本文会介绍如何在树莓派上安装 Git、Node.js、Rust 和 Docker,创建个人开发服务器。最便宜的树莓派版本只需 5 美金。 点击免费赢取价值 25 美金的树莓派套件。

树莓派个头很小,却是个强大的计算机。最便宜的版本树莓派 Zero,可以运行功能齐全的 Linux 发行版并驱动高清显示。大小为两个 25 美分的硬币,价格为 5 美金。而售价 10 美金的树莓派 Zero W 带有集成蓝牙和 wifi.

售价 10 美金的树莓派 Zero W 有强大的 CPU、wifi、蓝牙和各种连接器

如果选择更加高配的版本,不到 100 美金的价格就可以购买树莓派 4 桌面版。 这个套件运行 1.5GHz 的 4 核 ARM CPU、GPU、2GB(最大 8GB)的 RAM、MicroSD 卡、wifi、以太网接口、USB 端口、可驱动的 HDMI 端口、 16GB(最大 2TB)的存储空间、4K 显示器、键盘、鼠标。

树莓派不仅仅是标准计算机,它非常有趣,有多种玩法。树莓派表面有一排 GPIO(通用输入输出)引脚,你可以将简单的传感器(例如温度,湿度,光线)连接到这些引脚,通过运行在树莓派上的应用程序捕获这些数据。

例如,将 LED 灯和电机连接到这些引脚,然后使用树莓派应用程序驱动这些外围设备。

对于更复杂的传感器或设备,例如相机模块,还可以通过 USB 或 wifi 连接到树莓派,并通过软件对其进行访问。树莓派是学习硬件的绝佳设备,因此,很多编程课用树莓派来做教学。

但是,乐趣和学习并非小孩子专属。 树莓派具有强大的计算能力和便捷的联网功能,因此可以轻松地成为个人应用服务器。

在树莓派上放置一个 Web 应用,比如协作笔记的应用或者一些用于共享的文档和视频,然后把树莓派拿到会议上,供每个参会人使用。有了这个神器,连互联网都不需要。并且这个网络完全去中心化,不受任何审查。

个人服务器对开发者特别有用。它构成了一个单独的环境,可以部署和测试服务端应用程序,完全不会弄乱你的笔记本电脑。个人开发服务器就像打了兴奋剂的 Docker。

首先, 准备一个树莓派

如果之前你没用过树莓派,最简单也是最昂贵的方式是花 100 美金买一个台式机套件。这里面包含计算机里面的所有零件,除了显示器。

如果是将树莓派用作个人开发服务器,在初步的设置之后不需要显示器,只需要在开启的时候用笔记本电脑通过 SSH 链接它。

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当然,如果你有备用的计算机零件,例如 MicroSD 卡、USB 电源、键盘和鼠标,那么只要购买最简易的树莓派主板就可以省下一笔钱。只需要花 5 美金买一个树莓派 Zero 主板,或者以 35 美金的价格买一个树莓派 4 主板。

但是有了主板,还缺少 MicroSD 卡。MicroSD 卡可以用作存储操作系统和数据的“硬盘”。因此还需要购买 16GB MicroSD 卡,MicroSD 读卡器,这大概需要 10 美金。使用树莓派 Raspberry Pi Imager 从笔记本电脑上将操作系统加载到 MicroSD 卡上。

一般大家都会选择 Raspberry Pi OS 和 Ubuntu Linux。两者都是基于 Debian 的 Linux 发行版。大多数入门工具包都在其 MicroSD 卡上预安装了 Raspberry Pi OS,称为 NOOBS。

接下来,我将详细介绍两种操作系统。

如何设置 Raspberry Pi OS

将带有 NOOBS 的 MicroSD 卡插入并连接显示器、键盘和鼠标后,打开电源。

然后,按照屏幕上的说明安装 Raspberry Pi OS(以前称为Raspbian OS)。接着为树莓派的用户设置密码以及 wifi 连接。

登录后,找到 Preference,然后来到 Raspberry Pi Configuration 菜单并启用 SSH,这样就可以从另一台计算机登录到树莓派。

注意:为了将树莓派用作 “headless” 服务器,可以从路由器请求一个静态 IP 地址。以后,只需打开电源,从其它计算机或电话通过 SSH 连接树莓派。

Raspberry Pi OS 源自 Debian Linux 发行版,附带一个完整的桌面 UI 环境、一个现代 Web 浏览器、一个命令行终端以及学习程序,例如类似 Python,Java 和 Scratch IDE 的学习教程。

我设置好的有 Raspberry Pi OS 的树莓派 4,主机非常小

一切准备就绪,我们要做的是通过命令行终端安装开发和服务器软件。

此时,还可以通过运行下面的命令在本地网络上找到树莓派的 IP 地址,然后用本地 IP 地址、用户名 Pi 、密码通过 SSH 连接到树莓派。

$ hostname -I
192.168.2.108 172.17.0.1

这里是 Raspberry Pi OS 上安装的软件包的完整列表。建议更新和升级到最新软件包。运行以下命令,请耐心等待,升级更新可能要花一个小时。

$ sudo apt update && sudo apt upgrade

如何设置 Ubuntu 服务器 20.04

Raspberry Pi OS 主要面向台式机设计。对于只想将树莓派用作服务器或 IoT 设备的开发者,Ubuntu Linux 是更好的选择,带有最新的软件包和库。在没有桌面窗口、Web浏览器、Java、游戏和学习工具的情况下,Ubuntu Linux 效率可能更高。

你可以从网上下载用于树莓派的 Ubuntu Server images,并将其加载到 MicroSD 卡上。但是,更简单的方法是使用 Raspberry Pi Imager,从菜单中选择 Ubuntu Server 20.04 TLS,然后将其写入空的 MicroSD 卡。

准备好 MicroSD 卡后,按照说明输入 wifi 网络名称和密码。这样,树莓派设备一启动就能立即连接到网络。

基本上,将 MicroSD 卡放入 Raspberry Pi 中,连接 USB 电源,等待其上线。然后从 wifi 路由器找到 raspberrypi 设备的 IP,就可以通过 SSH 连接到网络上的任一计算机。

初始用户名和密码是 ubuntu/ubuntu 。甚至无需连接显示器或键盘,超级简单,这样就完成 headless 设置了!

注意:如果莓派在启动时无法连接到 wifi,就需要连接 HDMI 显示器和 USB 键盘。然后按照说明在运行系统上调试和设置 wifi。

接下来,我们在树莓派上安装开发者工具堆栈。

安装 Git

我会在所有开发环境上安装 Git,因为大量的软件可以直接在 Git 的 repo 面获取,省去了下载和复制的麻烦。

Git 还允许在私有 repo 中保存和备份自己的工作。对于像树莓派这样的小型计算机,我建议在 Git 中保存所有工作,以防丢失设备或 MicroSD 卡。

以下命令可以安装Git:

$ sudo apt install git

安装 Node.js

要将树莓派变成用于 Web 应用的个人开发服务器,需要安装 Web 应用程序运行时。

对于当今的大多数开发者来说,最好从 Node.js 开始,有了它就可以用 JavaScript 编写服务器端应用。以下两个命令是在树莓派上安装 Node.js。

$ curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_10.x | sudo bash -
$ sudo apt install nodejs

通过运行以下两个命令来验证安装是否正确完成。Node 和 npm 都可用。

$ node -v
v10.19.0
$ npm -v
5.8.0

这里你可以使用 npm 安装模块,例如, 用 npm 安装一个常用的模块 express 框架,用于 Web 应用。

$ npm install express

现在,您可以运行一次 ExpressJS hello world 例子在树莓派上创建一个 Web 服务器,并使用网络上任何计算机上的 Web 浏览器来访问应用!

安装 Rust

Rust 是一种快速成长的编程语言,用于编写系统和 Web 应用程序。Rust 接近硬件,性能高,内存安全性强,这使 Rust非常适合在资源受限的设备(例如树莓派)上编写应用。

而且,Rust 是 StackOverflow 上用户连续 5 年最喜欢的编程语言,非常值得花时间学习!

Rust 的一个重要用例是将 Rust 函数编译成 WebAssembly 并在 Node.js 程序运行以实现超强性能、安全性和代码可移植性。这是在小型树莓派设备上运行计算密集型 Web 应用程序的绝佳选择。实际上,只要知道如何在 Node.js 运行 Rust 函数,就可以免费赢取一份树莓派入门套件

注意:严格来说,不需要在树莓派上安装 Rust 工具。通常,只要在树莓派中运行 Rust 程序即可。我们可以在任何计算机上编译 Rust 程序,然后将编译好的二进制文件复制到树莓派。

但是,有了功能强大的 CPU,就可以在树莓派上编译 Rust 程序,何乐而不为呢!

以下命令是在树莓派上安装 Rust 编译器工具链。

$ curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

运行下面的命令,无需注销和再次登录就能设置正确的路径。

$ source $HOME/.cargo/env

上面的命令还将安装名为 cargo 的 Rust 包管理器。大多数 Rust 开发者使用 cargo 创建和分享他们的工作。

$ cargo -V
cargo 1.44.1 (88ba85757 2020-06-11)

接下来,可以 clone 我们的 Rust 学习仓库,从示例中学习 Rust.

$ git clone https://github.com/second-state/wasm-learning.git

这是 hello world 示例,玩得开心~

$ cd wasm-learning/rust/hello
$ cargo build
   Compiling hello v0.1.0 (/home/pi/Dev/wasm-learning/rust/hello)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 4.35s
$ target/debug/hello
Hello, world!

查看 Rust 官方网站 以及 Rust by Example 书籍,获取更多学习资源。

学习 Docker

我们看到,Raspberry Pi OS 和 Ubuntu Server 都是非常强大的 Linux 发行版,带有许多软件包。

但是,如果我想在其他操作系统上测试应用程序怎么办?我需要格式化并在 MicroSD 卡上重新安装其他操作系统吗?答案是不,用 Docker 就可以完美解决!

以下两个命令是在树莓派上安装 Docker :

$ curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh
$ sudo sh get-docker.sh

运行以下命令,以便可以将 Docker 作为树莓派用户使用:

$ sudo usermod -aG docker pi

Docker info 命令显示 Docker 现在已安装在具有 Raspberry Pi OS 的 ARM 系统上。

$ docker info
... ...
 Kernel Version: 4.19.118-v7l+
 Operating System: Raspbian GNU/Linux 10 (buster)
 OSType: linux
 Architecture: armv7l
 CPUs: 4
 Total Memory: 3.814GiB
 Name: raspberrypi
 ID: XERI:ZVVZ:XQVA:HXSH:KRPI:6GL2:5QRE:E7GZ:Z72Q:6SGF:CEI6:GKTC
 Docker Root Dir: /var/lib/docker
... ...

接下来,您可以获取最新的 Ubuntu 发行版的 Docker 映像,运行它,并以命令行用户的身份登录 Ubuntu。

$ docker pull ubuntu
... ...
$ docker run -it ubuntu bash
root# ... enter commands ...

接下来呢?

在本文中,我们介绍了基础知识,并学习了如何将 Raspberry Pi 4 设备变成软件开发者的个人开发服务器。

有关 Git、Node.js、Rust、WebAssembly 和 Docker 的知识很多,我们还可以在树莓派上安装许多其它开发者堆栈。

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