记：如何在树莓派上搭建 Web Server 与 File Server 并广播到公网

1.目标

在树莓派上搭建Web服务器以及文件服务器，使用pi-dashboard进行Web访问测试，使用Windows Explorer进行文件服务器访问测试

2.配置

2.1 硬件

树莓派 Raspberry Pi 2 Model B
SD卡 8GB（有1GB就可以）
移动硬盘 1TB（具体大小看需求）
网线路由器
键盘显示器 HDMI线
MicroUSB充电线充电器（确保能供电5V2A）
另外一台能访问局域网的电脑

2.2 软件

操作系统：Ubuntu Server 19.10 armhf
Web Server：nginx 1.16.1
File Server ：vsftpd 3.0.3
Oray PeanutHull DDNS 3.0.4
OpenSSH 用于远程访问的电脑（Windows 10 内嵌）

2.3 先决条件

你的路由器要支持端口映射，并且路由器WAN口IP必须是公网IP（不用是静态的）

3.前情提要与预设置

为了操作更流畅，已将树莓派超频至arm_freq=1100，设置了over_voltage=4，要保证良好散热，实测加纯铜散热片后被动散热CPU温度45^oC左右
由于超频后CPU电压升高，再加上移动硬盘抢电，所以推荐使用三星手机的充电器，默认电压高（约5.3V）
移动硬盘是MicroUSB 3.0的，可以使用2.0数据线，但要保证能承载2A电流，电流不足会导致硬盘无法起转
为了更快速的系统响应，我将系统root分区移动至硬盘上，sd卡上仅保留启动分区（200+MB）
之所以采用Ubuntu Server，是因为Raspbian在我的RPi上面总会莫名其妙的问题或者Kernel Panic
将设备广播到公网意味着互联网上所有人都可以访问你的树莓派，为了安全起见，请在路由器中设置AP隔离

4.本文中为便于表述使用的简便名称

树莓派的ip地址：$(rpi_ip)
树莓派开放的自定义端口：$(rpi_port)
树莓派系统内本地用户名称： $(rpi_user)
Oray免费用户的赠送的免费域名： $(oray_domain)
php版本： $(php_version)
Web服务器根目录：$(wwwroot)
文件服务器根目录：$(ftproot)

5.正文开始

5.1 SSH安全性设置

广播到公网后我们的树莓派可能会遭受黑客攻击，而默认状态下Linux的SSH部分安全设置没有启动，这就需要我们手动开启。

首先，将显示器和键盘连接到树莓派并登录进入本地账户（后文用$(rpi_user)代替）后运行并输入密码。

sudo su

打开/etc/ssh/sshd_config,找到PubKeyAuthentication项，修改为YES，并取消注释（找到行首 #并删除），找到AuthorizedKeysFile项，取消注释。

在SSH的客户机上面运行,

ssh-keygen -t rsa -C "$(rpi_user)@$(rpi_ip)"

会在主目录下生成.ssh/id_rsa和.ssh/id_rsa.pub两个文件（期间如果有提示输入直接回车）。

将id_rsa.pub复制到树莓派的/tmp目录下。

执行以下内容：

su $(rpi_user)
cd ~
mkdir .ssh
chmod 700 .ssh
cd .ssh
echo /tmp/id_rsa.pub >> authorized_keys
chmod 600 authorized_keys
exit

这样只有拥有id_rsa.pub这个文件的人才有权连接到你的树莓派（免密码），其他人就算拥有密码也无法连接。

5.2 软件安装

推荐使用国内软件源，默认软件源下载速度极慢，下面以修改为USTC源为例：

打开/etc/apt/sources.list
查找http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports
替换为http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports
保存并退出

执行：

apt-get install -y vsftpd nginx php$(php_version)-fpm php$(php_version)-cli php$(php_version)-curl php$(php_version)-gd php$(php_version)-cgi

5.3 nginx配置

5.3.1 有关服务

安装完成后nginx服务会自动运行，并打开开机自启动
若想停止服务

systemctl stop nginx

若想关闭自启动

systemctl disable nginx

若想重新启动服务

systemctl restart nginx

5.3.2 配置php

打开文件
/etc/nginx/sites-available/default

替换全部内容为

##
# You should look at the following URL's in order to grasp a solid understanding
# of Nginx configuration files in order to fully unleash the power of Nginx.
# https://www.nginx.com/resources/wiki/start/
# https://www.nginx.com/resources/wiki/start/topics/tutorials/config_pitfalls/
# https://wiki.debian.org/Nginx/DirectoryStructure
#
# In most cases, administrators will remove this file from sites-enabled/ and
# leave it as reference inside of sites-available where it will continue to be
# updated by the nginx packaging team.
#
# This file will automatically load configuration files provided by other
# applications, such as Drupal or Wordpress. These applications will be made
# available underneath a path with that package name, such as /drupal8.
#
# Please see /usr/share/doc/nginx-doc/examples/ for more detailed examples.
##

# Default server configuration
#
server {
        listen 80 default_server;
        listen [::]:80 default_server;

        # SSL configuration
        #
        # listen 443 ssl default_server;
        # listen [::]:443 ssl default_server;
        #
        # Note: You should disable gzip for SSL traffic.
        # See: https://bugs.debian.org/773332
        #
        # Read up on ssl_ciphers to ensure a secure configuration.
        # See: https://bugs.debian.org/765782
        #
        # Self signed certs generated by the ssl-cert package
        # Don't use them in a production server!
        #
        # include snippets/snakeoil.conf;

        root $(wwwroot);

        # Add index.php to the list if you are using PHP
        index index.html index.php index.htm index.nginx-debian.html default.html default.htm default.php;

        server_name _;

        location / {
                # First attempt to serve request as file, then
                # as directory, then fall back to displaying a 404.
                try_files $uri $uri/ =404;
        }

        # pass PHP scripts to FastCGI server
        #
        location ~ \.php$ {
                include snippets/fastcgi-php.conf;

                # With php-fpm (or other unix sockets):
                fastcgi_pass unix:/var/run/php/php$(php_version)-fpm.sock;
                fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
                include fastcgi_params;
                # With php-cgi (or other tcp sockets):
                #fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
        }

        # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /\.ht {
        #       deny all;
        #}
}


# Virtual Host configuration for example.com
#
# You can move that to a different file under sites-available/ and symlink that
# to sites-enabled/ to enable it.
#
#server {
#       listen 80;
#       listen [::]:80;
#
#       server_name example.com;
#
#       root /var/www/example.com;
#       index index.html;
#
#       location / {
#               try_files $uri $uri/ =404;
#       }
#}

文件修改完毕保存并退出后，执行以下命令重启服务

systemctl restart nginx

5.3.3 测试

执行下面的命令

cd $(wwwroot)
git clone https://github.com/spoonysonny/pi-dashboard.git

或者如果觉得git下载太慢，可以下载代码zip包，下载后解压到$(wwwroot)下
点我下载

尝试在浏览器中打开$(rpi_ip)/pi-dashboard，若能打开看到类似以下图片中内容，即搭建成功
在这里插入图片描述

5.4 vsftpd配置

5.4.1 简述

Web服务器由于不涉及用户密码，在安全性配置上较为简单

而FTP服务器每次连接时都涉及到身份验证，为实现更安全的访问，需要对用户密码进行额外设置

5.4.2 虚拟用户的配置

执行以下命令

groupadd virtual
useradd -g virtual -s /sbin/nologin virtual
useradd -G sudo
useradd -G adm

5.4.3 安全性配置前

网上大部分版本搭建vsftpd的教程中，有关虚拟用户验证方式的配置均基于pam_userdb，但此方法不仅过程繁琐且该库在部分Linux发行版中已经不再更新，ArchWiki中的方法是较为简便的。

其中使用了pam_pwdfile，使用下面的命令安装相关软件

apt-get install -y libpam_pwdfile openssl

5.4.4 使用openssl配置基于md5的密码

首先，需要为vsftpd新建配置文件夹

mkdir /etc/vsftpd
touch /etc/vsftpd/.passwd

使用以下命令生成加密的密码

openssl passwd -1

$ openssl passwd -1
Password:
Verifying - Password:
$1$jTX1.wVo$fAEUaY1H6/zr.uG9SbVmL/

以上是运行命令后的结果示例，在提示时输入密码的明文，最后一行即是生成的密码的密文。

将运行命令后输出的最后一行复制到/etc/vsftpd/.passwd文件中并在行首加入想要生成用户的名称，名称与密码用:分隔

格式	user:passwd
例		user01:$1$jTX1.wVo$fAEUaY1H6/zr.uG9SbVmL/

特别注意：复制过程中要复制该行每个字符，可能会包含特殊符号
句点.在密码结尾时极容易忘记

接下来，打开/etc/pam.d/vsftpd文件，删掉或注释所有行，添加以下内容

auth required pam_pwdfile.so pwdfile /etc/vsftpd/.passwd
account required pam_permit.so

保存并退出

下面，需要为/etc/vsftpd/.passwd文件中定义的用户在$(ftproot)下建立各用户的FTP主目录

执行下面的命令修改FTP根目录所有者为虚拟用户

chown -R $(ftproot)

5.4.5 配置文件

执行以下命令将配置文件复制到相应文件夹

mv /etc/vsftpd.conf /etc/vsftpd/vsftpd.conf
ln -s /etc/vsftpd/vsftpd.conf /etc/vsftpd.conf

打开/etc/vsftpd/vsftpd.conf文件并清空文件，添加以下内容,不要修改

pam_service_name=vsftpd
write_enable=YES
hide_ids=YES
listen=YES
connect_from_port_20=YES
anonymous_enable=NO
local_enable=YES
dirmessage_enable=YES
xferlog_enable=YES
chroot_local_user=YES
guest_enable=YES
guest_username=virtual
virtual_use_local_privs=YES
local_root=/srv/ftp/$USER
user_sub_token=$USER
allow_writeable_chroot=YES

执行以下命令重启服务

systemctl restart vsftpd

5.5 映射到公网

5.5.1 路由器端

首先，打开路由器管理页面（多为192.168.1.1或者192.168.0.1）并登录。

打开IP绑定，将树莓派绑定到一个固定的局域网IP便于操作，下文用 $(rpi_ip) 代替。

接下来，在路由器中找到虚拟服务器或者端口映射，将 $(rpi_ip) 的80端口，443端口，20端口，21端口（，22端口用于远程终端连接）设置映射，如果要求设置协议，设置为TCP & UDP或者ALL。

鉴于大多数家用宽带被运营商锁了80端口，可以将一个自定义的端口映射到 $(rpi_ip) 的80端口，下文用 $(rpi_port) 代替。

5.5.2 DDNS

在这里，为了通用，我使用了花生壳的Oray Peanut Hull DDNS，部分路由器支持DDNS设置若正确设置路由器中相关选项或先前已经完成了DDNS的设置，可以忽略此步

首先安装相应软件

apt-get install -y phddns

安装结束后将屏幕上的SN复制下来，打开b.oray.com，输入SN，和密码（默认admin），绑定Oray账号。

打开域名列表，里面的域名就是树莓派广播到公网后的域名，可以复制并记录下来以便以后使用。

6.后记

到这里已经完成了标题中所说的Web Server与File Server的搭建，并且从公网已经可以访问，但是还是有一些需要注意的地方：

由于配置以及软件更新，按本文操作不能保证成功，请谨慎操作
本文大部分篇幅为省略sudo命令，均使用root用户操作，Linux下root用户拥有无限权限，误操作可能导致系统损坏甚至硬件损坏，执行操作前请认真完整地看清指令
nginx没有启用安全连接（https），因为家庭宽带搭建服务器外网无法成功访问80和443端口，签发机构无法验证
同理vsftpd中也无法启用安全连接
由于家庭宽带为动态ip，切换ip地址时可能会导致ssh的密钥失效
Windows资源管理器中ftp访问体验并不是很好，仅下载推荐使用浏览器，如需上传请使用Filezilla
花生壳免费域名在花生壳服务器访问繁忙时，动态域名会被错误解析到127.0.0.2，导致无法访问，现无解决方案

如果不考虑以上几个问题，这个教程应该对相关需求能较好的解决

7.参考链接

nginx wiki ：https://www.nginx.com/resources/wiki/
vsftpd ArchWiki ：https://wiki.archlinux.org/index.php/Very_Secure_FTP_Daemon
phddns tutorial ：https://service.oray.com/question/4287.html
pi dashboard github ：https://github.com/spoonysonny/pi-dashboard
树莓派安装 Nginx + PHP7.0 + Pi Dashboard ：https://shumeipai.nxez.com/2018/04/25/install-pi-dashboard-with-nginx-php7-on-pi.html

Jack JH Zhao

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