使用 raspberry 配合 frp 来进行远程开机

起因

一直有在外操作家里电脑的需求，远程控制这一步好解决，一般是通过 TeamViewer 来进行。但是前提之一是需要家中电脑时刻处于开机状态，但是由于电脑是台式即使待机也比平常笔记本的功率要高不少（可以看一下半个月的电费），而且如果 24 小时开机的话，散热器风扇一直处于运行状态，会使机箱的灰尘增多，这样的话清灰频率又要大大增加了。

所以需要一种可以远程开机的办法。

思路

之前的方法是使用即时通讯软件让家中的室友帮忙开机，但是也只限于家中有室友的情况，如果室友去上班了，那就没办法了。也想过训练猫来帮助我开机，但是奈何这猫实在太蠢，朽木不可雕也。而且就算是训练成功了，那当我需要开机时，我该怎么通知到猫呢？这也是一个问题。在试验过各种方法后，最后我使用了树莓派（raspberry）结合 frp 的方式来完成我的需求。

事先准备

需要用到的设备有：

用来进行远程开机以及远程控制的设备一台；
具有 IP/MAC绑定 功能的路由器一台；
树莓派一台；
支持 WOL 的 PC 一台；
带有公网 IP 的服务器一台。

具体操作

局域网设备配置

首先是家中局域网的配置，PC 和树莓派要位于同一局域网，然后在路由器中把两者的 MAC 和 IP 进行绑定。这里需要注意的是 MAC 不是代表一台设备而是一个网卡，所以在设置树莓派的 MAC 地址的时候需要根据当前树莓派连接路由器的方式来设置。我使用的路由器可以直接查看设备的 MAC 地址。如下：

如果路由器无法查看 MAC 地址或者设备太多无法区分，那么在 Windows 系统下可以使用

1	ipconfig -all

来查看

在 raspberry 下可以使用

ifconfig

来查看

可以看到树莓派有两个 MAC 地址，由于我是使用无线连接所以我选择的是第二个 wlan0。然后使用 IP/MAC绑定 功能将两台设备与 IP 进行绑定，绑定的时候建议就选择当前使用的 IP 以免用了其他设备正在使用的 IP，造成 IP 冲突。如果绑定了其他的 IP，请在绑定成功后重启设备。

PC WOL 配置

然后是要配置 PC 使其可以支持 WOL（wake-on-LAN）开机。WOL 是一种电源管理功能，中文译为 网络唤醒，以下是 Wiki 对其作出的解释：

Wake-on-LAN 简称 WOL 或 WoL，中文多译为「网络唤醒」、「远程唤醒」技术。WOL是一种技术，同时也是该技术的规范标准，它的功效在于让已经进入休眠状态或关机状态的电脑，透过局域网（多半为以太网）的另一端对其发令，使其从休眠状态唤醒、恢复成运作状态，或从关机状态转成引导状态。此外，与WOL相关的技术也包括远程下令关机、远程下令重启等相关的遥控机制。

它的具体方法就是向要启动的设备发送一个魔法数据包（Magic Packet）：

魔法数据包（Magic Packet）是一个广播性的帧（frame），透过端口7或端口9进行发送，且可以用无连接（Connectionless protocol）的通信协议（如UDP、IPX）来传递，不过一般而言多是用UDP，原因是Novell公司的Netware网络操作系统的IPX协议已经愈来愈少机会被使用。在魔法数据包内，每次都会先有连续6个”FF”（十六进制，换算成二进制即：11111111）的数据，即：FF FF FF FF FF FF，在连续6个”FF”后则开始带出MAC地址信息，有时还会带出4字节或6字节的密码，一旦经由网卡侦测、解读、研判（广播）魔法数据包的内容，内容中的MAC地址、密码若与电脑自身的地址、密码吻合，就会启动唤醒、引导的程序。

所以我们要先设置 BIOS 打开「网卡唤醒」这一功能，由于各个品牌主板的 BIOS 各不相同，所以设置的方法也各式各样，大家可以自行搜索「wake on lan 设置」，来寻找正确的方式。不过大多是在 电源管理（Power Management Setup）中。然后是系统上的设置，这里我以 Windows 10 17134.165 版本为例。首先右键「网络」-「属性」来打开「网络和共享中心」面板：

在左侧单击「更改适配器设置」-右键你现在正在使用的网卡-「属性」来打开「属性」面板：

单击上方的「配置」-选择「高级」选项卡-在属性类别中将「关机网络唤醒」和「魔术封包唤醒」的值设置为「开启」：

选择「电源管理」选项卡-勾选「允许计算机关闭此设备以节约电源」和「允许此设备唤醒计算机」选项：

就此，PC 端的设置已经完成了。

带公网 IP 的服务器配置

带公网 IP 的服务器，大家可以去阿里云或者腾讯云买一台最低配的就可以了，我的这台是之前在腾讯云薅羊毛薅的。这个服务器的作用主要是运行 frp 的服务端来使局域网内的树莓派可以内网穿透。 frp 是一个免费的开源的内网穿透软件，而且部署简单方便。具体方式如下：

我们可以在 https://github.com/fatedier/frp/releases 下载指定架构下的版本，我在腾讯云服务器上使用的 Ubuntu 系统，所以选择的是 frp_0.20.0_linux_amd64.tar.gz 这个版本。可以下载下来使用 FTP 来放到服务器上，也可以在服务器上使用：

1	wget https://github.com/fatedier/frp/releases/download/v0.20.0/frp_0.20.0_linux_amd64.tar.gz

来直接下载到服务器上。

解压

下载完成后使用：

1	tar -zxvf frp_0.20.0_linux_amd64.tar.gz

解压文件。

进入目录

1	cd frp_2.20.0_linux_amd64

通过 `rm` 命令来删除 `frpc` 和 `frpc.ini` 两个文件

1	rm frpc frpc.ini

打开配置文件 `frps.ini`

1	vim frps.ini

更改服务端配置

更改配置如下：

1
2
3

[common]
bind_port = 7000           #与客户端绑定的进行通信的端口
vhost_http_port = 6081     #访问客户端web服务自定义的端口号

注：

「#」后面的是注释，可以不写；
这边 Vim 的用法可以上搜索引擎查一下，这里不多赘述。

启动服务端服务

1	./frps -c ./frps.ini

这个是前台启动服务，会输出日志信息，是用来调试的用的，到时调试成功了就可以使用后台服务启动：

1	nohup ./frps -c ./frps.ini &

至此，服务器也设置完成。

树莓派配置

我现在使用的是 Raspberry 3B，当时是在淘宝 ￥195 的价格买的，如果配上电源以及 SD 卡的等配件一共是 ￥278.9。清单如下：

之后的系统安装我就不在这详细说明了，网上有很多详细的教程。树莓派的配置和服务器配置其实是差不多的，不同的是服务器上的部署的是 frp 的服务端，而树莓派上的部署的是客户端。从下载到解压的步骤和服务器端是一模一样的，只要照着之前的步骤做就可以了。从第三步删除文件开始有所不同：

删除不必要的文件

在服务器上我们删除的是 frpc 和 frpc.ini，这两个是 frp 的客户端程序和客户端配置文件，同理我们在树莓派也就是服务器端上就要删除 frps 和 frps.ini 这两个文件：

1	rm frps frps.ini

打开配置文件 `frpc.ini`

1	vim frpc.ini

更改客户端配置

更改配置如下：

[common]
server_addr = 118.126.***.***
server_port = 7000

[ssh]
type = tcp
local_ip = 192.168.1.100
local_port = 22
remote_port = 6022

[mysql]
type = tcp
local_port = 3306
remote_port = 3306

server_addr 即为服务器的公网 IP 的地址，server_port 为之前在服务端配置时的 bind_port，这里我用的是 7000。然后是需要内网穿透的服务的配置，我这里写了两个，一个是 SSH，一个是 MySQL。如果只要能进行远程连接的话我们只需要 SSH 的配置就好了，这里要注意的就是 remote_port，自定义的端口号，不要填 22，因为在服务器上已经被占用了（被用于服务器的 SSH），所以你要选一个没被占用的端口来使用，这里我用的是 6022。

启动客户端服务

1	./frpc -c ./frpc.ini

同样的，后台服务启动是：

1	nohup ./frpc -c ./frpc.ini &

测试 frp

现在我们可以在自己的 PC 上使用以下命令来访问树莓派了：

1	ssh -p 6022 118.126.*.*

然后键入树莓派的密码就可以了：

当然也可以用手机的移动网络来访问：

至此我们已经成功的内网内网穿透了，即可以从外网访问内网设备了，接下来我们就要通过树莓派来使家中的 PC 开机了。

在树莓派上使用 WOL 控制 PC 开机

这里我找了好多软件，测试了好久，不是没有 Linux 平台的，就是不能用。所以最后还是用 Python 了，具体代码如下：

#!/usr/bin/env python
# -*- encoding: utf-8 -*-
from __future__ import absolute_import
from __future__ import unicode_literals

import argparse
import socket
import struct

BROADCAST_IP = '255.255.255.255'
DEFAULT_PORT = 9

def create_magic_packet(macaddress):
    if len(macaddress) == 12:
        pass
    elif len(macaddress) == 17:
        sep = macaddress[2]
        macaddress = macaddress.replace(sep, '')
    else:
        raise ValueError('Incorrect MAC address format')

    # Pad the synchronization stream
    data = b'FFFFFFFFFFFF' + (macaddress * 16).encode()
    send_data = b''

    # Split up the hex values in pack
    for i in range(0, len(data), 2):
        send_data += struct.pack(b'B', int(data[i: i + 2], 16))
    return send_data

def send_magic_packet(*macs, **kwargs):
    packets = []
    ip = kwargs.pop('ip_address', BROADCAST_IP)
    port = kwargs.pop('port', DEFAULT_PORT)
    for k in kwargs:
        raise TypeError('send_magic_packet() got an unexpected keyword '
                        'argument {!r}'.format(k))

    for mac in macs:
        packet = create_magic_packet(mac)
        packets.append(packet)

    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST, 1)
    sock.connect((ip, port))
    for packet in packets:
        sock.send(packet)
    sock.close()

def main(argv=None):
    parser = argparse.ArgumentParser(
        description='Wake one or more computers using the wake on lan'
                    ' protocol.')
    parser.add_argument(
        'macs',
        metavar='mac address',
        nargs='+',
        help='The mac addresses or of the computers you are trying to wake.')
    parser.add_argument(
        '-i',
        metavar='ip',
        default=BROADCAST_IP,
        help='The ip address of the host to send the magic packet to.'
                ' (default {})'.format(BROADCAST_IP))
    parser.add_argument(
        '-p',
        metavar='port',
        type=int,
        default=DEFAULT_PORT,
        help='The port of the host to send the magic packet to (default 9)')
    args = parser.parse_args(argv)
    send_magic_packet(*args.macs, ip_address=args.i, port=args.p)

if __name__ == '__main__':  # pragma: nocover
    main()

我们把上面的代码保存为 *.py 格式，例如 wol.py 然后通过 ftp 传输到树莓派上去。然后在存有这个 wol.py 的文件夹下使用：

1	python wol.py E0:D5:5E:88:88:88

E0:D5:5E:88:88:88 就是你需要启动的 PC 的 MAC 地址了。回车后发现没有任何提示，这是正常了，因为在 Linux 中，没有消息就是好消息。如果你只需要启动一台 PC，而且你不想记录这么长的 MAC 地址（通常也不需要你记录，因为你可以在终端通过上下键来显示历史使用过的命令），你可以将你的 MAC 地址写入到代码中去，这样就可以一劳永逸了。至此，你已经可以通过树莓派来启动你的 PC 了，快关闭你的电脑试一试吧。

其他

事后，我用 Wireshark 抓了包，找到了这个 Magic Packet：

发现和 Wiki 上说的一样：以 6 个 FF 开始，并且重复 16 遍 MAC 地址。
可以看到，我在树莓派上的 frp 配置文件中有一个 MySQL 的条目：
1
2
3
4
[mysql]
type = tcp
local_port = 3306
remote_port = 3306
当如此设置后，并且在树莓派上安装 MySQL，就可以在外网用类似的方法来访问内网的数据库了。同样的，我们知道，网站（HTTP）是通过 80 端口来传输的，由此如果我们在树莓派上有部署网站的话，那么就可以通过 frp 进行类似的配置（这部分可能会有一些不同），我们就可以在外网访问该网站了。

总结

没有总结。

起因

思路