樹莓派上使用 Pipenv 的注意事項與實用指南

在樹莓派（Raspberry Pi）上進行 Python 開發時，管理虛擬環境和套件依賴是不可或缺的一環。pipenv 是一個強大的工具，結合了虛擬環境管理與套件依賴管理功能，非常適合用於專案開發。然而，由於樹莓派的硬體限制與架構特性（ARM），在使用 pipenv 時需要特別注意一些細節。本文將針對在 Raspberry Pi OS 64-bit 環境下使用 pipenv 的安裝、設定與注意事項進行詳細說明，幫助您順利完成開發工作。

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1. 安裝與初始設定

在樹莓派上安裝 pipenv 非常簡單，但為了讓後續管理更方便，建議進行一些環境變數的設定。以下是具體步驟：

# 安裝 pipenv
sudo apt install pipenv

# 設定環境變數 PIPENV_VENV_IN_PROJECT，讓虛擬環境建立在專案目錄下
echo 'export PIPENV_VENV_IN_PROJECT=1' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

說明：設定 PIPENV_VENV_IN_PROJECT=1 會讓虛擬環境建立在專案目錄下的 .venv 資料夾中，這樣在管理多個專案時會更加直觀與方便。預設情況下，虛擬環境會建立在 ~/.local/share/virtualenvs/，可能導致管理上的混亂。

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2. 重要注意事項

在使用 pipenv 時，樹莓派的硬體限制與系統特性需要特別留意。以下是幾個關鍵點與建議：

2.1 虛擬環境位置

• 設定位置：如前所述，建議設定 PIPENV_VENV_IN_PROJECT=1，讓虛擬環境位於專案目錄下。
• 預設位置：若未設定，虛擬環境會位於 ~/.local/share/virtualenvs/，不利於專案管理。
• 好處：在專案目錄下建立虛擬環境，特別適合需要在多個專案間切換的情況。

2.2 效能考量

• 樹莓派的硬體效能相對較低，首次建立虛擬環境或安裝套件時可能需要較長時間。
• 安裝大型套件時，速度會比一般電腦慢很多，建議耐心等待，避免中斷安裝過程。

2.3 記憶體與資源使用

• 記憶體限制：樹莓派的記憶體有限，安裝過多套件可能導致系統資源不足。建議適量安裝必要套件。

• 清理多餘套件：可以使用以下指令清理未使用的套件，釋放資源：

  pipenv clean
  

• 磁碟空間檢查：在安裝大型套件前，建議檢查可用空間：

  df -h
  

2.4 版本相容性

• ARM 架構支援：部分 Python 套件可能不支援樹莓派的 ARM 架構，或需要額外編譯才能安裝。安裝前建議確認套件相容性。

• 錯誤處理：若遇到安裝錯誤，可嘗試以下方法：

  pipenv --rm  # 移除虛擬環境
  pipenv install --skip-lock  # 重新安裝並跳過鎖定檔案
  

2.5 Python 版本指定

• 樹莓派上可能有多個 Python 版本，建議明確指定版本以避免相容性問題：

  pipenv --python 3.9  # 指定使用 Python 3.9
  

2.6 備份與專案管理

• 保存依賴資訊：請務必保存 Pipfile 和 Pipfile.lock 檔案，這兩個檔案記錄了專案的套件依賴資訊，方便日後還原或分享。
• 版本控制：若使用 Git，建議將這兩個檔案納入版本控制中。

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3. 常用指令一覽

以下是在專案目錄下常用的 pipenv 指令，幫助您快速上手：

# 建立新的虛擬環境
pipenv install

# 指定 Python 版本建立虛擬環境
pipenv --python 3.9

# 啟動虛擬環境
pipenv shell

# 安裝特定套件
pipenv install package_name

# 安裝開發環境專用套件
pipenv install --dev package_name

# 查看套件依賴關係圖
pipenv graph

# 離開虛擬環境
exit  # 或使用 Ctrl + D

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4. 開發流程建議

為了讓開發過程更加順暢，以下是針對新專案與既有專案的建議流程：

4.1 建立新專案

# 建立專案資料夾並進入
mkdir project_name
cd project_name

# 初始化虛擬環境
pipenv install

4.2 從既有專案複製

# 複製專案並進入
git clone <repository>
cd <repository>

# 根據 Pipfile 安裝依賴
pipenv install

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5. 學習心智圖

為了幫助您更系統化地學習與掌握在樹莓派上使用 pipenv 的知識，我整理了一份簡單的心智圖，方便您快速回顧重點：

  graph LR
    A[樹莓派 Pipenv 使用] --> B[安裝與設定]
    A --> C[注意事項]
    A --> D[常用指令]
    A --> E[開發流程]

    B --> B1[安裝 pipenv]
    B --> B2[設定環境變數]
    B2 --> B2a[PIPENV_VENV_IN_PROJECT=1]

    C --> C1[虛擬環境位置]
    C --> C2[效能考量]
    C --> C3[記憶體與資源]
    C --> C4[版本相容性]
    C --> C5[Python 版本指定]
    C --> C6[備份與管理]
    C3 --> C3a[清理套件: pipenv clean]
    C4 --> C4a[ARM 架構支援]
    C6 --> C6a[Pipfile 與 Pipfile.lock]

    D --> D1[建立環境: pipenv install]
    D --> D2[啟動環境: pipenv shell]
    D --> D3[安裝套件: pipenv install package]
    D --> D4[查看依賴: pipenv graph]
    D --> D5[離開環境: exit]

    E --> E1[新專案流程]
    E --> E2[既有專案流程]

結語

在樹莓派上使用 pipenv 管理 Python 專案是一個非常實用的方法，但由於硬體限制與架構特性，需要特別注意效能、資源使用與套件相容性等問題。希望本文提供的安裝指南、注意事項與實用指令能幫助您更順暢地進行開發。

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參考來源

• Pipenv 官方文件
• Raspberry Pi 官方網站