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基于Padavan路由器系统的远程网络唤醒(WOL)工具开发

目录

  1. 需求
  2. 准备工作
  3. 基本思路
  4. 编写服务端
  5. 编写客户端
  6. 测试效果
  7. 遇到的问题

需求

由于有时需要远程家里的电脑所以是24小时待机的, 然而大部分时间其实都是用不上的, 后来发现家里电费居高不下跟电脑有很大的关系, 财库已空的我决定设置一套网络唤醒

首先, 需要购买专用的唤醒设备例如网卡, 开关, 支持WOL的路由器之类的就不考虑了, 家里也没有多余的设备, 于是打算给路由器刷第三方系统之后由路由器来唤醒, 我的路由器是小米的AC2100, 刷了Padavan, 刷完后自带两个内网管理插件

  • DDNS插件: 因为申请不到公网IP, 所以用不了
  • Zerotier内网穿透插件: 配置后家里的网络连不上Zerotier服务, 查了一下说是被某些运营商屏蔽了(无语), 所以也用不了

虽然可以考虑刷支持其他内网穿透工具的固件, 但不想一个一个试, 且免费的内网穿透稳定性和速率通常都不太行, 最终决定自行编写一个WOL程序放到路由器执行

准备工作

  1. 一台支持运行三方程序的路由器, OpenWRT或Padavan等. 在路由器「DHCP」管理页中为需要唤醒的电脑设置固定IP

  2. 电脑设置启用网络唤醒. 如何设置网络唤醒? 以我的设备为例:
    主板「B460M AORUS ELITE (rev. 1.0) 」默认开启了网络唤醒, 无需修改任何设置.
    网卡「Intel(R) Ethernet Connection (12) I219-V」设置如下:

    • 关闭「以太网节能」, 可以解决关机时间过长后无法唤醒的问题, 其他唤醒相关设置均已默认开启, 无需改动
      1219v
      1219v

  3. 测试效果. 反复关机测试并不方便, 我们可以下载网络调试助手(NetAssist)在开机状态下模拟接收

    • 协议类型选UDP
    • 本机主机地址填本机IP地址 (例: 192.168.1.123)
    • 端口填9, 因为魔术包是通过9端口收发的

    当收到数据包时就会展示在右侧

    NetAssist
    NetAssist
    然后可以在手机上微信搜索小程序「网络唤醒WakeOnLan」, 确保手机与电脑出于同一个网络, 如下图所示填写真实IP和MAC
    测试效果
    测试效果
    点击「唤醒WakeUp」即可看到电脑收到数据包了, 收包没有问题后可以关闭电脑测试

  4. 一台云服务器 (我这里用的是 神秘哥们 的服务器, 再次感谢 神秘哥们 的免费赞助)

    没有云服务器? 也可以, 例如在代码托管网站上传一个文本文件, 编写的程序去请求这个文件并解析内容, 0代表不需要开机, 1代表需要. 需要开机的时候登录托管网站修改内容即可

  5. 搭建开发环境. 我的路由器是MIPS架构处理器, 需要搭建MIPS交叉编译环境, 其他架构自行查阅资料

基本思路

由于开机需求对时效性要求并不高, 所以程序周期执行即可, 由以下三部分组成:

方案
方案

  1. 服务端: 即云服务器上运行的HTTP服务, 提供两个接口
    • 接收命令: 接收来自控制端的命令
    • 查询命令: 提供查询最新的命令的接口给客户端
  2. 客户端: 运行在路由器上, 由crontab周期执行, 需要开机时唤醒电脑, Padavan可以在管理页面直接设置crontab, 如图所示, 填写 */1 * * * * /var/wol 表示每隔一分钟执行 /var 目录下的「wol」程序
    crontab
    crontab

据说路由器重启后crontab会失效, 相关帖子: 关于padavan的crontab, 如果不放心的话, 配置好crontab后在图示位置点击「提交」即可

storage
storage

  1. 控制端: 由于接收命令是HTTP接口, 所以控制端可以用任何实现, 本文不提供实现, 仅通过curl命令执行

编写服务端

服务端业务简单, 综合开发速度和服务器资源采用Go语言开发, 新建wol-server项目, 添加main.go, 完整代码如下:

package main

import "fmt"
import "net/http"

var wol = 0

func main() {
	http.HandleFunc("/command/wol/push", PushCommand)
	http.HandleFunc("/command/wol/fetch", FetchCommand)
	http.ListenAndServe(":9080", nil)
}

func FetchCommand(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "%v", wol)
	wol = 0
}

func PushCommand(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	if r.Method != http.MethodPut {
		http.Error(w, "0", http.StatusMethodNotAllowed)
		return
	}
	wol = 1
	fmt.Fprintf(w, "%v", wol)
}

代码很少简单说明一下

  • 在9080端口开启HTTP服务, 暴露两个接口/command/wol/push和/command/wol/fetch, 分别对应实现PushCommand和PushCommand
  • PushCommand将由控制端调用, 为避免在浏览器误操作限制了一下请求方式只能为PUT, 收到请求后会将开机标识wol设置为1
  • FetchCommand将由路由器调用, 收到请求后会首先返回开机标识wol, 然后把wol再次设置为0, 避免重复触发

云服务器是Linux 64位系统, 而开发环境是Windows 64, 我们需要交叉编译为Liunx的可执行文件

  1. 在PowerShell中执行$Env:GOOS="linux"命令将目标系统设置为Linux
  2. 在开发工具终端中进入项目目录, 执行go build编译得到wol-server可执行文件
    build
    build
  3. 复制wol-server到Linux中并执行./wol-server启动服务
  4. 在CMD中执行命令curl http://服务器IP:9080/command/wol/fetch预览效果

preview1
preview1

参考资料: GO的交叉编译

编写路由器客户端

路由器容量和内存都很小, 所以客户端程序使用C来实现, 由于我刷入的Padavan系统支持curl命令, 所以网络请求的部分直接调用curl, 若想通过HTTP实现, 可以参考文章: 如何使用C语言实现HTTP请求

创建CMake项目wol-client并添加源文件wol.c, 本文假设需要唤醒的电脑IP及MAC如下:
IP 192.168.1.123
MAC AA:BB:CC:DD:EE:FF

  1. 使用ping命令检测电脑是否在线
    因为程序每分钟会被执行一次, 我们可以通过函数popen()去调用ping命令来判断电脑是否在线, 当电脑在线的时候就没有必要从服务器查询开机命令了
FILE* file = popen("ping -c 1 -W 1 192.168.1.123 | grep -c \"100% packet loss\"", "r");

解释一下各项参数

  • -c 表示ping的次数, 这里我们只ping一次
  • -W 表示等待回复的超时时间, Linux上单位为秒, 这里设定成1秒, 因为局域网内在线的机器通常一秒内都能回复
  • gerp 的 -c 表示只打印找到目标文本的行号, 这里我们使用gerp查找「100% packet loss」这段字符, 如果目标不在线, 那么行号会等于1, 反之行号等于0

提示: 也可以通过system()函数调用命令, 在命令中配合 > 将输出结果存入文本文件, 然后再读取文件内容即可

  1. 读取命令执行结果
char cmd_value = getc(file);
pclose(file);
  • getc()读取文件的第一个字符, 在上面ping命令中读取到的结果只会是0或1
  1. 使用curl命令查询服务端数据, 同样将结果存入文件, 再次读取文件内容判断是否需要开机
file = popen("curl http://服务器IP:9080/command/wol/fetch", "r");
  1. 实现发送魔术包函数, 并通过UDP发送, 唤醒电脑
/// <summary>
/// UDP方式发送魔术包
/// </summary>
/// <param name="mac">网卡的物理地址, 格式 XX:XX:XX:XX:XX:XX</param>
/// <param name="ip">局域网内的IP地址, 格式 XXX.XXX.XXX.XXX</param>
/// <returns></returns>
int send_magic_pack(const char* mac, const char* ip)
{
    int ret = -1;
    int send_length = -1;
    unsigned char packet[102] = { 0 };
    struct sockaddr_in addr;
    int sockfd, i, j, option_value = 1;
    unsigned char mactohex[6] = { 0 };

    sscanf(mac, "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x",
        (unsigned int*)&mactohex[0],
        (unsigned int*)&mactohex[1],
        (unsigned int*)&mactohex[2],
        (unsigned int*)&mactohex[3],
        (unsigned int*)&mactohex[4],
        (unsigned int*)&mactohex[5]);

    //构建magic packet
    for (i = 0; i < 6; i++) { //6对“FF”前缀
        packet[i] = 0xFF;
    }
    for (i = 1; i < 17; i++) { //目标计算机的MAC地址，重复16次
        for (j = 0; j < 6; j++) {
            packet[i * 6 + j] = mactohex[j];
        }
    }

    //UDP
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    //广播
    ret = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &option_value, sizeof(option_value));
    if (ret < 0) {
        //printf("set socket opt failed, errno=%d\n", errno);
        close(sockfd);
        return ret;
    }

    memset((void*)&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(9);
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);//UDP广播地址

    //发送广播
    send_length = sendto(sockfd, packet, sizeof(packet), 0, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    close(sockfd);
    return ret;
}

之后在mian()函数中调用即可. 参考资料: 魔术包和C语言实现

其他部分完整代码如下

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

int send_magic_pack(const char* mac, const char* ip);

int main(int argc, char *argv[])
{
    //使用ping命令检测目标主机是否存在, -c 1 只ping一次, -W 1 超时时间1秒, gerp查找ping结果中100% packet loss字符, -c 只显示找到的行号
    FILE* file = popen("ping -c 1 -W 1 192.168.1.123 | grep -c \"100% packet loss\"", "r");
    char cmd_value = getc(file);
    pclose(file);
    if (cmd_value == '0')
    {
        puts("目标主机在线, 无需唤醒");
        return 0;
    }

    file = popen("curl http://服务器IP:9080/command/wol/fetch", "r");
    cmd_value = getc(file);
    pclose(file);
    if (cmd_value == '0')
    {
        puts("当前无开机命令");
        return 0;		//命令标记=0说明不需要开机
    }

    puts("收到开机命令, 执行开机...");
    int ret = send_magic_pack("AA:BB:CC:DD:EE:FF", "192.168.1.255");
    if (ret == 0)
        puts("唤醒包已发送");
    return 0;
}

注意: 函数send_magic_pack()目标IP参数可以是192.168.1.123, 但我这里传广播地址 192.168.1.255, 原因见后文

  1. 编译
    在Linux中导航到源文件所在目录, 执行命令mipsel-linux-gnu-gcc wol.c -o wol -static, 得到可执行文件wol

注意: 执行mipsel-linux-gnu-gcc命令需要先搭建MIPS架构交叉编译环境

测试效果

全部编写好后, 将服务端发布到云服务器上并启动. 客户端可以通过WinSCP复制到路由器/var目录并配置好crontab (方法参考上文). 然后关闭电脑

此时用另一台电脑打开CMD, 输入curl -X PUT http://服务器IP:9080/command/wol/push, 正常的话就可以看到电脑在一分钟内启动了

如果此时没有另一台电脑, 也可以用手机打开终端(Android), 或者其他任意能够以PUT方式发送HTTP请求到服务器的也是一样的

遇到的问题

关机时间久了(大于1分钟)之后无法唤醒
可能的原因如下:

  1. 网卡没有禁用节能, 例如我的网卡需要关闭「以太网节能」, 参考上文. 另外我的路由器没有开启APR绑定, 在路由器管理页设置「APR绑定」或许也能解决
  2. UDP发送的IP地址不对, 例如开始的时候发送包的目标IP是192.168.1.123, 刚关机可以唤醒, 但几分钟后就无法唤醒了, 后改成192.168.1.255后唤醒成功, 区别在于后者是广播地址, 关于广播的详细介绍可参考: UDP广播

还有一个很奇怪的现象, 当时用自己编写的程序(以下简称WOL), 对比微信小程序「网络唤醒WakeOnLan」(以下简称小程序) 进行测试

刚关机几分钟内, 通过小程序以及WOL都能够唤醒电脑. 当关机几分钟后, 使用小程序能够唤醒成功, 但是通过WOL就不能. 使用网络调试助手对比过两者发送的魔术包数据是完全一致的.

后来将WOL发送的目标IP地址改成广播地址192.168.1.255之后就可以唤醒了, 但作为对比的小程序不论填192.168.1.123还是192.168.1.255还是255.255.255.255都可以唤醒, 推测可能还是因为没有设置「APR绑定」, 释放了IP, 而小程序有做特殊处理, 发送的也是广播IP