在 OpenWrt 上部署 Flask 应用的详细步骤，包括环境配置、数据库集成及开机自启设置教程

极客小张2024-08-29 15:26

引言

OpenWrt 是一个基于 Linux 的嵌入式操作系统，广泛应用于路由器和其他网络设备。Flask 是一个轻量级的 Python Web 框架，以其简单易用和灵活性而受到开发者的青睐。本教程将指导你如何在 OpenWrt 系统上安装和配置 Flask 框架，开发一个简单的 Web 应用，并将其部署到 OpenWrt 上。

OpenWrt 简介

OpenWrt 是一个开源项目，旨在提供一个可高度定制的 Linux 发行版，主要用于路由器。它允许用户完全控制路由器的操作系统，支持各种网络协议和服务。OpenWrt 的主要特点包括：

  • 灵活性：用户可以根据需要安装和配置软件包。

  • 稳定性：相较于厂商固件，OpenWrt 提供更好的稳定性和安全性。

  • 社区支持：OpenWrt 拥有一个活跃的社区，提供丰富的文档和支持。

Flask 简介

Flask 是一个使用 Python 编写的微框架，适合快速构建 Web 应用程序。它的设计理念是简单和灵活，允许开发者自由选择所需的组件。Flask 的主要特点包括：

  • 轻量级：Flask 核心非常小，功能可以通过扩展进行添加。

  • 可扩展性：可以轻松集成数据库、表单处理等功能。

  • 易于使用：简洁的 API 使得开发变得容易。

开发环境准备

在开始之前，需要确保你的 OpenWrt 路由器已正确安装并可以访问。

OpenWrt 安装和配置

  1. 下载 OpenWrt 固件：

  2. 刷入 OpenWrt：

    • 根据设备型号，使用合适的方式刷入固件（如通过 Web 界面或 TFTP）。

  3. 配置网络：

    bash 复制代码 
    ssh root@192.168.1.1
  • 通过 SSH 登录到路由器，默认 IP 通常是 192.168.1.1。

  1. 设置管理员密码：

    bash 复制代码 
    passwd
  • 第一次登录后，设置密码以提高安全性。

安装 Flask 和其依赖

  1. 更新包管理器：

    bash 复制代码 
    opkg update

  2. 安装 Python 和 Flask：

    ash 复制代码 
    opkg install python3 python3-flask python3-pip
    • 安装 Python 3 和 Flask 相关的依赖。

  3. 安装其他可能需要的依赖：

    bash 复制代码 
    opkg install python3-sqlite3
    • 根据应用需求，可能还需要其他库，如数据库驱动（例如 SQLite）。

创建第一个 Flask 应用

  1. 创建应用目录：

    bash 复制代码 
    mkdir /root/flask\_appcd /root/flask\_app

  2. 创建 Flask 应用文件：

    使用文本编辑器（如 vi 或 nano）创建一个名为 app.py 的文件，并写入以下代码：

    py 复制代码 
    from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def home():
	return "Hello, OpenWrt!"

if __name__ == '__main__':
app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

    这段代码创建了一个简单的 Flask 应用，定义了一个根路由 /，当访问该路由时，会返回 "Hello, OpenWrt!"。

  3. 运行 Flask 应用：

    在终端中，运行以下命令启动 Flask 应用：

    bash 复制代码 
    python3 app.py

    你应该会看到类似以下的输出，表示 Flask 应用正在运行：

    py 复制代码 
    * Running on http://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)

  4. 访问 Flask 应用：

    在浏览器中输入你的路由器 IP 地址和端口号（例如 http://192.168.1.1:5000），你应该能看到页面上显示 "Hello, OpenWrt!"。

Flask 应用的开发

路由和视图

Flask 通过路由将 URL 映射到 Python 函数。你可以定义多个路由来处理不同的请求。

  1. 添加新的路由：

    在 app.py 中添加更多的路由和视图函数：

    py 复制代码 
    @app.route('/about')
def about():
return "This is an about page."

@app.route('/greet/<name>')
def greet(name):
	return f"Hello, {name}!"

    • /about 路由返回关于页面的简单文本。

    • /greet/<name> 路由使用 URL 参数 name 来生成个性化的问候。

  2. 重新启动 Flask 应用，并访问新定义的路由：

    • 访问 http://192.168.1.1:5000/about，你应该能看到 "This is an about page."

    • 访问 http://192.168.1.1:5000/greet/YourName，替换 YourName 为你自己的名字，应该能看到个性化问候。

模板渲染

Flask 支持使用 Jinja2 模板引擎来渲染 HTML 页面。创建一个模板目录，并使用 HTML 文件来动态生成内容。

  1. 创建模板目录：

    在 flask_app 目录下创建一个名为 templates 的文件夹：

    bash 复制代码 
    mkdir templates

  2. 创建 HTML 模板：

    在 templates 目录中创建一个名为 index.html 的文件，内容如下：

    html 复制代码 
    <!doctype html>
<html lang="en">
<head>
	<meta charset="UTF-8">
	<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
	<title>Flask on OpenWrt</title>
</head>
<body>
	<h1>Hello, OpenWrt!</h1>
	<p>Welcome to your Flask app running on OpenWrt.</p>
</body>
</html>

  3. 在 Flask 应用中渲染模板：

    修改 app.py 以使用模板渲染：

    py 复制代码 
    from flask import Flask, render_template

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def home():
	return render_template('index.html')

处理表单

Flask 提供了处理 HTTP 表单数据的功能。接下来，我们将创建一个简单的表单，以接受用户输入。

  1. 修改 HTML 模板：

    修改 index.html 添加一个表单：

    html 复制代码 
    <!doctype html>
<html lang="en">
<head>
	<meta charset="UTF-8">
	<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
	<title>Flask on OpenWrt</title>
</head>
<body>
	<h1>Hello, OpenWrt!</h1>
	<p>Welcome to your Flask app running on OpenWrt.</p>

	<form action="/greet" method="post">
    	<label for="name">Enter your name:</label>
    	<input type="text" id="name" name="name" required>
    	<input type="submit" value="Greet Me">
	</form>
</body>
</html>
    • 这个表单包含一个文本输入框和一个提交按钮。用户输入名字后，表单数据将通过 POST 请求发送到 /greet 路由。

  2. 修改 app.py 以处理表单数据：

    在 app.py 中添加处理 POST 请求的路由：

    py 复制代码 
    from flask import Flask, render_template, request

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def home():
	return render_template('index.html')

@app.route('/greet', methods=['POST'])
def greet():
	name = request.form.get('name')
		return f"Hello, {name}!"
    • /greet 路由现在可以处理 POST 请求，并从表单中获取 name 字段的值。

  3. 重新启动 Flask 应用，并访问 http://192.168.1.1:5000。输入你的名字并提交表单，你应该能看到个性化的问候。

使用数据库

接下来，我们将介绍如何在 Flask 应用中使用 SQLite 数据库来存储和检索数据。

  1. 安装 SQLite 库：
    如果之前没有安装 SQLite，你可以通过以下命令安装：

    bash 复制代码 
    opkg install python3-sqlite3

  2. 创建数据库和表：
    在 flask_app 目录中创建一个 Python 文件 db.py，用于数据库的初始化和操作：

py 复制代码 
import sqlite3

def init_db():
    conn = sqlite3.connect('app.db')
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute('''
        CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
            id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
            name TEXT NOT NULL
        )
    ''')
    conn.commit()
    conn.close()

def add_user(name):
    conn = sqlite3.connect('app.db')
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute('INSERT INTO users (name) VALUES (?)', (name,))
    conn.commit()
    conn.close()

def get_all_users():
    conn = sqlite3.connect('app.db')
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute('SELECT name FROM users')
    users = cursor.fetchall()
    conn.close()
    return users

  • init_db 函数用于创建数据库和 users 表。

  • add_user 函数用于向表中插入新用户。

  • get_all_users 函数用于检索所有用户。

  1. 初始化数据库：

    在 Flask 应用启动时调用 init_db()，确保数据库和表被创建。在 app.py 文件的开头添加以下代码：

    py 复制代码 
    from db import init_db, add_user, get_all_users

init_db()

  2. 更新 /greet 路由以存储用户数据：

    现在我们将用户的名字存储在数据库中，并提供查看已存储用户的功能。更新 app.py 如下：

  3. 重新启动 Flask 应用，并访问：

    • 访问 http://192.168.1.1:5000，输入你的名字并提交表单，Flask 应用将会将你的名字存入 SQLite 数据库。

    • 访问 http://192.168.1.1:5000/users，你应该能看到所有已存储的用户列表。

整体代码

到现在为止，我们的 Flask 应用已经包含了基本的路由、表单处理和数据库交互功能。以下是完整的 app.py 和 db.py 文件代码。

app.py
py 复制代码 
from flask import Flask, render_template, request
from db import init_db, add_user, get_all_users

app = Flask(__name__)

# 初始化数据库
init_db()

@app.route('/')
def home():
    return render_template('index.html')

@app.route('/greet', methods=['POST'])
def greet():
    name = request.form.get('name')
    add_user(name)  # 将用户添加到数据库
    return f"Hello, {name}! Your name has been stored."

@app.route('/users')
def users():
    user_list = get_all_users()
    return '<br>'.join([user[0] for user in user_list]) if user_list else "No users found."

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)
db.py
py 复制代码 
import sqlite3

def init_db():
    conn = sqlite3.connect('app.db')
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute('''
        CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
            id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
            name TEXT NOT NULL
        )
    ''')
    conn.commit()
    conn.close()

def add_user(name):
    conn = sqlite3.connect('app.db')
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute('INSERT INTO users (name) VALUES (?)', (name,))
    conn.commit()
    conn.close()

def get_all_users():
    conn = sqlite3.connect('app.db')
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute('SELECT name FROM users')
    users = cursor.fetchall()
    conn.close()
    return users
templates/index.html
html 复制代码 
<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Flask on OpenWrt</title>
</head>
<body>
    <h1>Hello, OpenWrt!</h1>
    <p>Welcome to your Flask app running on OpenWrt.</p>

    <form action="/greet" method="post">
        <label for="name">Enter your name:</label>
        <input type="text" id="name" name="name" required>
        <input type="submit" value="Greet Me">
    </form>

    <h2>Users List</h2>
    <a href="/users">View All Users</a>
</body>
</html>

Flask 应用的部署

接下来，我们将讨论如何将 Flask 应用部署到 OpenWrt 系统中，使其在后台运行，并在系统重启时自动启动。

使用 uHTTPd 部署 Flask 应用

uHTTPd 是 OpenWrt 上一个轻量级的 HTTP 服务器，它可以与 Flask 应用结合使用。

1. 安装 uHTTPd

如果还没有安装 uHTTPd，可以使用以下命令进行安装：

bash 复制代码 
opkg install uhttpd
2. 配置 uHTTPd

修改 uHTTPd 的配置文件，使其能够处理 Flask 应用。打开配置文件 /etc/config/uhttpd，并进行以下更改：

bash 复制代码 
config uhttpd main
    list listen_http '0.0.0.0:80'
    option script_timeout '60'
    option network 'lan'
    option document_root '/www'
    option rfc1918_filter '1'
    option max_connections '100'
3. 创建 uHTTPd 的 CGI 配置

你可以将 Flask 应用作为 CGI 脚本运行，也可以使用 WSGI 进行更高级的配置。这里我们将使用 CGI 方式。

将 Flask 应用的启动命令写入一个脚本文件。创建一个名为 start_flask.sh 的文件，内容如下：

py 复制代码 
#!/bin/sh
# 启动 Flask 应用
cd /root/flask_app
python3 app.py

确保 start_flask.sh 脚本可执行，并设置合适的权限：

bash 复制代码 
chmod +x /root/flask\_app/start\_flask.sh
4. 配置 uHTTPd 以使用 CGI

在 /etc/config/uhttpd 文件中，添加 CGI 配置，指向你的 Flask 应用脚本：

bash 复制代码 
config uhttpd 'main'
    list listen_http '0.0.0.0:80'
    option script_timeout '60'
    option network 'lan'
    option document_root '/www'
    option rfc1918_filter '1'
    option max_connections '100'
    option cgi_prefix '/cgi-bin'
    list cgi\_prefix '/cgi-bin/start\_flask.sh'  # 添加这一行
5. 重启 uHTTPd

在修改完配置后，重启 uHTTPd 以使更改生效：

bash 复制代码 
/etc/init.d/uhttpd restart
6. 访问 Flask 应用

现在，你可以通过访问路由器的 IP 地址来查看 Flask 应用。打开浏览器并输入：

bash 复制代码 
http://<你的路由器IP>

设置开机自启

为了使 Flask 应用在 OpenWrt 启动时自动运行，我们可以将启动脚本添加到系统启动项中。

1. 创建 init 脚本

在 /etc/init.d/ 目录下创建一个名为 flask_app 的脚本，内容如下：

py 复制代码 
#!/bin/sh /etc/rc.common
# Flask 应用启动脚本

START=99
STOP=99

start() {
    echo "Starting Flask app..."
    /bin/sh /root/flask_app/start_flask.sh &
}

stop() {
    echo "Stopping Flask app..."
    killall python3  # 停止 Flask 应用
}
2. 设置脚本权限

确保脚本可执行：

bash 复制代码 
chmod +x /etc/init.d/flask_app
3. 添加到启动项

将 Flask 应用添加到启动项：

bash 复制代码 
/etc/init.d/flask_app enable
4. 重启路由器以测试

重启路由器：

bash 复制代码 
reboot

重启后，检查 Flask 应用是否正在运行。可以再次访问 http://<你的路由器IP> 来确认。

总结

本教程展示了如何在 OpenWrt 系统上安装和配置 Flask 框架，创建一个简单的 Web 应用，并将其部署到 OpenWrt 上。通过以下步骤，你应该能够在 OpenWrt 上成功运行 Flask 应用：

  1. 安装 OpenWrt：确保路由器上安装了 OpenWrt 固件。

  2. 安装 Flask 和依赖：通过 opkg 安装 Python 和 Flask。

  3. 创建 Flask 应用：编写简单的 Flask 应用，处理路由、表单和数据库。

  4. 使用 uHTTPd 部署 Flask 应用：配置 uHTTPd 以运行 Flask 应用。

  5. 设置开机自启：确保 Flask 应用在路由器重启后自动运行。

通过这些步骤，你可以将 Flask 应用与 OpenWrt 系统集成，打造一个灵活的嵌入式 Web 服务。

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