ラズパイ4にraspbian busterをセットアップ

記事を書く動機

ラズパイ用のSDカード作成手順について、Windows前提の情報は多いが、Linuxでの手順があまり無いため（Linux使いにとっては簡単だから・・？）。ついでに、OS起動後のセットアップについてもまとめる。
※参考：Raspberry Pi セットアップ(書き込み～SSH設定まで)

Linuxでセットアップ作業するメリットは
* Windowsより簡単
* ext4フォーマットできる

使用モデル

Raspberry Pi 4 Model B (RAM 4GB)

必要なS/W、H/Wの入手

1. 必要なハードウェア
   機器類はアマゾンでポチって入手する。合計13000円くらい。

   • ラズパイ4本体
     これがないと始まらない。
     本体＋SDカード(プリインストール)をセット購入すると、準備の手間が省けておすすめ。
     
   • 本体ケース
     これは任意。ただ、個人的にはケースなしはあり得ない…と思う。
     基盤むき出しは怖いわ…
     
   • microHDMIとHDML変換アダプタ
     ラズパイ3は一般的(?)なHDMIポートがあったが、ラズパイ4はmicroHDMIポートしかない。
     そのため変換アダプタがないとディスプレイに表示ができない。
     microHDMIって主流になってくるんかな・・？あまり見かけないけど…
     
   • HDMIケーブル
     ssh設定するまでディスプレイが必要なので用意しておく。
     
   • microSDカード
     ラズパイ４のmicroSDは2TBまで認識可能。今回は64GBにした。
     SDカードの書き込み可能回数は500～1000回程度らしいので、寿命とお財布事情を考慮して決めればよい。
     
   • microsd usb カードリーダー
     USB接続でmicroSDの読み書きをするときに使用。
     プリインストールされたSDカードを購入している場合は不要。しかし、トラブル等でOS再インストールする場合に欲しくなるので持っておいたほうがよい。
     

2. 必要なソフトウェア
   fat32formaterとdd for Windowsは、Linuxでセットアップする場合は不要。Windowsでセットアップする場合は用意する。

   • raspbian
     ラズパイ用のOS。NOOBS(raspbianのインストーラ)とraspbianがあるが、raspbianを直で入れる方が早いためraspbianをダウンロードする。見出しのリンクは海外サイトのため、国内ミラーサイトから同じバージョンを探してダウンロードするとよい（さくさくダウンロードできる）。
     
     • 19/12/26時点の最新版
       2019-09-26-raspbian-buster.zip　2019-09-26　10:36　1.1G
       
   • fat32formater
     SDカードのフォーマット用ソフト。
     容量が32GB以下の場合は、Windows10標準機能でフォーマットできるかもしれない（未確認）。
     ライセンスはGPL。商用利用可。ソース公開なしにしたい場合もBSD＋ライセンス料で対応している。著作権者はRidgecrop Consultants Ltd.　
     一応「気に入ったらdonateよろ！」って書いてあるが、ユーザとして使う分には気にしなくてよさげ。
     
   • dd for Windows
     ブロック単位でファイルをコピーするソフト。SDカードへのファイル書き込みに使用する。
     ライセンスは無料、無保証、業務利用可。著作権者はシリコンリナックス（株）
     

OS起動までの手順

usbカードリーダーにmicroSDを入れてPCにさす。
以下、Linuxでセットアップするときの手順。参考までにWindowsでのセットアップ方法もメモしておく。

Linxuでセットアップする場合

SDカードが/dev/sdgで認識されている場合を例にする。
下記コマンドでフォーマットする。

$ mkfs.ext4 /dev/sdg1

SDカードデバイスをアンマウント状態にして、下記コマンドでOS(raspbian)をSDカードに焼く。

$ sudo dd if=2019-09-26-raspbian-buster.img of=/dev/sdg bs=4M

書き込み終了後、アンマウントする

$ sudo umount /dev/sdg

ラズパイ本体にSDカードを刺して電源ON。デフォルトは自動ログインの設定になっているため、デスクトップが表示されれば成功。デフォルトのユーザ・パスワードは下記。
* 初期ユーザー名：pi
* 初期パスワード：raspberry

起動後、wifi設定、ホスト名、パスワード変更、ロケールなどの変更ウィンドウが出てくるため、最低限の設定はここで対話的に実行できる。

Windwosでセットアップする場合

fat32formaterを実行し、SDカードをFATでフォーマットする。fat32formaterは32GB以上でもFATフォーマット可能(らしい)。
※注意点：exFATではなくFATとすること

WindowsだとFAT(FAT32)でしかフォーマットできない様子。
ext4と違い、SDカードをWindowsから読めるというメリットはあるかも？

OSをSDカードに焼くときは、DD for Windowsを用いる。
ラズパイ本体にSDカードを刺して以降は、上述のLinuxの場合と同じ。

リモート作業の準備

• 設定変更
  色々変更したい場合は下記コマンドを実行。

  $ sudo raspi-config
  

  ホスト名変更などの他、overclock設定とかもあるっぽいので、そのうち試してみたい。また、raspi-configのソースをみると、コマンドライン実行できるようなので、自動構成スクリプトみたいなものが作れそう。

• sshの有効化
  左上のラズパイアイコンをクリックし、設定からsshを有効化する。
  ラズパイ3ではルート直下にsshファイルを作るとsshが有効化されたが、そちらは未確認。
  同じ方法で有効化される場合、下記コマンドを実行で有効化できる。

  $ touch /ssh
  

• ホスト鍵の更新

  $ sudo rm -v /etc/ssh/ssh_host*
  $ sudo dpkg-reconfigure openssh-server
  

• ファイアーウォールの導入
  インストール

  $ sudo apt install ufw
  

  有効化

  $ sudo ufw enable
  

  ssh用にポート22番を解放。特定のサブネットに属する接続だけ開放する。

  $ sudo ufw allow from 192.168.0.0/24 to any port 22
  

  確認

  $ sudo ufw status
  Status: active
  To                         Action      From
  --                         ------      ----
  22                         ALLOW       192.168.0.0/24
  

• sshで接続可能か確認

  $ ssh pi@＜ホスト名 or IPアドレス＞
  

aptリポジトリを変更

デフォルトはraspbian.raspberrypi.orgとなっており、適当な場所にリダイレクトされる。海外サーバだと通信が遅いため、ラズパイのミラーリポジトリを参考にして国内サーバへ設定を変更する。
以下、JAIST(北陸先端科学技術大学院大学)サーバへの変更例

$ sudo sed -ie "s/raspbian.raspberrypi.org/ftp.jaist.ac.jp/g" /etc/apt/sources.list

ベースOSのアップデート

1. 現在のバージョンを確認

   $ uname -a
   Linux pisrv 4.19.75-v7l+ #1270 SMP Tue Sep 24 18:51:41 BST 2019 armv7l GNU/Linux 
   

2. いろいろアップグレード
   1時間くらいかかる。

   $ sudo apt update
   $ sudo apt upgrade
   $ sudo apt dist-upgrade
   $ sudo rpi-update  # ファームウェア
   

3. 再起動してバージョンを確認

   $ reboot
   $ uname -a
   

自動アップデート設定

セキュリティアップデートの自動更新を行うための設定。
まず下記パッケージをインストール。

$ sudo apt install unattended-upgrades

/etc/apt/apt.conf.d/50unattended-upgradesを開き、Origin-Pattern以下のSecurityがコメントになっていないことを確認する。

Unattended-Upgrade::Origins-Pattern {
    // Codename based matching:
    // This will follow the migration of a release through different
    // archives (e.g. from testing to stable and later oldstable).
    // Software will be the latest available for the named release,
    // but the Debian release itself will not be automatically upgraded.
//      "origin=Debian,codename=${distro_codename}-updates";
//      "origin=Debian,codename=${distro_codename}-proposed-updates";
    "origin=Debian,codename=${distro_codename},label=Debian";
    "origin=Debian,codename=${distro_codename},label=Debian-Security";  # これ

以下コマンドで有効化する

$ sudo dpkg-reconfigure -plow unattended-upgrades

アップデートログは/var/log/unattended-upgrades/unattended-upgrades.log。

sudoパスワード

デフォルトではsudo実行時にパスワードなしで実行できるようになっている。
/etc/sudoers.d/010_pi-nopasswdにNOPASSWDの設定がされている。ファイルごと消せばOK。

$ sudo rm /etc/sudoers.d/010_pi-nopasswd

参考サイト

• Raspberry Pi 4へOSをインストールする(Raspbian編)
• Raspberry Piのアップデート
• CUI（コンソール）を日本語化する方法