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树莓派NAS系统搭建教程：使用Flask和SQLite实现HTTP/HTTPS文件管理（代码示例）

news 文章来源：https://blog.csdn.net/qq_40431685/article/details/140907943 2025/4/6 0:54:40

一、项目概述

随着物联网（IoT）技术的发展，数据存储和共享需求日益增长。本文将介绍如何利用树莓派（Raspberry Pi）搭建一个网络附加存储（NAS）系统，以实现数据的集中管理、共享和访问。该系统具备可视化界面和访问管理功能，用户可以通过Web界面方便地管理文件，实现跨设备访问，适合家庭或小型办公室使用。

二、系统架构

1. 硬件选择

单片机：树莓派4 Model B
存储设备：外接USB硬盘或SD卡
网络设备：支持Wi-Fi或有线网络的路由器

2. 软件技术栈

操作系统：Raspberry Pi OS（基于Debian）
文件共享协议：Samba（用于文件共享）
后端框架：Flask（Python Web框架）
前端技术：HTML、CSS、JavaScript（用于构建可视化界面）
数据库：SQLite（用于管理用户信息和访问记录）

3. 系统架构图

三、环境搭建

1. 准备环境

首先需要将Raspberry Pi OS安装到树莓派中。可以通过官方的树莓派 Imager工具将操作系统写入SD卡。

2. 安装必要的软件包

通过SSH或直接在树莓派终端中执行以下命令：

\# 更新软件包列表sudo apt update
sudo apt upgrade -y\# 安装Sambasudo apt install samba samba-common-bin -y\# 安装Flask及其依赖sudo apt install python3-flask python3-sqlite3 -y

3. 配置Samba

编辑Samba配置文件以共享文件夹：

sudo nano /etc/samba/smb.conf

在文件末尾添加以下内容：

\[PiNAS\]path = /home/pi/nasavailable = yesvalid users = piread only = nobrowsable = yespublic = yeswritable = yes

创建共享文件夹并设置权限：

mkdir /home/pi/nassudo chown -R pi:pi /home/pi/nas

重启Samba服务：

sudo systemctl restart smbd

四、代码实现

1. 创建Flask应用

创建一个新的目录用于存放Flask项目：

mkdir ~/flask\_nascd ~/flask\_nas

在该目录下创建app.py文件：

from flask import Flask, render_template, request, redirect, url_for
import os
import sqlite3app = Flask(__name__)DATABASE = 'nas.db'def get_db():conn = sqlite3.connect(DATABASE)return conn@app.route('/')
def index():return render_template('index.html')@app.route('/upload', methods=['POST'])
def upload_file():if 'file' not in request.files:return redirect(request.url)file = request.files['file']if file.filename == '':return redirect(request.url)# 保存文件到共享文件夹file.save(os.path.join('/home/pi/nas', file.filename))return redirect(url_for('index'))if __name__ == '__main__':app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

代码说明：

导入模块：引入Flask框架及其相关模块，以及用于操作文件和数据库的os和sqlite3模块。
创建Flask应用：实例化Flask应用。
数据库连接函数：get_db()函数用于连接SQLite数据库。
首页路由：访问根地址时返回index.html模板。
文件上传路由：处理文件上传的POST请求。检查上传的文件是否存在，如果文件名为空则重定向回首页。如果文件存在，将其保存到指定的共享文件夹。
运行应用：通过app.run()启动Flask应用，让它在所有可用的网络接口上运行（0.0.0.0），并监听5000端口。

2. 创建前端页面

在flask_nas目录下，创建templates文件夹，并在其中创建index.html文件：

mkdir templates
cd templates
nano index.html

在index.html中输入以下内容：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>树莓派 NAS 文件上传</title>
</head>
<body><h1>树莓派 NAS 文件上传</h1><form action="/upload" method="post" enctype="multipart/form-data"><input type="file" name="file" required><input type="submit" value="上传"></form>
</body>
</html>

代码说明：

HTML结构：使用标准的HTML5文档结构。
表单：创建一个表单用于文件上传。action属性指向/upload路由，method设为POST，并使用enctype="multipart/form-data"来支持文件上传。
文件输入：<input type="file">用于选择文件，required属性确保用户必须选择一个文件才能提交表单。
提交按钮：<input type="submit">用于提交表单。

3. 数据库初始化

为了记录用户上传的文件信息，可以创建一个SQLite数据库，并在app.py中添加数据库初始化逻辑。首先，在flask_nas目录下创建一个nas.db数据库：

sqlite3 nas.db

在SQLite命令行中输入以下SQL语句创建一个文件记录表：

CREATE TABLE files (id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,filename TEXT NOT NULL,upload_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

然后在upload_file函数中，保存文件上传的记录：

# 在upload_file函数中添加以下代码
conn = get_db()
cursor = conn.cursor()
cursor.execute("INSERT INTO files (filename) VALUES (?)", (file.filename,))
conn.commit()
conn.close()

4. 启动Flask应用

在终端中运行以下命令以启动Flask应用：

python3 app.py

在应用启动后，您可以通过访问树莓派的IP地址和5000端口来查看可视化界面。例如，如果树莓派的IP地址是192.168.1.100，则在浏览器中输入以下地址：

http://192.168.1.100:5000

5. 测试文件上传功能

选择文件：在页面上点击"选择文件"按钮，选择要上传的文件。
上传文件：点击"上传"按钮，文件将被上传到树莓派的共享文件夹中。
检查文件：在终端中，您可以通过以下命令查看上传的文件：
```
ls /home/pi/nas
```
您应该能够看到您刚才上传的文件。

6. 数据库记录查看

若要查看上传的文件记录，可以在Python中查询数据库。您可以在app.py中添加一个新的路由来显示已上传文件的列表。更新代码如下：

@app.route('/files')
def files():conn = get_db()cursor = conn.cursor()cursor.execute("SELECT filename, upload_time FROM files")uploaded_files = cursor.fetchall()conn.close()return render_template('files.html', files=uploaded_files)

然后在templates文件夹中创建一个新的HTML文件files.html：

nano templates/files.html

输入以下内容：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>已上传文件列表</title>
</head>
<body><h1>已上传文件列表</h1><table border="1"><tr><th>文件名</th><th>上传时间</th></tr>{% for file in files %}<tr><td>{{ file[0] }}</td><td>{{ file[1] }}</td></tr>{% endfor %}</table><a href="/">返回上传页面</a>
</body>
</html>

代码说明：

新路由/files：查询数据库中的文件记录，并将结果传递给files.html模板。
文件列表显示：在files.html中使用HTML表格来显示已上传文件的名称和上传时间。
返回链接：提供一个返回上传页面的链接。

7. 添加访问管理功能

为了增强系统的安全性，您可以为文件上传功能添加基本的用户身份验证。我们可以在Flask应用中使用Flask-Login库来实现这一点。

首先，安装Flask-Login：

sudo apt install python3-flask-login

然后，在app.py文件中进行以下修改：

from flask_login import LoginManager, UserMixin, login_user, login_required, logout_user, current_user# 初始化Flask-Login
login_manager = LoginManager()
login_manager.init_app(app)# 用户类
class User(UserMixin):def __init__(self, id):self.id = id# 用户加载回调
@login_manager.user_loader
def load_user(user_id):return User(user_id)# 登录路由
@app.route('/login', methods=['GET', 'POST'])
def login():if request.method == 'POST':username = request.form['username']password = request.form['password']if username == 'admin' and password == 'password':  # 使用简单的用户名和密码user = User(username)login_user(user)return redirect(url_for('index'))return render_template('login.html')# 修改首页路由，添加登录验证
@app.route('/')
@login_required
def index():return render_template('index.html')

代码说明：

用户类 User：定义一个用户类，继承自UserMixin，用于存储用户的ID。
用户加载回调：定义load_user函数，Flask-Login会使用该函数根据用户ID加载用户对象。
登录路由：创建一个新的路由/login，处理用户的登录请求。若用户名和密码匹配，调用login_user函数登录用户。

8. 创建登录页面

接下来，我们需要创建一个登录页面，以便用户能够输入用户名和密码。请在templates文件夹中创建login.html文件：

nano templates/login.html

在login.html文件中输入以下内容：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>登录</title>
</head>
<body><h1>登录</h1><form action="/login" method="post"><label for="username">用户名:</label><input type="text" name="username" required><br><label for="password">密码:</label><input type="password" name="password" required><br><input type="submit" value="登录"></form>
</body>
</html>

代码说明：

登录表单：创建一个表单用于输入用户名和密码，表单的action属性指向/login路由，method设为POST。
输入字段：使用<input>标签收集用户名和密码。

9. 添加登出功能

为了允许用户登出，我们可以在app.py中添加一个新的路由处理登出请求：

# 登出路由
@app.route('/logout')
@login_required
def logout():logout_user()return redirect(url_for('login'))

代码说明：

登出路由 /logout：调用logout_user()函数登出当前用户，并重定向到登录页面。

10. 更新首页以显示登出链接

在index.html中，添加一个登出链接，方便用户登出：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>树莓派 NAS 文件上传</title>
</head>
<body><h1>树莓派 NAS 文件上传</h1><a href="/logout">登出</a><form action="/upload" method="post" enctype="multipart/form-data"><input type="file" name="file" required><input type="submit" value="上传"></form><a href="/files">查看已上传文件</a>
</body>
</html>

代码说明：

登出链接：添加一个指向登出路由的链接，允许用户在上传文件后退出登录。
查看已上传文件链接：添加一个链接，指向/files路由，方便用户查看之前上传的文件。

11. 完成代码整合

确保在app.py的顶部导入所需的Flask-Login模块：

from flask\_login import LoginManager, UserMixin, login\_user, login\_required, logout\_user, current_user

12. 启动应用

确保您在终端中运行以下命令以启动Flask应用：

python3 app.py

访问树莓派的IP地址和5000端口（例如http://192.168.1.100:5000），您将看到登录页面。

13. 测试访问管理功能

登录：使用用户名admin和密码password进行登录。
文件上传：成功登录后，将被重定向到文件上传界面，您可以选择文件并上传。
查看已上传文件：上传完成后，点击"查看已上传文件"链接，查看文件列表。
登出：完成操作后，点击"登出"链接，确保可以成功退出。

五、项目总结

在本项目中，我们成功地使用树莓派搭建了一个功能齐全的网络附加存储（NAS）系统。该系统不仅可以实现文件的上传和存储，还具备基本的用户访问管理功能，确保了文件的安全性和访问的便捷性。以下是项目的主要特点和总结：

项目特点

可视化界面：我们使用Flask框架构建了一个简单的Web界面，用户可以通过浏览器轻松上传文件、查看已上传的文件和进行登录/logout操作。
文件存储：利用Samba协议实现文件共享，上传的文件存储在树莓派的共享文件夹中，方便局域网内的多设备访问。
数据库支持：使用SQLite数据库记录文件上传的信息，包括文件名和上传时间，便于后续管理和查询。
用户管理：集成了Flask-Login库，实现了基本的用户身份验证功能。通过简单的用户名和密码，用户可以安全地登录和登出，防止未授权访问。
简单易用：整个系统的搭建和使用相对简单，适合初学者和物联网爱好者进行学习和扩展。

项目扩展建议

尽管本项目已经具备基本的功能，但仍有许多可以改进和扩展的地方：

增强安全性：使用更强的身份验证机制，例如密码哈希存储和HTTPS加密，确保用户数据的安全性。
文件管理功能：增加文件删除、重命名等管理功能，提高用户的使用体验。
用户注册系统：允许用户注册，存储用户信息，并支持不同用户对文件的不同访问权限。
前端优化：使用现代前端框架（如React、Vue.js等）改进用户界面，增加用户交互体验。
移动端适配：优化网站在移动设备上的显示效果，增加用户的使用灵活性。

总结

通过本项目，我们不仅学习了如何使用树莓派搭建一个NAS系统，还深入了解了Web开发、数据库管理和用户身份验证等多个重要概念。这为我们日后开发更复杂的物联网应用打下了良好的基础。希望通过这篇文章，能够帮助更多的开发者和爱好者快速上手物联网项目，并激发他们的创造力去探索更广泛的应用场景。

如有任何问题或建议，欢迎在评论区留言讨论。感谢您的阅读，祝您在物联网的探索中取得成功！

一、项目概述

二、系统架构

1. 硬件选择

2. 软件技术栈

3. 系统架构图

三、环境搭建

1. 准备环境

2. 安装必要的软件包

3. 配置Samba

四、代码实现

1. 创建Flask应用

代码说明：

2. 创建前端页面

代码说明：

3. 数据库初始化

4. 启动Flask应用

5. 测试文件上传功能

6. 数据库记录查看

代码说明：

7. 添加访问管理功能

代码说明：

8. 创建登录页面

代码说明：

9. 添加登出功能

代码说明：

10. 更新首页以显示登出链接

代码说明：

11. 完成代码整合

12. 启动应用

13. 测试访问管理功能

五、项目总结

项目特点

项目扩展建议

总结

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