Raspberry Pi – descobrindo IP para acesso headless

A Raspberry Pi, conhecidíssima plataforma computacional, tornou-se um coringa das aplicações que exigem o uso de um sistema operacional. Podendo ser utilizada com monitores HDMI, VGA, controlando displays LCD ou até mesmo em modo headless, o leque possível de aplicação desta plataforma é gigantesco. Em termos de consumo energético e cabeamento, sem dúvida operá-la em modo headless (seja por VNC ou via SSH) é a melhor opção. E é justamente sobre como descobrir o IP da Raspberry Pi a qualquer momento (para acesso headless) de que esse artigo se trata.

Conectividade à rede: IP fixo ou dinâmico?

Quando se trata em operação headless, é fundamental se descobrir o endereço da placa na rede (IP). Neste ponto, nos deparamos com três possibilidades:

1. Fixar um IP à placa
2. Comunicar através de hostname
3. Utilizar IP dinâmico (DHCP)

Quanto à fixar um IP, não é uma solução muito interessante. Motivo: se ao entrar na rede já existir algum dispositivo com o IP desejado, problemas acontecerão. Dessa forma, esta ideia é válida desde que toda a rede esteja endereçada em faixas bem definidas, algo que pode ser impossível em alguns dispositivos que não permitam fixar o IP.

Já quanto a se comunicar via hostname, esta é uma boa ideia, mas não pode ser tão simples assim configurar um hostname válido para toda sua rede. Além disso, se existirem dois hostnames iguais na rede, problemas acontecerão (similar à situação de dois IPs idênticos em uma rede).

Portanto, resta-nos utilizar IP dinâmico / DHCP. Desta forma, basicamente nada é preciso além de se informar a rede desejada para se conectar e a senha. Portanto, a garantia de não haver IPs duplicados ficará sob responsabilidade do roteador. Resumindo: a opção “menos traumática” seria utilizar IP dinâmico.

Ok, mas como saber qual o IP da Raspberry Pi (“de fora” / sem estar em um terminal do sistema operacional da placa)?

Aí é que entra o assunto desde artigo. Aqui, irei mostrar uma solução simples para tal.

A ideia é simples: acessar diretamente a Raspberry Pi (diretamente = com um monitor, teclado e mouse, enfim, como um computador comum) e fazer um script em Python capaz de mandar, via MQTT, o seu IP na rede local para o broker em um determinado tópico (e fazer com que este script seja executado automaticamente ao final do boot da placa). Em posse do tópico e conectado no broker (usando um client MQTT qualquer, como MQTTLens ou MyMQTT, por exemplo), é possível saber em qualquer momento o IP da Raspberry Pi na rede local e, finalmente, utilizá-lo para acessar a placa via SSH ou VNC (ou seja, em “modo headless”).

Para fazer isso, siga o procedimento abaixo:

1. Acesse a Raspberry Pi como um computador normal (conectar teclado, mouse e monitor à placa). Certifique-se que a Raspberry Pi tem acesso à Internet.
   Instale a biblioteca para se conectar a brokers MQTT com o seguinte comando:

   sudo pip install paho-mqtt

2. Abra o console / terminal e dirija-se a pasta home com o seguinte comando:

   cd ~

   Agora é chegada a hora de criarmos o script. Crie o arquivo de script Python e abra-o no editor nano com o seguinte comando:

   nano MQTTIP.py

3. Cole o conteúdo abaixo no editor.IMPORTANTE: altere o tópico de publish para não ocorrer coincidência com tópico que alguém já esteja usando no broker. Após feito isso, pressione Ctrl + x e confirme o salvamento do arquivo.Observe que o script começa já com um delay de 60 segundos. Este delay existe para que se garanta que o Linux já inicializou por completo (sobretudo quanto à conectividade de rede) antes do script rodar.

   import paho.mqtt.client as mqtt
   import os
   import socket
   import time
   import sys
   
   #definicoes: 
   Broker = "iot.eclipse.org"
   PortaBroker = 1883
   KeepAliveBroker = 10
   TopicoPublish = "MQTTIPRaspPi" #IMPORTANTE: troque este nome para um que lhe seja familiar / unico!!!
   TimeoutConexao = 10
   
   #Callback - conexao ao broker realizada
   def on_connect(client, userdata, flags, rc):
       print("[STATUS] Conectado ao Broker. Resultado de conexao: "+str(rc))
       return
   
   #Callback - mensagem recebida do broker
   def on_message(client, userdata, msg):
   	MensagemRecebida = str(msg.payload)
   	print("[MSG RECEBIDA] Topico: "+msg.topic+" / Mensagem: "+MensagemRecebida)
           return	
   
   #programa principal:
   
   time.sleep(60)  #garante que o linux ja iniciou
   
   #descobre IP:
   s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
   s.connect(("gmail.com",80))
   IPLocal = s.getsockname()[0]
   s.close()
   
   print("[STATUS] Inicializando MQTT...")
   #inicializa MQTT:
   client = mqtt.Client()
   client.on_connect = on_connect
   client.on_message = on_message
   client.connect(Broker, PortaBroker, KeepAliveBroker)
   
   
   
   while True:
   	try:
               	#reporte via MQTT
                   StatusConexaoBroker = client.loop(TimeoutConexao)
   
                   if (StatusConexaoBroker > 0):
                           client.connect(Broker, PortaBroker, KeepAliveBroker)
                   else:
                           StringMQTT = "IP RaspBerry Pi A+: "+IPLocal
                           client.publish(TopicoPublish, StringMQTT)
                                       
   	        time.sleep(5)
   	except KeyboardInterrupt:
   	        print "\nCtrl+C pressionado, encerrando aplicacao e saindo..."
   	        sys.exit(0)

4. Agora é a hora de fazer com que seu script inicie automaticamente assim que a Raspberry Pi bootar. Para isso, acesse o arquivo /etc/rc.local com o seguinte comando:

   sudo nano /etc/rc.local

   E, no arquivo, antes da linha exit(0), adicione a seguinte linha:

   python /home/pi/MQTTIP.py &

   Após feito isso, pressione Ctrl + x e confirme o salvamento do arquivo.
   Pronto! Agora basta reiniciar a Raspberry Pi, usar um client qualquer de MQTT para dar subscribe no tópico escolhido e aguardar a mensagem MQTT contendo o IP da Raspberry Pi na sua rede local! Observe o resultado de um teste que eu fiz (utilizando o client MQTTLens):

Recomendação de lojas para o hardware

Segue abaixo algumas recomendações de lojas para adquirir o hardware envolvido neste projeto:

• Raspberry Pi 4 – 4GB
• Fonte para Raspberry Pi 4

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