旅行時，如何通過樹莓派和iPad Pro備份圖片
介紹
我在很長的時間內一直在尋找一個旅行中備份圖片的理想方法，把 SD 卡放進你的相機包會讓你暴露在太多的風險之中：SD 卡可能丟失或者被盜，數據可能損壞或者在傳輸過程中失敗。比較好的一個選擇是復制到另外一個介質中，即使它也是個 SD 卡，并且將它放到一個比較安全的地方去，備份到遠端也是一個可行的辦法，但是如果去了一個沒有網絡的地方就不太可行了。
我理想的備份步驟需要下面的工具:
- 用一臺 iPad pro 而不是一臺筆記本。我喜歡輕裝旅行，我的大部分旅程都是商務相關的(而不是拍攝休閑的)，我痛恨帶著個人筆記本的時候還得帶著商務本。而我的 iPad 卻一直帶著，這就是我為什么選擇它的原因。
- 用盡可能少的硬件設備。
- 設備之間的連接需要很安全。我需要在旅館和機場使用這套設備，所以設備之間的連接需要是封閉而加密的。
- 整個過程應該是可靠穩定的，我還用過其他的路由器/組合設備，但是效果不太理想。
設備
我配置了一套滿足上面條件并且在未來可以擴充的設備，它包含下面這些部件的使用:
- 9.7 英寸的 iPad Pro，這是本文寫作時最強大、輕薄的 iOS 設備，蘋果筆不是必需的，但是作為零件之一，當我在路上可以做一些編輯工作，所有的重活由樹莓派做 ，其他設備只能通過 SSH 連接就行。
- 安裝了 Raspbian 操作系統樹莓派 3(LCTT 譯注：Raspbian 是基于 Debian 的樹莓派操作系統)。
- 樹莓派的 Mini SD卡 和 盒子/外殼。
- 128G 的優盤，對于我是夠用了，你可以買個更大的。你也可以買個像這樣的移動硬盤，但是樹莓派沒法通過 USB 給移動硬盤提供足夠的電量，這意味你需要額外準備一個供電的 USB hub 以及電纜，這就破壞了我們讓設備輕薄的初衷。
- SD 讀卡器
- 另外的 SD 卡，我會使用幾個 SD 卡，在用滿之前就會立即換一個，這樣就會讓我在一次旅途當中的照片散布在不同的 SD 卡上。
下圖展示了這些設備之間如何相互連接。
旅行時照片的備份-流程圖
樹莓派會作為一個安全的熱點。它會創建一個自己的 WPA2 加密的 WIFI 網絡，iPad Pro 會連入其中。雖然有很多在線教程教你如何創建 Ad Hoc 網絡(計算機到計算機的單對單網絡)，還更簡單一些，但是它的連接是不加密的，而且附件的設備很容易就能連接進去。因此我選擇創建 WIFI 網絡。
相機的 SD 卡通過 SD 讀卡器插到樹莓派 USB 端口之一，128G 的大容量優盤一直插在樹莓派的另外一個 USB 端口上，我選擇了一款閃迪的，因為體積比較小。主要的思路就是通過 Python 腳本把 SD 卡的照片備份到優盤上，備份過程是增量備份，每次腳本運行時都只有變化的(比如新拍攝的照片)部分會添加到備份文件夾中，所以這個過程特別快。如果你有很多的照片或者拍攝了很多 RAW 格式的照片，在就是個巨大的優勢。iPad 將用來運行 Python 腳本，而且用來瀏覽 SD 卡和優盤的文件。
作為額外的好處，如果給樹莓派連上一根能上網的網線(比如通過以太網口)，那么它就可以共享互聯網連接給那些通過 WIFI 連入的設備。
一、樹莓派的設置
這部分需要你卷起袖子親自動手了，我們要用到 Raspbian 的命令行模式，我會盡可能詳細的介紹，方便大家進行下去。
安裝和配置 Raspbian
給樹莓派連接鼠標、鍵盤和 LCD 顯示器，將 SD 卡插到樹莓派上，按照樹莓派官網的步驟安裝 Raspbian。
安裝完后，打開 Raspbian 的終端，執行下面的命令:
- sudo apt-get update
- sudo apt-get upgrade
這將升級機器上所有的軟件到最新，我將樹莓派連接到本地網絡，而且為了安全更改了默認的密碼。
Raspbian 默認開啟了 SSH，這樣所有的設置可以在一個遠程的設備上完成。我也設置了 RSA 驗證，但這是可選的功能，可以在這里查看更多信息。
這是一個在 Mac 上在 iTerm 里建立 SSH 連接到樹莓派上的截圖14。(LCTT 譯注：原文圖丟失。)
建立 WPA2 加密的 WIFI AP
安裝過程基于這篇文章，根據我的情況進行了調整。
1. 安裝軟件包
我們需要安裝下面的軟件包：
- sudo apt-get install hostapd
- sudo apt-get install dnsmasq
hostapd 用來使用內置的 WiFi 來創建 AP，dnsmasp 是一個組合的 DHCP 和 DNS 服務其，很容易設置。
2. 編輯 dhcpcd.conf
通過以太網連接樹莓派，樹莓派上的網絡接口配置由 dhcpd 控制，因此我們首先忽略這一點，將 wlan0 設置為一個靜態的 IP。
用 sudo nano /etc/dhcpcd.conf 命令打開 dhcpcd 的配置文件，在最后一行添加上如下內容：
- denyinterfaces wlan0
注意：它必須放在如果已經有的其它接口行之上。
3. 編輯接口
現在設置靜態 IP，使用 sudo nano /etc/network/interfaces 打開接口配置文件，按照如下信息編輯wlan0部分：
- allow-hotplug wlan0
- iface wlan0 inet static
- address 192.168.1.1
- netmask 255.255.255.0
- network 192.168.1.0
- broadcast 192.168.1.255
- # wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
同樣，然后 wlan1 編輯如下：
- #allow-hotplug wlan1
- #iface wlan1 inet manual
- # wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
重要： 使用 sudo service dhcpcd restart 命令重啟 dhcpd服務，然后用 sudo ifdown eth0; sudo ifup wlan0 命令來重載wlan0的配置。
4. 配置 Hostapd
接下來，我們需要配置 hostapd，使用 sudo nano /etc/hostapd/hostapd.conf 命令創建一個新的配置文件，內容如下：
- interface=wlan0
- # Use the nl80211 driver with the brcmfmac driver
- driver=nl80211
- # This is the name of the network
- ssid=YOUR_NETWORK_NAME_HERE
- # Use the 2.4GHz band
- hw_mode=g
- # Use channel 6
- channel=6
- # Enable 802.11n
- ieee80211n=1
- # Enable QoS Support
- wmm_enabled=1
- # Enable 40MHz channels with 20ns guard interval
- ht_capab=[HT40][SHORT-GI-20][DSSS_CCK-40]
- # Accept all MAC addresses
- macaddr_acl=0
- # Use WPA authentication
- auth_algs=1
- # Require clients to know the network name
- ignore_broadcast_ssid=0
- # Use WPA2
- wpa=2
- # Use a pre-shared key
- wpa_key_mgmt=WPA-PSK
- # The network passphrase
- wpa_passphrase=YOUR_NEW_WIFI_PASSWORD_HERE
- # Use AES, instead of TKIP
- rsn_pairwise=CCMP
配置完成后，我們需要告訴dhcpcd 在系統啟動運行時到哪里尋找配置文件。 使用 sudo nano /etc/default/hostapd 命令打開默認配置文件，然后找到#DAEMON_CONF="" 替換成DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"。
5. 配置 Dnsmasq
自帶的 dnsmasp 配置文件包含很多信息方便你使用它，但是我們不需要那么多選項，我建議把它移動到別的地方(而不要刪除它)，然后自己創建一個新文件：
- sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.conf.orig
- sudo nano /etc/dnsmasq.conf
粘貼下面的信息到新文件中：
- interface=wlan0 # Use interface wlan0
- listen-address=192.168.1.1 # Explicitly specify the address to listen on
- bind-interfaces # Bind to the interface to make sure we aren't sending things elsewhere
- server=8.8.8.8 # Forward DNS requests to Google DNS
- domain-needed # Don't forward short names
- bogus-priv # Never forward addresses in the non-routed address spaces.
- dhcp-range=192.168.1.50,192.168.1.100,12h # Assign IP addresses in that range with a 12 hour lease time
6. 設置 IPv4 轉發
最后我們需要做的事就是配置包轉發，用 sudo nano /etc/sysctl.conf 命令打開 sysctl.conf 文件，將包含 net.ipv4.ip_forward=1的那一行之前的#號刪除，它將在下次重啟時生效。
我們還需要給連接到樹莓派的設備通過 WIFI 分享互聯網連接，做一個 wlan0和 eth0 之間的 NAT。我們可以參照下面的腳本來實現。
- sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
- sudo iptables -A FORWARD -i eth0 -o wlan0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
- sudo iptables -A FORWARD -i wlan0 -o eth0 -j ACCEPT
我命名這個腳本名為 hotspot-boot.sh，然后讓它可以執行：
- sudo chmod 755 hotspot-boot.sh
該腳本應該在樹莓派啟動的時候運行。有很多方法實現，下面是我實現的方式：
- 把文件放到/home/pi/scripts目錄下。
- 輸入sudo nano /etc/rc.local命令編輯 rc.local 文件，將運行該腳本的命令放到 exit 0之前。(更多信息參照這里)。
編輯后rc.local看起來像這樣：
- #!/bin/sh -e
- #
- # rc.local
- #
- # This script is executed at the end of each multiuser runlevel.
- # Make sure that the script will "exit 0" on success or any other
- # value on error.
- #
- # In order to enable or disable this script just change the execution
- # bits.
- #
- # By default this script does nothing.
- # Print the IP address
- _IP=$(hostname -I) || true
- if [ "$_IP" ]; then
- printf "My IP address is %s\n" "$_IP"
- fi
- sudo /home/pi/scripts/hotspot-boot.sh &
- exit 0
安裝 Samba 服務和 NTFS 兼容驅動
我們要安裝下面幾個軟件來啟用 samba 協議，使文件瀏覽器能夠訪問樹莓派分享的文件夾，ntfs-3g 可以使我們能夠訪問移動硬盤中 ntfs 文件系統的文件。
- sudo apt-get install ntfs-3g
- sudo apt-get install samba samba-common-bin
你可以參照這些文檔來配置 Samba。
重要提示：參考的文檔介紹的是掛載外置硬盤到樹莓派上，我們不這樣做，是因為在這篇文章寫作的時候，樹莓派在啟動時的 auto-mounts 功能同時將 SD 卡和優盤掛載到/media/pi/上，該文章有一些多余的功能我們也不會采用。
二、 Python 腳本
樹莓派配置好后，我們需要開發腳本來實際拷貝和備份照片。注意，這個腳本只是提供了特定的自動化備份進程，如果你有基本的 Linux/樹莓派命令行操作的技能，你可以 ssh 進樹莓派，然后創建需要的文件夾，使用cp或rsync命令拷貝你自己的照片從一個設備到另外一個設備上。在腳本里我們用rsync命令，這個命令比較可靠而且支持增量備份。
這個過程依賴兩個文件，腳本文件自身和backup_photos.conf這個配置文件，后者只有幾行包含被掛載的目的驅動器(優盤)和應該掛載到哪個目錄，它看起來是這樣的：
- mount folder=/media/pi/
- destination folder=PDRIVE128GB
重要提示：在這個符號=前后不要添加多余的空格，否則腳本會失效。
下面是這個 Python 腳本，我把它命名為backup_photos.py，把它放到了/home/pi/scripts/目錄下，我在每行都做了注釋可以方便的查看各行的功能。
- #!/usr/bin/python3
- import os
- import sys
- from sh import rsync
- '''
- 腳本將掛載到 /media/pi 的 SD 卡上的內容復制到目的磁盤的同名目錄下，目的磁盤的名字在 .conf文件里定義好了。
- Argument: label/name of the mounted SD Card.
- '''
- CONFIG_FILE = '/home/pi/scripts/backup_photos.conf'
- ORIGIN_DEV = sys.argv[1]
- def create_folder(path):
- print ('attempting to create destination folder: ',path)
- if not os.path.exists(path):
- try:
- os.mkdir(path)
- print ('Folder created.')
- except:
- print ('Folder could not be created. Stopping.')
- return
- else:
- print ('Folder already in path. Using that instead.')
- confFile = open(CONFIG_FILE,'rU')
- #重要：: rU 選項將以統一換行模式打開文件，
- #所以 \n 和/或 \r 都被識別為一個新行。
- confList = confFile.readlines()
- confFile.close()
- for line in confList:
- line = line.strip('\n')
- try:
- name , value = line.split('=')
- if name == 'mount folder':
- mountFolder = value
- elif name == 'destination folder':
- destDevice = value
- except ValueError:
- print ('Incorrect line format. Passing.')
- pass
- destFolder = mountFolder+destDevice+'/'+ORIGIN_DEV
- create_folder(destFolder)
- print ('Copying files...')
- # 取消這行備注將刪除不在源處的文件
- # rsync("-av", "--delete", mountFolder+ORIGIN_DEV, destFolder)
- rsync("-av", mountFolder+ORIGIN_DEV+'/', destFolder)
- print ('Done.')
三、iPad Pro 的配置
因為重活都由樹莓派干了，文件不通過 iPad Pro 傳輸，這比我之前嘗試的一種方案有巨大的優勢。我們在 iPad 上只需要安裝上 Prompt2 來通過 SSH 連接樹莓派就行了，這樣你既可以運行 Python 腳本也可以手動復制文件了。
iPad 用 Prompt2 通過 SSH 連接樹莓派
因為我們安裝了 Samba，我們可以以更圖形化的方式訪問連接到樹莓派的 USB 設備，你可以看視頻，在不同的設備之間復制和移動文件，文件瀏覽器對于這種用途非常完美。(LCTT 譯注：原文視頻丟失。)
四、將它們結合在一起
我們假設SD32GB-03是連接到樹莓派 USB 端口之一的 SD 卡的卷標，PDRIVE128GB是那個優盤的卷標，也連接到設備上，并在上面指出的配置文件中定義好。如果我們想要備份 SD 卡上的圖片，我們需要這么做：
- 給樹莓派加電打開，將驅動器自動掛載好。
- 連接樹莓派配置好的 WIFI 網絡。
- 用 Prompt2 這個 app 通過 SSH 連接到樹莓派。
- 連接好后輸入下面的命令：python3 backup_photos.py SD32GB-03
首次備份需要一些時間，這依賴于你的 SD 卡使用了多少容量。這意味著你需要一直保持樹莓派和 iPad 設備連接不斷，你可以在腳本運行之前通過 nohup 命令解決：
- nohup python3 backup_photos.py SD32GB-03 &
運行完成的腳本如圖所示
未來的定制
我在樹莓派上安裝了 vnc 服務，這樣我可以通過其它計算機或在 iPad 上用 Remoter App連接樹莓派的圖形界面，我安裝了 BitTorrent Sync 用來遠端備份我的圖片，當然需要先設置好。當我有了可以運行的解決方案之后，我會補充我的文章。
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