Linux系统配置指南：边缘网关与物联网网关开发

1. 系统选择与安装

推荐Linux发行版

• Ubuntu Server LTS (20.04/22.04)：稳定且社区支持完善
• Debian：轻量级，适合资源受限设备
• Yocto Project：为嵌入式设备定制Linux
• Raspberry Pi OS：针对树莓派优化

最小化安装建议

# 安装最小化系统后添加必要组件
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install -y build-essential git curl wget vim net-tools

2. 网络配置优化

静态IP设置

# 编辑网络配置文件（根据发行版不同路径可能不同）
sudo vim /etc/netplan/01-netcfg.yaml

# 示例配置
network:
  version: 2
  ethernet:
    eth0:
      dhcp4: no
      addresses: [192.168.1.100/24]
      gateway4: 192.168.1.1
      nameservers:
        addresses: [8.8.8.8, 8.8.4.4]

防火墙配置

# 安装ufw
sudo apt install -y ufw

# 基本规则
sudo ufw default deny incoming
sudo ufw default allow outgoing
sudo ufw allow ssh
sudo ufw allow 1883/tcp  # MQTT
sudo ufw allow 8883/tcp  # MQTT over SSL
sudo ufw enable

3. 开发环境配置

安装必要工具

# 通用开发工具
sudo apt install -y python3-pip python3-venv cmake automake libtool

# 物联网相关
sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients  # MQTT broker
sudo apt install -y redis-server  # 轻量级数据库

Docker安装（可选）

# 安装Docker
curl -fsSL https://get.docker.com | sh
sudo usermod -aG docker $USER

# 安装Docker Compose
sudo apt install -y docker-compose-plugin

4. 边缘计算框架

安装KubeEdge（Kubernetes边缘计算）

# 安装kubectl
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
sudo install -o root -g root -m 0755 kubectl /usr/local/bin/kubectl

# 安装KubeEdge
curl -L https://github.com/kubeedge/kubeedge/releases/download/v1.12.0/keadm-v1.12.0-linux-amd64.tar.gz | tar -xz
sudo cp keadm-v1.12.0-linux-amd64/keadm /usr/local/bin/

安装EdgeX Foundry（边缘物联网平台）

# 使用Docker Compose安装
git clone https://github.com/edgexfoundry/edgex-compose.git
cd edgex-compose
git checkout main
docker compose -f docker-compose-no-secty.yml up -d

5. 协议支持

MQTT支持

# 安装Eclipse Mosquitto
sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients

# 配置Mosquitto
sudo vim /etc/mosquitto/mosquitto.conf

# 添加以下内容
listener 1883
allow_anonymous true

CoAP支持

# 安装libcoap
sudo apt install -y libcoap2 libcoap2-dev

# 或从源码安装
git clone https://github.com/obgm/libcoap.git
cd libcoap
./autogen.sh
./configure --with-openssl
make
sudo make install

6. 硬件接口配置

GPIO访问（树莓派等）

# 安装必要库
sudo apt install -y python3-gpiozero python3-rpi.gpio

# 或使用WiringPi
git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi
cd WiringPi
./build

USB设备权限

# 添加用户到dialout组访问串口
sudo usermod -a -G dialout $USER

# 创建udev规则
sudo vim /etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules

# 添加以下内容（示例）
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="0403", ATTRS{idProduct}=="6001", GROUP="dialout", MODE="0666"

7. 安全加固

基本安全措施

# 禁用root SSH登录
sudo sed -i 's/PermitRootLogin yes/PermitRootLogin no/' /etc/ssh/sshd_config

# 更改SSH端口
sudo sed -i 's/#Port 22/Port 2222/' /etc/ssh/sshd_config

# 重启SSH服务
sudo systemctl restart sshd

# 安装fail2ban防止暴力破解
sudo apt install -y fail2ban
sudo systemctl enable fail2ban
sudo systemctl start fail2ban

定期更新

# 设置自动安全更新
sudo apt install -y unattended-upgrades
sudo dpkg-reconfigure -plow unattended-upgrades

8. 监控与日志

系统监控

# 安装Prometheus Node Exporter
wget https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v1.3.1/node_exporter-1.3.1.linux-amd64.tar.gz
tar xvfz node_exporter-*.tar.gz
cd node_exporter-*
./node_exporter &

日志管理

# 安装logrotate
sudo apt install -y logrotate

# 配置自定义日志轮转
sudo vim /etc/logrotate.d/myapp

# 示例配置
/var/log/myapp/*.log {
    daily
    missingok
    rotate 7
    compress
    delaycompress
    notifempty
    create 0640 root adm
    sharedscripts
    postrotate
        /usr/bin/systemctl restart myapp >/dev/null
    endscript
}

9. 性能优化

内核参数调整

# 编辑sysctl.conf
sudo vim /etc/sysctl.conf

# 添加以下优化参数
net.core.rmem_max=4194304
net.core.wmem_max=4194304
net.ipv4.tcp_keepalive_time=600
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=60
net.ipv4.tcp_keepalive_probes=3

# 应用更改
sudo sysctl -p

服务管理

# 禁用不必要的服务
sudo systemctl disable bluetooth.service
sudo systemctl disable avahi-daemon.service
sudo systemctl disable cups.service

10. 开发工具链

交叉编译工具链

# 安装ARM交叉编译工具链
sudo apt install -y gcc-arm-linux-gnueabihf g++-arm-linux-gnueabihf

# 或者安装更完整的工具链
wget https://developer.arm.com/-/media/Files/downloads/gnu-a/10.3-2021.07/binrel/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz
tar xf gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz

容器化开发环境

# 示例Dockerfile
FROM ubuntu:22.04

RUN apt update && apt install -y \
    build-essential \
    git \
    cmake \
    python3 \
    python3-pip \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

RUN pip3 install paho-mqtt requests

通过以上配置，您的Linux系统将具备完整的边缘网关和物联网网关开发能力，支持从设备接入到边缘计算的全套功能开发。