旅行时通过树莓派和 iPad Pro 备份图片

旅行中备份图片 - 组件

介绍

我在很长的时间内一直在寻找一个旅行中备份图片的理想方法，把 SD 卡放进你的相机包会让你暴露在太多的风险之中：SD 卡可能丢失或者被盗，数据可能损坏或者在传输过程中失败。比较好的一个选择是复制到另外一个介质中，即使它也是个 SD 卡，并且将它放到一个比较安全的地方去，备份到远端也是一个可行的办法，但是如果去了一个没有网络的地方就不太可行了。

我理想的备份步骤需要下面的工具:

1. 用一台 iPad pro 而不是一台笔记本。我喜欢轻装旅行，我的大部分旅程都是商务相关的（而不是拍摄休闲的），我痛恨带着个人笔记本的时候还得带着商务本。而我的 iPad 却一直带着，这就是我为什么选择它的原因。
2. 用尽可能少的硬件设备。
3. 设备之间的连接需要很安全。我需要在旅馆和机场使用这套设备，所以设备之间的连接需要是封闭而加密的。
4. 整个过程应该是可靠稳定的，我还用过其他的路由器/组合设备，但是效果不太理想。

设备

我配置了一套满足上面条件并且在未来可以扩充的设备，它包含下面这些部件的使用:

1. 9.7 英寸的 iPad Pro，这是本文写作时最强大、轻薄的 iOS 设备，苹果笔不是必需的，但是作为零件之一，当我在路上可以做一些编辑工作，所有的重活由树莓派做 ，其他设备只能通过 SSH 连接就行。
2. 安装了 Raspbian 操作系统树莓派 3（LCTT 译注：Raspbian 是基于 Debian 的树莓派操作系统）。
3. 树莓派的 Mini SD卡 和 盒子/外壳。
4. 128G 的优盘，对于我是够用了，你可以买个更大的。你也可以买个像这样的移动硬盘，但是树莓派没法通过 USB 给移动硬盘提供足够的电量，这意味你需要额外准备一个供电的 USB hub 以及电缆，这就破坏了我们让设备轻薄的初衷。
5. SD 读卡器
6. 另外的 SD 卡，我会使用几个 SD 卡，在用满之前就会立即换一个，这样就会让我在一次旅途当中的照片散布在不同的 SD 卡上。

下图展示了这些设备之间如何相互连接。

旅行时照片的备份-流程图

树莓派会作为一个安全的热点。它会创建一个自己的 WPA2 加密的 WIFI 网络，iPad Pro 会连入其中。虽然有很多在线教程教你如何创建 Ad Hoc 网络（计算机到计算机的单对单网络），还更简单一些，但是它的连接是不加密的，而且附件的设备很容易就能连接进去。因此我选择创建 WIFI 网络。

相机的 SD 卡通过 SD 读卡器插到树莓派 USB 端口之一，128G 的大容量优盘一直插在树莓派的另外一个 USB 端口上，我选择了一款闪迪的，因为体积比较小。主要的思路就是通过 Python 脚本把 SD 卡的照片备份到优盘上，备份过程是增量备份，每次脚本运行时都只有变化的（比如新拍摄的照片）部分会添加到备份文件夹中，所以这个过程特别快。如果你有很多的照片或者拍摄了很多 RAW 格式的照片，在就是个巨大的优势。iPad 将用来运行 Python 脚本，而且用来浏览 SD 卡和优盘的文件。

作为额外的好处，如果给树莓派连上一根能上网的网线（比如通过以太网口），那么它就可以共享互联网连接给那些通过 WIFI 连入的设备。

1. 树莓派的设置

这部分需要你卷起袖子亲自动手了，我们要用到 Raspbian 的命令行模式，我会尽可能详细的介绍，方便大家进行下去。

安装和配置 Raspbian

给树莓派连接鼠标、键盘和 LCD 显示器，将 SD 卡插到树莓派上，按照树莓派官网的步骤安装 Raspbian。

安装完后，打开 Raspbian 的终端，执行下面的命令:

1. sudo apt-get update
2. sudo apt-get upgrade

这将升级机器上所有的软件到最新，我将树莓派连接到本地网络，而且为了安全更改了默认的密码。

Raspbian 默认开启了 SSH，这样所有的设置可以在一个远程的设备上完成。我也设置了 RSA 验证，但这是可选的功能，可以在这里查看更多信息。

这是一个在 Mac 上在 iTerm 里建立 SSH 连接到树莓派上的截图14。（LCTT 译注：原文图丢失。）

建立 WPA2 加密的 WIFI AP

安装过程基于这篇文章，根据我的情况进行了调整。

1. 安装软件包

我们需要安装下面的软件包：

1. sudo apt-get install hostapd
2. sudo apt-get install dnsmasq

hostapd 用来使用内置的 WiFi 来创建 AP，dnsmasp 是一个组合的 DHCP 和 DNS 服务其，很容易设置。

2. 编辑 dhcpcd.conf

通过以太网连接树莓派，树莓派上的网络接口配置由 dhcpd 控制，因此我们首先忽略这一点，将 wlan0 设置为一个静态的 IP。

用 sudo nano /etc/dhcpcd.conf 命令打开 dhcpcd 的配置文件，在最后一行添加上如下内容：

1. denyinterfaces wlan0

注意：它必须放在如果已经有的其它接口行之上。

3. 编辑接口

现在设置静态 IP，使用 sudo nano /etc/network/interfaces 打开接口配置文件，按照如下信息编辑wlan0部分：

1. allow-hotplug wlan0
2. iface wlan0 inet static
3. address 192.168.1.1
4. netmask 255.255.255.0
5. network 192.168.1.0
6. broadcast 192.168.1.255
7. # wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

同样，然后 wlan1 编辑如下：

1. #allow-hotplug wlan1
2. #iface wlan1 inet manual
3. # wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

重要： 使用 sudo service dhcpcd restart 命令重启 dhcpd服务，然后用 sudo ifdown eth0; sudo ifup wlan0 命令来重载wlan0的配置。

4. 配置 Hostapd

接下来，我们需要配置 hostapd，使用 sudo nano /etc/hostapd/hostapd.conf 命令创建一个新的配置文件，内容如下：

1. interface=wlan0
3. # Use the nl80211 driver with the brcmfmac driver
4. driver=nl80211
6. # This is the name of the network
7. ssid=YOUR_NETWORK_NAME_HERE
9. # Use the 2.4GHz band
10. hw_mode=g
12. # Use channel 6
13. channel=6
15. # Enable 802.11n
16. ieee80211n=1
18. # Enable QoS Support
19. wmm_enabled=1
21. # Enable 40MHz channels with 20ns guard interval
22. ht_capab=[HT40][SHORT-GI-20][DSSS_CCK-40]
24. # Accept all MAC addresses
25. macaddr_acl=0
27. # Use WPA authentication
28. auth_algs=1
30. # Require clients to know the network name
31. ignore_broadcast_ssid=0
33. # Use WPA2
34. wpa=2
36. # Use a pre-shared key
37. wpa_key_mgmt=WPA-PSK
39. # The network passphrase
40. wpa_passphrase=YOUR_NEW_WIFI_PASSWORD_HERE
42. # Use AES, instead of TKIP
43. rsn_pairwise=CCMP

配置完成后，我们需要告诉dhcpcd 在系统启动运行时到哪里寻找配置文件。 使用 sudo nano /etc/default/hostapd 命令打开默认配置文件，然后找到#DAEMON_CONF="" 替换成DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"。

5. 配置 Dnsmasq

自带的 dnsmasp 配置文件包含很多信息方便你使用它，但是我们不需要那么多选项，我建议把它移动到别的地方（而不要删除它），然后自己创建一个新文件：

1. sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.conf.orig
2. sudo nano /etc/dnsmasq.conf

粘贴下面的信息到新文件中：

1. interface=wlan0 # Use interface wlan0
2. listen-address=192.168.1.1 # Explicitly specify the address to listen on
3. bind-interfaces # Bind to the interface to make sure we aren't sending things elsewhere
4. server=8.8.8.8 # Forward DNS requests to Google DNS
5. domain-needed # Don't forward short names
6. bogus-priv # Never forward addresses in the non-routed address spaces.
7. dhcp-range=192.168.1.50,192.168.1.100,12h # Assign IP addresses in that range with a 12 hour lease time

6. 设置 IPv4 转发

最后我们需要做的事就是配置包转发，用 sudo nano /etc/sysctl.conf 命令打开 sysctl.conf 文件，将包含 net.ipv4.ip_forward=1的那一行之前的#号删除，它将在下次重启时生效。

我们还需要给连接到树莓派的设备通过 WIFI 分享互联网连接，做一个 wlan0和 eth0 之间的 NAT。我们可以参照下面的脚本来实现。

1. sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
2. sudo iptables -A FORWARD -i eth0 -o wlan0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
3. sudo iptables -A FORWARD -i wlan0 -o eth0 -j ACCEPT

我命名这个脚本名为 hotspot-boot.sh，然后让它可以执行：

1. sudo chmod 755 hotspot-boot.sh

该脚本应该在树莓派启动的时候运行。有很多方法实现，下面是我实现的方式：

1. 把文件放到/home/pi/scripts目录下。
2. 输入sudo nano /etc/rc.local命令编辑 rc.local 文件，将运行该脚本的命令放到 exit 0之前。（更多信息参照这里）。

编辑后rc.local看起来像这样：

1. #!/bin/sh -e
2. #
3. # rc.local
4. #
5. # This script is executed at the end of each multiuser runlevel.
6. # Make sure that the script will "exit 0" on success or any other
7. # value on error.
8. #
9. # In order to enable or disable this script just change the execution
10. # bits.
11. #
12. # By default this script does nothing.
14. # Print the IP address
15. _IP=$(hostname -I) || true
16. if [ "$_IP" ]; then
17. printf "My IP address is %s\n" "$_IP"
18. fi
20. sudo /home/pi/scripts/hotspot-boot.sh &
22. exit 0

安装 Samba 服务和 NTFS 兼容驱动

我们要安装下面几个软件来启用 samba 协议，使文件浏览器能够访问树莓派分享的文件夹，ntfs-3g 可以使我们能够访问移动硬盘中 ntfs 文件系统的文件。

1. sudo apt-get install ntfs-3g
2. sudo apt-get install samba samba-common-bin

你可以参照这些文档来配置 Samba。

重要提示：参考的文档介绍的是挂载外置硬盘到树莓派上，我们不这样做，是因为在这篇文章写作的时候，树莓派在启动时的 auto-mounts 功能同时将 SD 卡和优盘挂载到/media/pi/上，该文章有一些多余的功能我们也不会采用。

2. Python 脚本

树莓派配置好后，我们需要开发脚本来实际拷贝和备份照片。注意，这个脚本只是提供了特定的自动化备份进程，如果你有基本的 Linux/树莓派命令行操作的技能，你可以 ssh 进树莓派，然后创建需要的文件夹，使用cp或rsync命令拷贝你自己的照片从一个设备到另外一个设备上。在脚本里我们用rsync命令，这个命令比较可靠而且支持增量备份。

这个过程依赖两个文件，脚本文件自身和backup_photos.conf这个配置文件，后者只有几行包含被挂载的目的驱动器（优盘）和应该挂载到哪个目录，它看起来是这样的：

1. mount folder=/media/pi/
2. destination folder=PDRIVE128GB

重要提示：在这个符号=前后不要添加多余的空格，否则脚本会失效。

下面是这个 Python 脚本，我把它命名为backup_photos.py，把它放到了/home/pi/scripts/目录下，我在每行都做了注释可以方便的查看各行的功能。

1. #!/usr/bin/python3
3. import os
4. import sys
5. from sh import rsync
7. '''
8. 脚本将挂载到 /media/pi 的 SD 卡上的内容复制到目的磁盘的同名目录下，目的磁盘的名字在 .conf文件里定义好了。
11. Argument: label/name of the mounted SD Card.
12. '''
14. CONFIG_FILE = '/home/pi/scripts/backup_photos.conf'
15. ORIGIN_DEV = sys.argv[1]
17. def create_folder(path):
19. print ('attempting to create destination folder: ',path)
20. if not os.path.exists(path):
21. try:
22. os.mkdir(path)
23. print ('Folder created.')
24. except:
25. print ('Folder could not be created. Stopping.')
26. return
27. else:
28. print ('Folder already in path. Using that instead.')
32. confFile = open(CONFIG_FILE,'rU')
33. #重要：: rU 选项将以统一换行模式打开文件，
34. #所以 \n 和/或 \r 都被识别为一个新行。
36. confList = confFile.readlines()
37. confFile.close()
40. for line in confList:
41. line = line.strip('\n')
43. try:
44. name , value = line.split('=')
46. if name == 'mount folder':
47. mountFolder = value
48. elif name == 'destination folder':
49. destDevice = value
52. except ValueError:
53. print ('Incorrect line format. Passing.')
54. pass
57. destFolder = mountFolder+destDevice+'/'+ORIGIN_DEV
58. create_folder(destFolder)
60. print ('Copying files...')
62. # 取消这行备注将删除不在源处的文件
63. # rsync("-av", "--delete", mountFolder+ORIGIN_DEV, destFolder)
64. rsync("-av", mountFolder+ORIGIN_DEV+'/', destFolder)
66. print ('Done.')

3. iPad Pro 的配置

因为重活都由树莓派干了，文件不通过 iPad Pro 传输，这比我之前尝试的一种方案有巨大的优势。我们在 iPad 上只需要安装上 Prompt2 来通过 SSH 连接树莓派就行了，这样你既可以运行 Python 脚本也可以手动复制文件了。

iPad 用 Prompt2 通过 SSH 连接树莓派

因为我们安装了 Samba，我们可以以更图形化的方式访问连接到树莓派的 USB 设备，你可以看视频，在不同的设备之间复制和移动文件，文件浏览器对于这种用途非常完美。（LCTT 译注：原文视频丢失。）

4. 将它们结合在一起

我们假设SD32GB-03是连接到树莓派 USB 端口之一的 SD 卡的卷标，PDRIVE128GB是那个优盘的卷标，也连接到设备上，并在上面指出的配置文件中定义好。如果我们想要备份 SD 卡上的图片，我们需要这么做：

1. 给树莓派加电打开，将驱动器自动挂载好。
2. 连接树莓派配置好的 WIFI 网络。
3. 用 Prompt2 这个 app 通过 SSH 连接到树莓派。
4. 连接好后输入下面的命令：python3 backup_photos.py SD32GB-03

首次备份需要一些时间，这依赖于你的 SD 卡使用了多少容量。这意味着你需要一直保持树莓派和 iPad 设备连接不断，你可以在脚本运行之前通过 nohup 命令解决：

1. nohup python3 backup_photos.py SD32GB-03 &

运行完成的脚本如图所示

原文发布时间为：2016-09-18

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