名和密码后，请输入你的凭据。

  1. 单击“确定”按钮以与 VNC 服务器进行身份验证。如果你的凭据正确，TigerVNC 将打开一个包含与树莓派上你账户对应的桌面的窗口。你应该能够移动鼠标和键盘以输入文本并与桌面交互。

通过树莓派 Connect 进行屏幕共享

你可以使用树莓派 Connect 从别的设备的浏览器远程访问树莓派的桌面。树莓派 Connect 会自动处理配置，因此你无需查找树莓派的本地 IP 地址或更改局域网。

欲了解更多信息，请参阅 Connect 文档。

使用 SCP 共享文件

安全复制协议（scp）通过 SSH 发送文件。你可以使用 scp 在你的树莓派和另一台计算机间复制文件。

要使用 scp，请查找你树莓派的 IP 地址。

将文件复制到你的树莓派

要将名为 myfile.txt 的文件从你的个人计算机复制到树莓派上用户的主文件夹，请在 myfile.txt 所在目录下运行以下命令，把占位符 <用户名> 替换成你用于登录到树莓派的用户名，把占位符 <树莓派IP地址> 替换成你的树莓派的 IP 地址：

$ scp myfile.txt <用户名>@<树莓派IP地址>:

要把文件复制到特定目录，请在 scp 命令中的 : 后附带目录路径。请在运行 scp 之前创建文件夹，因为 scp 不会自动创建文件夹。例如，以下命令将名为 myfile.txt 的文件复制到用户主文件夹中的目录 project/ 下：

$ scp myfile.txt <用户名>@<树莓派IP地址>:project/

从你的树莓派复制文件

要将名为 myfile.txt 的文件从树莓派上的用户主目录复制到其他计算机的当前目录，请运行以下命令：

$ scp <用户名>@<树莓派IP地址>:myfile.txt .

一次性使用单个命令复制多个文件

复制多个文件，请在单个命令中列出以空格分隔的文件名：

$ scp myfile.txt myfile2.txt <用户名>@<树莓派IP地址>:

还可以使用通配符复制所有匹配特定筛选器的文件。以下命令将复制所有以 .txt 结尾的文件：

$ scp *.txt <用户名>@<树莓派IP地址>:

以下命令可复制所有以 m 开头的文件：

$ scp m* <用户名>@<树莓派IP地址>:

以下命令能复制所有以 m 开头且以 .txt 结尾的文件：

$ scp m*.txt <用户名>@<树莓派IP地址>:

注意

如果要复制的文件包含空格，请把文件用双引号括起来：

$ scp "my file.txt" <用户名>@<树莓派IP地址>:

复制文件夹

要复制文件夹及其所有内容，请传参文件夹名称及参数 -r（递归）：

$ scp -r project/ <用户名>@<树莓派IP地址>:

使用 rsync 在计算机间同步文件夹

你可以使用 rsync 在计算机之间同步文件夹。例如，你可以使用 rsync 将树莓派拍摄的新照片自动传输到个人电脑。

在配置 rsync 之前，请确定如下信息：

  • <树莓派IP地址>：你树莓派的局域网 IP 地址：更多有关信息，请参阅查找你的树莓派的 IP 地址

  • <树莓派用户名>：你用于登录到树莓派的用户名

  • <树莓派文件夹名>：你要从树莓派复制文件的文件夹名称

  • <个人计算机文件夹名>：你想要在个人计算机上同步的文件夹名称

要配置 rsync 以同步文件，请在个人计算机上完成以下步骤，并使用上面确定的值替换命令中的占位符：

  1. 创建你想要同步到的文件夹：

    $ mkdir <个人计算机文件夹名>

  2. 将文件同步到带有 rsync 的文件夹：

    $ rsync -avz -e ssh <树莓派用户名>@<树莓派IP地址>:<树莓派文件夹名>/ <个人计算机文件夹名>/

此命令将所有文件从你的树莓派上的选定文件夹复制到个人计算机上的选定文件夹。若反复运行该命令，rsync 会跟踪你已经下载的文件并跳过它们。如果你在树莓派上删除/修改已同步的文件，rsync 会相应地更新个人计算机上的文件。

网络文件系统（Network File System，NFS）

网络文件系统（Network File System，NFS）能让你在一台网络计算机上共享一个目录，该目录与同一网络上的其他计算机和设备共享。目录所在的计算机称为服务器，连接到该服务器的计算机和设备被称为客户端。客户端通常被挂载（mount）为共享目录，使其成为其自身目录结构的一部分。共享目录就是共享资源/网络共享的一个例子。

NFS 是在 Linux/Unix 环境中创建简单 NAS（网络附加存储）的通行方法。

NFS 也许更适用于相对固定的网络挂载目录，例如目录 /home 等经常访问的共享资源。如果你想让一位让访客用户能轻松连接到网络共享，Samba 更为适合。在各种操作系统中，用于临时挂载和卸载 Samba 共享的工具更易获取。

在部署 NFS 之前，你应该熟悉：

  • Linux 文件和目录权限

  • 挂载/卸载文件系统

设置基本的 NFS 服务器

使用以下命令安装所需的软件包：

$ sudo apt install nfs-kernel-server

为了方便维护，我们将所有的 NFS export 隔离在单个目录中，在该目录中，使用参数 --bind 挂载真实目录。

假设我们想要 export 用户的家目录，该目录位于 /home/users。首先，我们创建 export 文件系统：

$ sudo mkdir -p /export/users

技巧

如果你计划配置 LDAP/NIS 身份验证，请跳过下面的 chmod 步骤。

授予 /export 和 /export/users 读取、写入和执行权限（777），这样你就可以在没有 LDAP/NIS 身份验证的情况下从客户端访问 NFS 共享：

$ chmod -R 777 /export

接下来，使用以下命令挂载真实的 users 目录：

$ sudo mount --bind /home/users /export/users

为了避免在每次重启后重复操作，我们把以下行添加到 /etc/fstab：

/home/users    /export/users   none    bind  0  0

有三个与 NFS 服务器相关的配置文件：

  1. /etc/default/nfs-kernel-server

  2. /etc/default/nfs-common

  3. /etc/exports

现在，/etc/default/nfs-kernel-server 里唯一重要的参数是 NEED_SVCGSSD。默认设置为"no"，这没有问题，因为这次我们不会启用 NFSv4 安全功能。

为了自动映射 ID 名称，文件 /etc/idmapd.conf 必须同时存在于客户端和服务器上，并且内容一致且带有正确的域名。此外，该文件应在 Mapping 部分中包含以下行：

[Mapping]

Nobody-User = nobody
Nobody-Group = nogroup

但请注意，客户端可能对 Nobody-User 和 Nobody-Group 有不同的要求。例如，在 RedHat 的衍生版上，它们都是 nfsnobody。如果不确定，请通过以下命令检查是否存在 nobody 和 nogroup：

$ cat /etc/passwd
$ cat /etc/group

这样，服务器和客户端就无需用户共享相同的 UID/GUID。对于使用基于 LDAP 的身份验证的用户，在你的客户端中添加以下行：

[Translation]

Method = nsswitch

这将触发 idmapd 查看 nsswitch.conf，以确定其应该查找凭据信息的位置。如果你已经使用 LDAP 身份验证，nsswitch 无需进一步解释。

要将我们的目录 export 到本地网络 192.168.1.0/24，请在 /etc/exports 中添加以下两行：

/export       192.168.1.0/24(rw,fsid=0,insecure,no_subtree_check,async)
/export/users 192.168.1.0/24(rw,nohide,insecure,no_subtree_check,async)

端口映射锁定（可选）

你 NFS 上的文件对网络上的所有人都是开放的。作为安全措施，你可以限制对指定客户端的访问。

将以下行添加到 /etc/hosts.deny：

rpcbind mountd nfsd statd lockd rquotad : ALL

首先，阻止所有客户端，仅在下面添加的 /etc/hosts.allow 中的客户端才能访问服务器。

现在把以下行添加到 /etc/hosts.allow 中：

rpcbind mountd nfsd statd lockd rquotad : <IPv4地址列表>

其中 <IPv4地址列表> 是服务器和所有客户端的 IP 地址列表（由于 rpcbind 中的限制不支持主机名，他们必须是 IP 地址）。请注意，如果你设置了 NIS，你可以将这些添加到同一行里。

请确保授权 IP 地址列表包含地址 localhost （127.0.0.1），因为最新版本的 Ubuntu 中启动脚本使用命令 rpcinfo 来发现 NFSv3 支持，如果 localhost 无法连接，将被禁用。

最后，要使更改生效，请重启服务：

$ sudo systemctl restart nfs-kernel-server

配置 NFS 客户端

现在你的服务器正运行着，你需要设置客户端，就能够访问它了。首先，安装所需的软件包：

$ sudo apt install nfs-common

在客户端上，我们可以使用一个命令挂载完整的 export 树：

$ mount -t nfs -o proto=tcp,port=2049 <nfs服务器IP>:/ /mnt

你还可以指定 NFS 服务器主机名，而非 IP 地址，但在这种情况下，你需要确保主机名可以在客户端上被解析为 IP。确保能始终被解析的一种稳健方法是使用 /etc/hosts 文件。

请注意，在 NFSv4 中，<nfs服务器IP>:/export 非必需，就像在 NFSv3 中一样。根 export 为 :/ 默认 export 为 fsid=0。

我们还可以挂载 export 的子树：

$ mount -t nfs -o proto=tcp,port=2049 <nfs服务器IP>:/users /home/users

为了确保在每次重启时都挂载这个，请把以下行添加到 /etc/fstab：

<nfs服务器IP>:/   /mnt   nfs    auto  0  0

如在挂载后，/proc/mounts appears 中的条目为 <nfs服务器IP>:// （带有两个斜杠），那么你可能需要在 /etc/fstab 中指定两个斜杠，否则 umount 可能会报错找不到该挂载点。

锁定端口映射（可选）

将以下行添加到 /etc/hosts.deny：

rpcbind : ALL

先阻止所有客户端，仅在下面添加的 /etc/hosts.allow 中的客户端才能访问服务器。

现在将以下行添加到 /etc/hosts.allow：

rpcbind : <NFS服务器IP>

其中 <NFS服务器IP> 是服务器的 IP 地址。

配置复杂的 NFS 服务器

NFS 用户权限基于用户 ID（UID）。客户端上所有用户的 UID 必须与服务器上的 UID 匹配，以便用户能够访问。通常的做法有：

  • 手动同步密码文件

  • 使用 LDAP

  • 使用 DNS

  • 使用 NIS

请注意，在持有 root 访问权限的系统上，你必须小心：该用户可以更改系统上的 UID 以允许自己访问任何人的文件。本页面假定管理团队是唯一具有 root 访问权限的群组，并且他们都是可信的。其他任何情况都代表着更高级的配置，这里不会涉及。

组权限

用户的文件访问权限取决于他们在客户端组中的成员资格，而不是在服务器上。但是，有一个重要的限制：从客户端传递给服务器的最多有 16 个组，如果用户在客户端是超过 16 个组的成员，则某些文件或目录可能会意外地无法访问。

DNS（可选，仅在使用 DNS 时）

将客户端名称和 IP 地址添加到 /etc/hosts（服务器的 IP 地址应该已经存在。）这样即使 DNS 出现问题，NFS 仍然可以正常工作。或者你可以选择依赖 DNS - 这取决于你。

NIS（可选，仅在使用 NIS 时）

这适用于使用 NIS 的客户端。否则，你将无法使用 netgroups，并且应在 /etc/exports 中指定单独的 IP 或主机名。阅读 man netgroup 中的 BUG 部分以获取更多信息。

首先，编辑 /etc/netgroup 并添加一行来对你的客户端进行分类（此步骤不是必需的，但为方便起见）：

myclients (client1,,) (client2,,) ...

其中，myclients 是 netgroup 的名称。

运行此命令以重建 NIS 数据库：

$ sudo make -C /var/yp

文件名 yp 指的是 Yellow Pages（黄页），即 NIS 的前身。

Portmap 锁定（可选）

将以下行添加到 /etc/hosts.deny：

rpcbind mountd nfsd statd lockd rquotad : ALL

首先阻止所有客户端，只有在 /etc/hosts.allow （下面添加）中的客户端才能访问服务器。

考虑添加以下行到 /etc/hosts.allow ：

rpcbind mountd nfsd statd lockd rquotad : <IP地址列>

其中 <IP地址列表> 是服务器和所有客户端的 IP 地址列表。由于 rpcbind 的限制，这些必须是 IP 地址。请注意，如果你设置了 NIS，可以将这些添加到同一行。

软件包安装和配置

安装必要的软件包：

$ sudo apt install rpcbind nfs-kernel-server

编辑 /etc/exports 添加共享：

/home @myclients(rw,sync,no_subtree_check)
/usr/local @myclients(rw,sync,no_subtree_check)

上面的示例共享 /home 和 /usr/local 给 myclients netgroup 中的所有客户端。

/home 192.168.0.10(rw,sync,no_subtree_check) 192.168.0.11(rw,sync,no_subtree_check)
/usr/local 192.168.0.10(rw,sync,no_subtree_check) 192.168.0.11(rw,sync,no_subtree_check)

上面的示例将 /home 和 /usr/local 共享给具有静态 IP 地址的两个客户端。如果你希望改为允许私有网络中指定 IP 地址范围内的所有客户端访问，请考虑以下内容：

/home 192.168.0.0/255.255.255.0(rw,sync,no_subtree_check)
/usr/local 192.168.0.0/255.255.255.0(rw,sync,no_subtree_check)

在这里，rw 使共享变为读/写模式，而 sync 要求服务器只在全部更改已刷新到磁盘后才回复请求。这是最安全的选项；async 更快，但有风险。强烈建议你阅读 man exports，如果你正在考虑其他选项。

设置完 /etc/exports 后，导出共享：

$ sudo exportfs -ra

每当修改 /etc/exports 后，你都需要运行此命令。

重启服务

重启 rpcbind 和 NFS 以使更改生效：

$ sudo systemctl restart rpcbind
$ sudo systemctl restart nfs-kernel-server

要考虑的安全事项

除了上面讨论的 UID 问题之外，还应注意到攻击者可能会冒充允许映射共享的机器，从而允许他们创建任意 UID 以访问你的文件。解决此问题的可选方案是 IPSec。你可以设置所有域成员仅通过 IPSec 相互通信，这将有效地验证你的客户端是否为其所说的那个。

IPSec 通过使用服务器的公钥加密到服务器的流量，服务器用客户端的公钥发送回所有回复。流量使用各自的私钥解密。如果客户端没有应该拥有的密钥，它就无法发送或接收数据。

IPSec 的替代方案是物理上分离的网络。这需要一个单独的网络交换机和单独的以太网卡，并且需要对该网络进行物理安全保护。

故障排除

在加密的主目录中挂载 NFS 共享只有在成功登录并解密主目录后才能正常工作。这意味着，在启动时使用 /etc/fstab 挂载 NFS 共享是行不通的，因为在挂载时主目录尚未解密。有一种简单的方法可以解决这个问题，即使用符号链接：

  1. 创建一个替代目录来挂载 NFS 共享：

$ sudo mkdir /nfs
$ sudo mkdir /nfs/music

  1. 编辑 /etc/fstab，将 NFS 共享挂载到该目录中：

nfsServer:music    /nfs/music    nfs    auto    0 0

  1. 在你的主目录下创建一个符号链接，指向实际的挂载位置。在上述情况下，首先删除已经存在的 Music 目录：

$ rmdir /home/user/Music
$ ln -s /nfs/music/ /home/user/Music

Samba（SMB/CIFS）

Samba 是 Server Message Block（SMB，服务器消息块）网络协议的自由软件之重新实现。使用 Samba，你可以在 Windows、macOS 和 Linux 机器间共享文件夹。

在你的树莓派上安装 Samba

在默认情况下，树莓派系统未安装 Samba。要在你的树莓派上安装 Samba，请运行以下命令，该命令会安装你运行 Samba 服务器/客户端所需的全部依赖项：

$ sudo apt update
$ sudo apt install samba samba-common-bin smbclient cifs-utils

在 Windows 共享文件夹

首先，你需要在 Windows 设备上共享一个文件夹。

打开共享功能

  1. 单击系统托盘，从菜单中选择“网络和共享中心”。

  2. 选择“更改高级共享设置”。

  3. 选择“网络发现”。

  4. 选择“文件和打印机共享”。

  5. 单击 保存 按钮以保存更改。

共享文件夹

跟随这些步骤在 Windows 上共享文件夹：

  1. 右键单击要共享的文件夹，然后选择属性。

  2. 选择 共享 选项卡。

  3. 单击“高级共享”按钮。

  4. 选择“共享此文件夹”；在默认情况下，Windows 会使用文件夹名称作为共享名称。

  5. 单击“权限”按钮。

  6. 配置“Everyone”和“完全控制”权限。

  7. 单击“确定”按钮以离开 权限 页面。

  8. 再次单击“确定”按钮以离开 高级共享 页面。

  9. 选择“安全”选项卡。

  10. 配置“Everyone”和“完全控制”权限。

  11. 单击“确定”按钮。

现在应该共享文件夹了。你可以通过在权限和安全性页面上更改权限来修改共享文件夹权限。

Windows 10 共享向导

在 Windows 10 上有一个共享向导，可以帮助完成其中某些步骤。

  1. 从“开始”菜单中运行 计算机管理 应用程序。

  2. 选择“共享文件夹” > “共享”。

  3. 单击鼠标右键，选择“新建共享”以开始共享向导。

  4. 单击“下一步”按钮。

  5. 选择要共享的文件夹，然后单击“下一步”按钮。

  6. 单击“下一步”以使用共享默认设置，或选择“自定义”并设置所需权限。

  7. 点击“确定”按钮。

  8. 点击“完成”按钮以共享文件夹。

在树莓派上挂载文件夹。

在 Linux 中，挂载 即是将文件夹添加到某位置的过程，因此我们首先需要该位置。

$ mkdir windowshare

现在，我们需要将远程文件夹挂载到该位置。远程文件夹是 Windows PC 的主机名/IP 地址，以及在共享时使用的共享名称。我们还需要提供将用于访问远程计算机的 Windows 用户名。不要忘记用你的树莓派系统用户名替换占位符 <用户名>。

$ sudo mount.cifs //<主机名或IP地址>/<Windows 共享文件夹> /home/<用户名>/windowshare -o user=<用户名>

你现在应该能够在树莓派上查看 Windows 共享的内容。

$ ls windowshare/

报错“Host is down”（主机已关闭）

当 SMB 协议版本不匹配且 Linux Samba 客户端返回误导性错误消息时会发生此错误。在默认情况下，树莓派系统使用 2.1 及以上版本，兼容 Windows 7 及更高版本。某些 NAS 在内的旧款设备可能需要 1.0 版本。要解决此错误，请在你的挂载命令中添加一个版本条目（例如 ,vers=1.0 ）：

$ sudo mount.cifs //IP/share /mnt/挂载点 -o user=<用户名>,vers=1.0

你可能需要尝试不同的版本以与服务器版本匹配。可用的值有：

从你的树莓派共享文件夹

先创建一个要共享的文件夹。此例在当前用户的 home 文件夹中创建了一个名为 shared 的文件夹：

$ cd ~
$ mkdir shared
$ chmod 0740 shared

现在我们需要告诉 Samba，你的默认用户账户，在访问该文件夹时，在出现提示后，请输入你的密码，并用你的主用户账户的用户名替换占位符 <用户名>：

$ sudo smbpasswd -a <用户名>

现在我们需要告诉 Samba 共享这个文件夹，使用 Samba 配置文件。

sudo nano /etc/samba/smb.conf

在文件末尾，添加以下内容以共享文件夹，为远程用户提供读写权限。用你的树莓派上主用户账户的用户名替换占位符 <用户名>：

[share]
    path = /home/<用户名>/shared
    read only = no
    public = yes
    writable = yes

在同一文件中，找到 workgroup 这一行，如有必要，将其更改为本地 Windows 网络工作组的名称。

workgroup = <你的workgroup工作组名称>

共享文件夹现在应该会出现在网络上的 Windows/macOS 设备上。输入你的树莓派用户名和密码挂载文件夹。

设置 Apache Web 服务器

Apache 是一款流行的 Web 服务器应用程序，你可以在树莓派上安装它，使其提供网页。

若单独使用，Apache 可以通过 HTTP 提供 HTML 文件，且通过附加模块可以使用脚本语言（如 PHP）提供动态网页。

安装 Apache

先通过在终端中输入以下命令来更新可用软件包：

sudo apt update

然后，使用此命令安装软件包 apache2 ：

sudo apt install apache2 -y

测试 Web 服务器

在默认情况下，Apache 会在 Web 文件夹中放置一个用于测试的 HTML 文件。当你在树莓派本体上访问 http://localhost/，或者在网络中的其他计算机上访问 http://192.168.1.10（无论树莓派的 IP 地址是什么）时，将提供该默认网页。要查找树莓派的 IP 地址，请在命令行中键入 hostname -I（或阅读更多来查找 IP 地址的有关信息）。

在树莓派上或网络中的其他计算机上浏览默认网页，你将看到以下内容：

这意味着 Apache 正在运行！

更改默认网页

此默认网页仅是文件系统上的一个 HTML 文件。它位于 /var/www/html/index.html。

在终端窗口中切换到此目录，并查看其中的内容：

cd /var/www/html
ls -al

这将向你展示：

total 12
drwxr-xr-x  2 root root 4096 Jan  8 01:29 .
drwxr-xr-x 12 root root 4096 Jan  8 01:28 ..
-rw-r--r--  1 root root  177 Jan  8 01:29 index.html

这表明默认情况下，/var/www/html/ 中有一个名为 index.html 的文件，由 root 用户拥有（就像包含文件的文件夹一样）。要编辑该文件，你需要将其所有权更改为你自己的用户名。使用以下命令更改文件的所有者，将占位符 <用户名> 替换为你的主用户账户的用户名：

$ sudo chown <用户名>: index.html

现在你可以尝试编辑此文件，然后刷新浏览器来查看网页变更。若你了解 HTML，可把自己的 HTML 文件和其他内容放入此目录，以将它们作为网站在局域网提供。

为 Apache 安装 PHP

要让你的 Apache 服务器处理 PHP 文件，你需要安装最新版本的 PHP 及 Apache 的 PHP 模块。键入以下命令来安装他们：

sudo apt install php libapache2-mod-php -y

现在，删除文件 index.html ：

sudo rm index.html

创建文件 index.php ：

sudo nano index.php

把一些 PHP 内容放入其中：

<?php echo "hello world"; ?>

现在保存，刷新你的浏览器。你应该会看到“hello world”。这不是动态的，但仍由 PHP 提供。尝试一些动态内容：

<?php echo date('Y-m-d H:i:s'); ?>

还可以显示你的 PHP 信息：

<?php phpinfo(); ?>

在树莓派上通过网络启动

你可以设置一台 DHCP/TFTP 服务器，这能让你从网络引导树莓派 3、4。

现在，假定你有一个既有的家庭网络，并且你想要使用树莓派作为服务器。你还需要其他树莓派 3、4 作为客户端进行引导。仅需一张存储卡，因为在初始客户端配置后，客户端将从服务器引导。

注意

由于网络设备和路由器的种类繁多，我们无法保证网络引导能在所有设备上都正常工作。我们收到报告称，若无法使网络引导正常工作，可尝试在网络上禁用 STP 帧来帮助排除故障。

配置网络启动客户端

树莓派 3B

注意

此部分仅适用于树莓派 3B，因为在出厂时树莓派 3B+ 已启用网络启动。

在树莓派 3B 进行网络启动之前，需要从带有已配置参数的存储卡启动，启用 USB 启动模式。这会在树莓派 SoC 的 OTP（一次可编程）存储器中设置一个位，从而启用网络引导。完成此操作后，如果树莓派 3B 无法从存储卡启动，将尝试 USB 启动和网络启动。

通常，在存储卡上安装精简版树莓派系统/带桌面的树莓派系统。接下来，使用以下命令启用 USB 启动模式：

$ echo program_usb_boot_mode=1 | sudo tee -a /boot/firmware/config.txt

将 program_usb_boot_mode=1 添加到 /boot/firmware/config.txt 的末尾。使用 sudo reboot 重启树莓派。在客户端树莓派重启后，请检查 OTP 是否已编程为：

$ vcgencmd otp_dump | grep 17:
17:3020000a

确保正确输出 0x3020000a 。

客户端配置几乎完成。作为最后一步，禁用 USB 启动。运行以下命令：

$ sudo nano /boot/firmware/config.txt

删除包含文本 program_usb_boot_mode=1 这行。最后，使用 sudo poweroff 关闭客户端树莓派。

树莓派 4B

可以使用工具 raspi-config 在树莓派 4 上启用网络启动。首先，按照以下方式运行 raspi-config ：

$ sudo raspi-config

在 raspi-config 中，选择 Advanced Options，然后选择 Boot Order，最后选择 Network Boot。然后必须重启设备，以将引导顺序更改编程到引导加载程序 EEPROM 中。在树莓派重启后，请检查现在的启动顺序是否为 0xf21 ：

$ vcgencmd bootloader_config

要了解如何配置树莓派 4 启动加载程序的更多详细信息，请参阅树莓派引导加载程序配置。

以太网 MAC 地址

在配置网络引导之前，请记下序列号和 MAC 地址，以便 TFTP/DHCP 服务器可以识别开发板。

在树莓派 4 上，MAC 地址是在制造时编程的，MAC 地址和序列号之间没有关联。MAC 地址和序列号都显示在启动加载程序的 HDMI 诊断屏幕上。

要查找以太网 MAC 地址：

$ ethtool -P eth0

查找序列号：

$ grep Serial /proc/cpuinfo | cut -d ' ' -f 2 | cut -c 9-16

配置网络启动服务器

将存储卡插入服务器的树莓派，然后启动服务器。客户端的树莓派需要一个用于启动的根文件系统：我们将使用服务器的根文件系统的副本，并将其放置在 /nfs/client1：

$ sudo mkdir -p /nfs/client1
$ sudo apt install rsync
$ sudo rsync -xa --progress --exclude /nfs / /nfs/client1

在客户端文件系统中通过 chroot 重新生成 SSH 主机密钥：

$ cd /nfs/client1
$ sudo mount --bind /dev dev
$ sudo mount --bind /sys sys
$ sudo mount --bind /proc proc
$ sudo chroot .
$ rm /etc/ssh/ssh_host_*
$ dpkg-reconfigure openssh-server
$ exit
$ sudo umount dev sys proc

查找本地网络的设置。你需要找到路由器（或网关）的地址，可以通过以下方式完成：

$ ip route | awk '/default/ {print $3}'

然后运行：

$ ip -4 addr show dev eth0 | grep inet

你将看到类似以下内容的输出：

inet 10.42.0.211/24 brd 10.42.0.255 scope global eth0

第一个地址是你的服务器树莓派在网络上的 IP 地址，斜杠后面的部分是网络大小。很可能你的是一个 /24。还要注意网络的 brd （广播）地址。记下前一个命令的输出，其中包含了树莓派的 IP 地址和网络的广播地址。

最后，记下你的 DNS 服务器地址，这与你的网关地址相同。你可以使用以下命令找到这个地址：

$ cat /etc/resolv.conf

通过 systemd 网络配置在你的服务器树莓派上配置静态网络地址，该网络作为网络处理程序和 DHCP 服务器。

为此，你需要创建一个 10-eth0.netdev 和一个 11-eth0.network，如下所示：

$ sudo nano /etc/systemd/network/10-eth0.netdev

添加以下行：

[Match]
Name=eth0

[Network]
DHCP=no

然后创建一个网络文件：

$ sudo nano /etc/systemd/network/11-eth0.network

添加以下内容：

[Match]
Name=eth0

[Network]
Address=10.42.0.211/24
DNS=10.42.0.1

[Route]
Gateway=10.42.0.1

此时，你没有工作中的 DNS，因此你需要将之前记录的服务器添加到 systemd/resolved.conf。在此示例中，网关地址为 10.42.0.1。

$ sudo nano /etc/systemd/resolved.conf

取消注释 DNS 那一行，并在那里添加 DNS IP 地址。另外，如果你有备用 DNS 服务器，请也添加在那里。

[Resolve]
DNS=10.42.0.1
#FallbackDNS=

启用 systemd-networkd，然后重启以使更改生效：

$ sudo systemctl enable systemd-networkd
$ sudo reboot

现在启动 tcpdump，这样你就可以从客户端树莓派搜索 DHCP 数据包。

$ sudo apt install tcpdump dnsmasq
$ sudo systemctl enable dnsmasq
$ sudo tcpdump -i eth0 port bootpc

把客户端树莓派接入你的网络，再打开电源。检查客户端的 LED 是否在大约 10 秒后亮起，然后你应该从客户端收到一个数据包“DHCP/BOOTP, Request from …”。

IP 0.0.0.0.bootpc > 255.255.255.255.bootps: BOOTP/DHCP, Request from b8:27:eb...

现在你需要修改 dnsmasq 配置以使 DHCP 能够回复设备。按下 Ctrl + C 退出 tcpdump 程序，然后输入以下内容：

$ echo | sudo tee /etc/dnsmasq.conf
$ sudo nano /etc/dnsmasq.conf

然后用以下内容替换 dnsmasq.conf 的内容：

# 注意：如果你希望网络上的系统使用 DNS 服务，请注释掉端口。
port=0
dhcp-range=10.42.0.255,proxy
log-dhcp
enable-tftp
tftp-root=/tftpboot
pxe-service=0,"Raspberry Pi Boot"

在 dhcp-range 行的第一个地址处，使用你之前记录的广播地址。

现在创建一个目录 /tftpboot ：

$ sudo mkdir /tftpboot
$ sudo chmod 777 /tftpboot
$ sudo systemctl enable dnsmasq.service
$ sudo systemctl restart dnsmasq.service

现在监视 dnsmasq 日志：

$ journalctl -f

你应该看到类似这样的内容：

raspberrypi dnsmasq-tftp[1903]: file /tftpboot/bootcode.bin not found

接下来，你需要将 boot 文件夹的内容复制到目录 /tftpboot中。

首先，按下 Ctrl + C 退出监控状态。然后输入以下内容：

$ cp -r /boot/firmware/* /tftpboot

由于 tftp 位置已更改，请重启 dnsmasq :

$ sudo systemctl restart dnsmasq

设置 NFS root

现在，这应该允许你的树莓派客户端尝试启动，直到尝试加载根文件系统（它没有）。

在这一点上，export 之前创建的 /nfs/client1 文件系统和 TFTP 引导文件夹。

$ sudo apt install nfs-kernel-server
$ echo "/nfs/client1 *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)" | sudo tee -a /etc/exports
$ echo "/tftpboot *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)" | sudo tee -a /etc/exports

重启 RPC-Bind 和 NFS 服务器，以便它们检测到新文件。

$ sudo systemctl enable rpcbind
$ sudo systemctl restart rpcbind
$ sudo systemctl enable nfs-kernel-server
$ sudo systemctl restart nfs-kernel-server

编辑 /tftpboot/cmdline.txt，并以 root= 打头，将其替换为：

root=/dev/nfs nfsroot=10.42.0.211:/nfs/client1,vers=3 rw ip=dhcp rootwait

在这里用你记录下的 IP 地址替换 IP 地址。还要删除命令行中所有以 init= 开头的部分。

最后，编辑 /nfs/client1/etc/fstab，删除 /dev/mmcblk0p1 和第 2 行（只留下 proc ）。然后，将引导分区添加回去：

$ echo "10.42.0.211:/tftpboot /boot/firmware/ nfs defaults,vers=3 0 0" | sudo tee -a /nfs/client1/etc/fstab

如果第一次尝试无法启动，请继续尝试。树莓派启动可能需要一分钟左右，所以请耐心等待。

使用 IPv6 进行网络启动

通过网络启动树莓派有 4 个阶段：

  1. 引导加载程序使用 DHCP 协商获取 IP 地址和 TFTP 服务器的详细信息。

  2. 引导加载程序通过 TFTP 加载固件，并将引导过程交给固件，将网络详细信息传递给它。

  3. 固件通过 TFTP 加载内核和命令行。

  4. 内核引导系统的其余部分，通过 NFS 或其他机制加载根文件系统（rootfs）。

引导加载程序和固件（阶段 1 到 3）已经得到增强，以支持通过 IPv6 引导。

重要

IPv6 网络启动是一项 实验性的阿尔法 功能，根据反馈意见，我们可能需要在将来更改其工作方式。这仅适用于树莓派 4 和计算模块 4。

工作原理

要通过 IPv6 启动，你需要一个更新的固件版本（例如 start4.elf）和引导加载程序。使用最新版本的树莓派系统和最新的稳定引导加载程序应该足够了。

注意

目前常用的 DHCP 服务器 dnsmasq 不支持 IPv6 网络启动所需的网络启动参数，因此在当下，你只能使用其他 DHCP 服务器，如 ISC DHCP。

要通过网络挂载 rootfs，IPv4 网络引导教程建议使用 nfsroot。它不支持 IPv6，因此需要其他方法来通过网络挂载 rootfs。

如果你的 ISP 和路由器不支持 IPv6，你将受到限制。

网络地址

引导加载程序要做的第一件事是发送路由器请求，以获取网络的详细信息。路由器会以通告数据包回应，标识其以太网地址，如果 TFTP 服务器位于不同的网络上，引导加载程序可能会需要这些信息。

路由器通告包含一个标志，告诉它是否使用有状态（托管）或无状态（非托管）配置来获取其 IP 地址。无状态配置意味着设备配置自己的 IP 地址。目前，引导加载程序生成一个从其以太网 MAC 地址和路由器提供的网络前缀派生的地址。

如果路由器指示启用了有状态配置，则使用 DHCP 来获取设备的 IP 地址。这涉及设备向 DHCP 服务器发送一个请求，服务器响应一个通告。然后客户端请求地址，然后从服务器获得回复确认。

DHCP 服务器和客户端使用可变长度的 DUID（设备唯一 ID）来标识自己。在树莓派上，这是从 MAC 地址（DUID_LL）派生的。

TFTP 地址

无论使用无状态还是有状态配置，DHCP 服务器用于获取 TFTP 服务器地址。这是在 BOOTFILE-URL 参数中编码的。我们发送客户端架构类型值 0x29 以识别设备。

请参阅 RFC 5970 和 IANA IPv6 动态主机配置协议文档。

引导过程

设备现在应该有一个 IP 地址和 TFTP 详细信息。它从 TFTP 服务器下载固件二进制 start4.elf，然后继续使用此固件运行。固件传递了 IP 地址和 TFTP 服务器详细信息，以便它可以下载内核并引导系统的其余部分。

内核引导

使用 IPv4 网络启动时，nfsroot 用于在网络上挂载 rootfs。这不支持 IPv6，因此需要另一种解决方案。可能涉及一个可以在切换到适当的 rootfs 内容之前挂载适当网络位置的小型 RAM 文件系统。

注意

通过 IPv6 利用 NFS 启动 Linux 内核的机制仍有待演示。

测试设置

如果你想尝试这个，你将需要另一个树莓派作为 TFTP 和 DHCP 服务器。

理论上，TFTP 服务器可以位于任意可路由的网络上，但 DHCP 服务器必须位于将要提供服务的设备相同的网络上。

TFTP 服务器

如果你有一个工作的 IPv4 网络启动设置，你可以重用 dnsmasq 中的 TFTP 服务器提供文件（它可以与 IPv4 和 IPv6 通信）。

或者你可以使用一个独立的 TFTP 服务器，比如 tftpd-hpa。

$ sudo apt-get install tftpd-hpa
$ sudo systemctl start tftpd-hpa

DHCP 服务器

IPv6 中的 DHCP 发生了很大变化。我们至少需要 DHCP 告诉我们 TFTP 服务器的地址，在这种情况下是同一台机器。

$ sudo apt-get install isc-dhcp-server

修改 /etc/default/isc-dhcp-server 中的配置：

DHCPDv6_CONF=/etc/dhcp/dhcpd6.conf
INTERFACESv6="eth0"

在 /etc/dhcp/dhcpd6.conf 中，你需要指定 TFTP 服务器地址并设置子网。这里 DHCP 服务器配置为提供一些虚构的唯一本地地址（ULA）。host test-rpi4 行告诉 DHCP 为测试设备提供固定地址。

not authoritative;

# 检查客户端是否像个树莓派
if option dhcp6.client-arch-type = 00:29 {
        option dhcp6.bootfile-url "tftp://[fd49:869:6f93::1]/";
}

subnet6 fd49:869:6f93::/64 {
        host test-rpi4 {
                host-identifier option dhcp6.client-id 00:03:00:01:e4:5f:01:20:24:0b;
                fixed-address6 fd49:869:6f93::1000;
        }
}

你的服务器必须在 /etc/dhcpcd.conf 中分配 IPv6 地址

interface eth0
static ip6_address=fd49:869:6f93::1/64

现在启动 DHCP 服务器。

$ sudo systemctl restart isc-dhcp-server.service

引导加载程序

修改配置以通过 IPv6 尝试网络启动，而非 IPv4。

BOOT_ORDER=0xf21 # 2=网络启动
USE_IPV6=1 # 启用 IPv6 网络启动
BOOT_UART=1 # 调试

要恢复到 IPv4 网络启动，只需从 boot.conf 中删除 USE_IPV6 行。

路由器

要使用 IPv6，你真的需要支持 IPv6 的路由器和 ISP。互联网上有一些网站可以为你检查这一点，或者运行以下命令。

sudo apt-get install ndisc6
rdisc6 -1 eth0

这会向你的路由器发送路由器请求，请求你的网络详细信息，如网络前缀、路由器以太网地址以及是否使用 DHCP 进行寻址。如未响应此命令，很可能是你的网络及 ISP 仅支持 IPv4。如果支持 IPv6，很可能会配置为使用无状态配置，其中客户端生成自己的地址。

Soliciting ff02::2 (ff02::2) on eth0...
Hop limit                 :           64 (      0x40)
Stateful address conf.    :           No
Stateful other conf.      :          Yes
Mobile home agent         :           No
Router preference         :       medium
Neighbor discovery proxy  :           No
Router lifetime           :          180 (0x000000b4) seconds
Reachable time            :  unspecified (0x00000000)
Retransmit time           :  unspecified (0x00000000)

你可能能够为有状态配置配置你的路由器，这意味着它将使用 DHCP 获取 IP 地址。

Hop limit                 :           64 (      0x40)
Stateful address conf.    :          Yes
Stateful other conf.      :          Yes
Mobile home agent         :           No
Router preference         :       medium
Neighbor discovery proxy  :           No
Router lifetime           :          180 (0x000000b4) seconds
Reachable time            :  unspecified (0x00000000)
Retransmit time           :  unspecified (0x00000000)

调试

日志和跟踪

如果启用了引导串口，则应该从串口看到类似以下内容。以 RX6 开头的行表示正在使用 IPv6。

这里 dc:a6:32:6f:73:f4 是 TFTP 服务器的 MAC 地址，它具有一个 IPv6 地址 fd49:869:6f93::1。设备本身具有一个 MAC 地址 e4:5f:01:20:24:0b 和一个 IPv6 地址 fd49:869:6f93::1000

Boot mode: NETWORK (02) order f
GENET: RESET_PHY
PHY ID 600d 84a2
NET_BOOT: e4:5f:01:20:24:0b wait for link TFTP6: (null)
LINK STATUS: speed: 100 full duplex
Link ready
GENET START: 64 16 32
GENET: UMAC_START 0xe45f0120 0x240b0000
RX6: 12 IP: 1 MAC: 1 ICMP: 1/1 UDP: 0/0 ICMP_CSUM_ERR: 0 UDP_CSUM_ERR: 0
NET fd49:869:6f93::1000 tftp fd49:869:6f93::1
RX6: 17 IP: 4 MAC: 4 ICMP: 2/2 UDP: 2/2 ICMP_CSUM_ERR: 0 UDP_CSUM_ERR: 0
TFTP_GET: dc:a6:32:6f:73:f4 fd49:869:6f93::1 ab5a4158/start4.elf

RX6: 17 IP: 4 MAC: 4 ICMP: 2/2 UDP: 2/2 ICMP_CSUM_ERR: 0 UDP_CSUM_ERR: 0
RX6: 18 IP: 5 MAC: 5 ICMP: 2/2 UDP: 3/3 ICMP_CSUM_ERR: 0 UDP_CSUM_ERR: 0
TFTP_GET: dc:a6:32:6f:73:f4 fd49:869:6f93::1 ab5a4158/config.txt

最后，引导加载程序将控制权交给应该加载内核的固件。

有状态配置

你可以使用 tcpdump 检查网络活动。

$ sudo tcpdump -i eth0 -e ip6 -XX -l -v -vv

下面是一个 TCP 转储的摘录，其中路由器配置为使用有状态（DHCP）网络配置。

设备发送路由器请求。

12:23:35.387046 e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown) > 33:33:00:00:00:02 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 70: (hlim 255, next-header ICMPv6 (58) payload length: 16) fe80::e65f:1ff:fe20:240b > ip6-allrouters: [icmp6 sum ok] ICMP6, router solicitation, length 16
          source link-address option (1), length 8 (1): e4:5f:01:20:24:0b
            0x0000:  e45f 0120 240b

路由器发送响应，告知设备使用有状态配置。

12:23:35.498902 60:8d:26:a7:c1:88 (oui Unknown) > 33:33:00:00:00:01 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 110: (hlim 255, next-header ICMPv6 (58) payload length: 56) bthub.home > ip6-allnodes: [icmp6 sum ok] ICMP6, router advertisement, length 56
        hop limit 64, Flags [managed, other stateful], pref medium, router lifetime 180s, reachable time 0ms, retrans timer 0ms
          rdnss option (25), length 24 (3):  lifetime 60s, addr: bthub.home
            0x0000:  0000 0000 003c fe80 0000 0000 0000 628d
            0x0010:  26ff fea7 c188
          mtu option (5), length 8 (1):  1492
            0x0000:  0000 0000 05d4
          source link-address option (1), length 8 (1): 60:8d:26:a7:c1:88
            0x0000:  608d 26a7 c188

设备发送 DHCP 请求。

12:23:35.502517 e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown) > 33:33:00:01:00:02 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 114: (hlim 255, next-header UDP (17) payload length: 60) fe80::e65f:1ff:fe20:240b.dhcpv6-client > ff02::1:2.dhcpv6-server: [udp sum ok] dhcp6 solicit (xid=8cdd56 (client-ID hwaddr type 1 e45f0120240b) (IA_NA IAID:0 T1:0 T2:0) (option-request opt_59) (opt_61) (elapsed-time 0))

DHCP 服务器回复通告。

12:23:35.510478 dc:a6:32:6f:73:f4 (oui Unknown) > e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 172: (flowlabel 0xad54d, hlim 64, next-header UDP (17) payload length: 118) fe80::537a:52c:c647:b184.dhcpv6-server > fe80::e65f:1ff:fe20:240b.dhcpv6-client: [bad udp cksum 0xd886 -> 0x6d26!] dhcp6 advertise (xid=8cdd56 (IA_NA IAID:0 T1:3600 T2:7200 (IA_ADDR fd49:869:6f93::1000 pltime:604800 vltime:2592000)) (client-ID hwaddr type 1 e45f0120240b) (server-ID hwaddr/time type 1 time 671211709 dca6326f73f4) (opt_59))

设备向 DHCP 服务器发送地址和 TFTP 详细信息的请求。

12:23:35.510763 e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown) > 33:33:00:01:00:02 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 132: (hlim 255, next-header UDP (17) payload length: 78) fe80::e65f:1ff:fe20:240b.dhcpv6-client > ff02::1:2.dhcpv6-server: [udp sum ok] dhcp6 request (xid=8cdd56 (client-ID hwaddr type 1 e45f0120240b) (server-ID hwaddr/time type 1 time 671211709 dca6326f73f4) (IA_NA IAID:0 T1:0 T2:0) (option-request opt_59) (opt_61) (elapsed-time 1))

DHCP 服务器回复，opt_59 用于传递 TFTP 服务器的地址。

12:23:35.512122 dc:a6:32:6f:73:f4 (oui Unknown) > e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 172: (flowlabel 0xad54d, hlim 64, next-header UDP (17) payload length: 118) fe80::537a:52c:c647:b184.dhcpv6-server > fe80::e65f:1ff:fe20:240b.dhcpv6-client: [bad udp cksum 0xd886 -> 0x6826!] dhcp6 reply (xid=8cdd56 (IA_NA IAID:0 T1:3600 T2:7200 (IA_ADDR fd49:869:6f93::1000 pltime:604800 vltime:2592000)) (client-ID hwaddr type 1 e45f0120240b) (server-ID hwaddr/time type 1 time 671211709 dca6326f73f4) (opt_59))

设备向 FTP 服务器发送邻居请求，因为它需要其 MAC 地址。

12:23:36.510768 e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown) > 33:33:ff:00:00:01 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 86: (hlim 255, next-header ICMPv6 (58) payload length: 32) fe80::e65f:1ff:fe20:240b > ff02::1:ff00:1: [icmp6 sum ok] ICMP6, neighbor solicitation, length 32, who has fd49:869:6f93::1
          source link-address option (1), length 8 (1): e4:5f:01:20:24:0b
            0x0000:  e45f 0120 240b

FTP 服务器将以其 MAC 地址回复。

12:23:36.510854 dc:a6:32:6f:73:f4 (oui Unknown) > e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 86: (hlim 255, next-header ICMPv6 (58) payload length: 32) fd49:869:6f93::1 > fe80::e65f:1ff:fe20:240b: [icmp6 sum ok] ICMP6, neighbor advertisement, length 32, tgt is fd49:869:6f93::1, Flags [solicited, override]
          destination link-address option (2), length 8 (1): dc:a6:32:6f:73:f4
            0x0000:  dca6 326f 73f4

TFTP 请求由应该现在通过网络引导的设备发出。

12:23:36.530820 e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown) > dc:a6:32:6f:73:f4 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 111: (hlim 255, next-header UDP (17) payload length: 57) fd49:869:6f93::1000.61785 > fd49:869:6f93::1.tftp: [udp sum ok]  49 RRQ "ab5a4158/start4.elf" octet tsize 0 blksize 1024

无状态配置

下面是一个用于无状态（非 DHCP）网络配置的 tcp 转储的摘录。

设备发送路由器请求。

12:55:27.541909 e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown) > 33:33:00:00:00:02 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 70: (hlim 255, next-header ICMPv6 (58) payload length: 16) fe80::e65f:1ff:fe20:240b > ip6-allrouters: [icmp6 sum ok] ICMP6, router solicitation, length 16
          source link-address option (1), length 8 (1): e4:5f:01:20:24:0b
            0x0000:  e45f 0120 240b

路由器回复网络详细信息。

12:55:27.834684 60:8d:26:a7:c1:88 (oui Unknown) > 33:33:00:00:00:01 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 174: (hlim 255, next-header ICMPv6 (58) payload length: 120) bthub.home > ip6-allnodes: [icmp6 sum ok] ICMP6, router advertisement, length 120
        hop limit 64, Flags [other stateful], pref medium, router lifetime 180s, reachable time 0ms, retrans timer 0ms
          prefix info option (3), length 32 (4): 2a00:23c5:ee00:5001::/64, Flags [onlink, auto, router], valid time 300s, pref. time 120s
            0x0000:  40e0 0000 012c 0000 0078 0000 0000 2a00
            0x0010:  23c5 ee00 5001 0000 0000 0000 0000
          prefix info option (3), length 32 (4): fd4d:869:6f93::/64, Flags [onlink, auto, router], valid time 10080s, pref. time 2880s
            0x0000:  40e0 0000 2760 0000 0b40 0000 0000 fd4d
            0x0010:  0869 6f93 0000 0000 0000 0000 0000
          rdnss option (25), length 24 (3):  lifetime 60s, addr: bthub.home
            0x0000:  0000 0000 003c fe80 0000 0000 0000 628d
            0x0010:  26ff fea7 c188
          mtu option (5), length 8 (1):  1492
            0x0000:  0000 0000 05d4
          source link-address option (1), length 8 (1): 60:8d:26:a7:c1:88
            0x0000:  608d 26a7 c188

设备向 DHCP 组播地址发送信息请求，请求 TFTP 详细信息。

12:55:27.838300 e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown) > 33:33:00:01:00:02 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 98: (hlim 255, next-header UDP (17) payload length: 44) fe80::e65f:1ff:fe20:240b.dhcpv6-client > ff02::1:2.dhcpv6-server: [udp sum ok] dhcp6 inf-req (xid=e5e0a4 (client-ID hwaddr type 1 e45f0120240b) (option-request opt_59) (opt_61) (elapsed-time 0))

DHCP 服务器回复 TFTP 服务器详细信息（opt_59）。

12:55:27.838898 dc:a6:32:6f:73:f4 (oui Unknown) > e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 150: (flowlabel 0xd1248, hlim 64, next-header UDP (17) payload length: 96) fe80::537a:52c:c647:b184.dhcpv6-server > fe80::e65f:1ff:fe20:240b.dhcpv6-client: [bad udp cksum 0xd870 -> 0x78bb!] dhcp6 reply (xid=e5e0a4 (client-ID hwaddr type 1 e45f0120240b) (server-ID hwaddr/time type 1 time 671211709 dca6326f73f4) (opt_59))

设备请求 TFTP 服务器 MAC 地址，因为它可以知道它在同一网络上。

12:55:28.834796 e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown) > 33:33:ff:1d:fe:2a (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 86: (hlim 255, next-header ICMPv6 (58) payload length: 32) fe80::e65f:1ff:fe20:240b > ff02::1:ff1d:fe2a: [icmp6 sum ok] ICMP6, neighbor solicitation, length 32, who has 2a00:23c5:ee00:5001:57f1:7523:2f1d:fe2a
          source link-address option (1), length 8 (1): e4:5f:01:20:24:0b
            0x0000:  e45f 0120 240b

FTP 服务器将以其 MAC 地址回复。

12:55:28.834875 dc:a6:32:6f:73:f4 (oui Unknown) > e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 86: (hlim 255, next-header ICMPv6 (58) payload length: 32) 2a00:23c5:ee00:5001:57f1:7523:2f1d:fe2a > fe80::e65f:1ff:fe20:240b: [icmp6 sum ok] ICMP6, neighbor advertisement, length 32, tgt is 2a00:23c5:ee00:5001:57f1:7523:2f1d:fe2a, Flags [solicited, override]
          destination link-address option (2), length 8 (1): dc:a6:32:6f:73:f4
            0x0000:  dca6 326f 73f4

设备开始发出 TFTP 请求。

12:55:28.861097 e4:5f:01:20:24:0b (oui Unknown) > dc:a6:32:6f:73:f4 (oui Unknown), ethertype IPv6 (0x86dd), length 111: (hlim 255, next-header UDP (17) payload length: 57) 2a00:23c5:ee00:5001:e65f:1ff:fe20:240b.46930 > 2a00:23c5:ee00:5001:57f1:7523:2f1d:fe2a.tftp: [udp sum ok]  49 RRQ "ab5a4158/start4.elf" octet tsize 0 blksize 1024
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