基于FastAPI+React+树莓派的产线数据系统连接故障求助

系统规格 #

• 处理器：13代i5
• 内存：16GB
• 固态硬盘：NVMe 500GB
• 操作系统：Windows Home
• 树莓派：Pi4 8GB（共16台）

系统架构与功能说明 #

Windows主机部署FastAPI后端与React前端，React通过FastAPI完成CRUD操作，用于存储工厂生产线的各班次日产量数据。
每条产线的树莓派负责两项核心工作：

1. 对接设备，通过FastAPI接口向服务器上报产量数据
2. 运行pywebview脚本加载React页面，在显示屏展示产量、目标产量、差额等信息

树莓派展示脚本代码 #

import webview
import requests
import threading
import time

# Define the URL to load on success
success_url = 'http://172.17.17.110:3000/line/12'

# Define the path to the error HTML file
error_html_content = """
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Connection Error</title>
    <style>
        body {
            display: flex;
            justify-content: center;
            align-items: center;
            height: 100vh;
            margin: 0;
            background-color: #f8f8f8;
            font-family: Arial, sans-serif;
        }
        .error-message {
            font-size: 48px;
            color: #ff0000;
            text-align: center;
        }
    </style>
</head>
<body>
    <div class="error-message">Connection Error</div>
</body>
</html>
"""

# Define the health check API URL
health_check_url = 'http://172.17.17.110:8000/healthz'

# Time interval (in seconds) between health checks
check_interval = 5

request_timeout = 5

def load_error_html(window):
    window.evaluate_js(f'document.documentElement.innerHTML = `{error_html_content}`')

def health_check(window):
    first_success = False
    while True:
        print("FIRST SUCCESS", first_success)
        try:
            response = requests.get(health_check_url, timeout=request_timeout)
            print("RESPONSE", response)
            if response.status_code == 200:
                if not first_success:
                    # Load the success URL in the webview window
                    window.load_url(success_url)
                    first_success = True
            else:
                if first_success:
                    # If the health check fails, load the error HTML
                    load_error_html(window)
                    first_success = False
        except requests.RequestException:
            print("REQUEST EXCEPTION")
            if first_success:
                load_error_html(window)
                first_success = False
        except requests.Timeout:
            print("TIMEOUT EXCEPTION")
            if first_success:
                # If there is an exception, load the error HTML
                load_error_html(window)
                fisrt_success = False

        # Wait for the specified interval before checking again
        time.sleep(check_interval) 
def create_window():
    # Create an initial window with the error HTML
    window = webview.create_window(title='IILMS',
                               html=error_html_content,
                               width=1920, height=1080, fullscreen=True,
                               resizable=False, text_select=False)


    # Start the health check in a background thread
    threading.Thread(target=health_check, args=(window,), daemon=True).start()

    # Start the webview
    webview.start()

if __name__ == '__main__':
    create_window()

开机自启动配置 #

• Windows主机：
  • FastAPI：通过CMD执行uvicorn main:app --host 0.0.0.0 --port 8000，开机自动启动
  • React：通过CMD执行npm start --host 0.0.0.0，开机自动启动
• 树莓派：
  • 上述pywebview展示脚本开机自动运行
  • 后台运行另一脚本，监听GPIO引脚并向FastAPI上报数据

网络拓扑 #

16台树莓派通过网线接入交换机，交换机连接WiFi路由器，Windows服务器通过网线直接连接路由器；曾尝试将交换机直接连接服务器，问题未解决。

问题描述 #

1. 有线连接方案下：当同时连接的树莓派超过7台时，树莓派的pywebview脚本会显示连接错误页面
2. 原WiFi方案问题：树莓派通过2.4GHz WiFi中继器连接主路由器时，会出现自动断开且无法重连的情况，但手机、笔记本等设备可正常连接中继器

故障排查方向 #

1. Windows系统连接数限制排查 #

Windows Home版本默认存在TCP连接数限制，当并发连接数超过阈值时会拒绝新连接：

• 查看当前端口连接数：打开CMD执行netstat -ano | findstr ":8000" | findstr "ESTABLISHED"，统计连接数；同时检查:3000端口的连接数
• 修改系统连接数限制：通过注册表编辑器修改HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters下的MaxUserPort（建议设为65534）和TcpTimedWaitDelay（建议设为30），修改后重启系统

2. 服务并发处理能力排查 #

• FastAPI默认单进程单线程，并发请求过多会导致响应失败：修改启动命令为多进程模式uvicorn main:app --host 0.0.0.0 --port 8000 --workers 4
• React开发服务器（npm start）性能有限，生产环境建议构建静态文件后用Nginx等web服务器托管，替换当前启动方式

3. 网络设备瓶颈排查 #

• 确认交换机、路由器LAN口是否为千兆，百兆设备会因带宽饱和导致连接失败
• 检查路由器是否开启连接数限制，部分家用路由器默认限制并发连接数在10以内
• 逐步增加树莓派连接数量，观察故障触发节点，同时用ping 172.17.17.110测试连通性，查看是否有丢包

4. 树莓派脚本问题修复 #

• 修正脚本拼写错误：fisrt_success = False应为first_success = False，避免超时异常后状态未正确重置
• 增加日志详细度：在health_check函数中记录错误类型（如ConnectionRefusedError、TimeoutError）和请求耗时，便于定位具体失败原因
• 调整超时时间：将request_timeout从5秒延长至10秒，避免网络延迟导致误判

5. IP地址冲突排查 #

检查所有树莓派和服务器的IP地址，确保无重复IP，IP冲突会导致设备无法正常连接服务器

内容的提问来源于stack exchange，提问作者akdgamer