HomeLab尝试 —— 树莓派4b宿舍路由器（1）—— 入门

前言

树莓派4b作为理财产品现在溢价非常多，以现在的价格来评论树莓派的性价比确实不太合理。但不可否认的是，它的性能直到今天应付HomeLab还是绰绰有余的呢。另外树莓派也非常适合新手入门Linux系统，唯一不太友好的或许是ARM架构产生的小问题吧。在这里我用树莓派4b作为宿舍路由器和HomeLab核心设备，并将用几篇文章来讲解整个搭建过程。然后咧，我希望读者能将这几篇文章当作我的随笔来看待，因为作为教程，需要足够系统以及详细的讲解，这里可能都没有。

阅读该教程需要一定的Linux基础，包括但不限于对systemd，apt包管理，Linux账户系统，swap，iptables四表五链，路由表等方面的了解。

准备分成以下几篇文章来记录这个过程：

与树莓派相关的一些介绍和讲解
在树莓派上部署和使用pve虚拟化
Linux路由和xray透明代理
FortiGate-VM防火墙的相关介绍
使用oled12864作为路由器的指示器

该教程仅限交流、学习使用，请遵守当地法律法规，合法使用

树莓派4b硬件

CPU：博通的BCM2711，4核64位ARM Cortex-A72架构，1MB的L2。性能接近于apple的A8，是远远比不上骁龙865等高端手机cpu的
内存：LPDDR4-2400MHz，有3种大小的，我的是4G的
5V 3A的供电
2个USB 2.0和2个USB 3.0
一个千兆网口
支持2.4G和5G的IEEE 802.11ac垃圾小wlan网卡
蓝牙5.0
……

GPIO介绍

GPIO

树莓派的GPIO如上图所示，整个过程将会用到其中不少的接口。

Raspberry Pi OS的安装和配置

安装Raspberry Pi OS

根据官网教程下载并安装Raspberry Pi Imager，启动后选择对应的储存卡并安装Raspberry Pi OS Lite (64bit)系统，等待完成提示。

`config.txt`配置文件

在将TF卡插入树莓派之前，可以修改一下这个神奇的文件，直接用资源管理器打开刚刚安装完系统的储存卡，可以见到config.txt这个文件，下面我将对这个文件进行修改。官网有关于config.txt的详细介绍，见Raspberry Pi Documentation - The config.txt file。这里具体讲讲我都修改了哪些选项，以及为啥需要修改：

# 树莓派超频设置
arm_freq=2200
over_voltage=7
temp_limit=100
temp_soft_limit=100
arm_boost=1
# 启用树莓派i2c功能
dtparam=i2c_arm=on
dtparam=i2c_baudrate=1000000
# 启用树莓派uart功能
enable_uart=1
# 使用64位
arm_64bit=1

在这里我修改了树莓派的超频选项，并将频率拉到2200MHz，多次尝试发现，over_voltage参数设置到7运行比较稳定。启用树莓派的i2c功能是为了后续我们可以使用I2C来连接oled屏幕。启用uart功能是为了实现串口调试。

使用uart连接树莓派

如果没有显示器和键盘，那么用串口调试树莓派不失为一不错的解决。后面的教程中将会涉及到非常多网络配置，更改网络和路由设置可能会导致ssh断连，所以使用串口调试可以有效避免这些问题。

首先咧，需要一张usb转串口通信模块，它长这样子。然后再对应上面那张GPIO的图，分别将通信模块的TXD RXD GND连接到树莓派的RXD TXD GND，这里需交叉连接TXD和RXD，以确保信号上下行能正常进行。然后用电脑连接串口模块，常用的串口软件有putty，xshell和secureCRT等。设置波特率115200，数据位8，停止位1，奇偶校验选无，流控制选XON/XOFF即可通过串口连接树莓派。

基本配置

WLAN设置

首先我们来看树莓派自带的wifi模块设置，可以通过systemd来管理

systemctl status hostapd
● hostapd.service - Access point and authentication server for Wi-Fi and Ethernet
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/hostapd.service; disabled; vendor preset: enabled)
     Active: inactive (dead)
       Docs: man:hostapd(8)

该模块的配置文件为/etc/hostapd/hostapd.conf（可能需要新建），

country_code=CN
interface=wlan0
# wifi桥接模式，指定网桥
bridge=vmbr2
ssid=FortiAP
# IEEE 802.11标准选择
hw_mode=a
# 信道
channel=48
macaddr_acl=0
auth_algs=1
# 是否开启ssid发现
ignore_broadcast_ssid=0
# wifi安全性设置
wpa=2
wpa_passphrase=guanshuwen731008
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP
rsn_pairwise=CCMP