死蔵していたRaspberry Piを起動できるようにしBullseyeにアップデートする

1. はじめに

Raspberry Pi 3 Model Bが死蔵状態にあり、これを活用するために、まずは起動できるところまでもっていき、最新のOSを導入します。

2. 用意するもの

• Raspberry Pi 本体
• 2.4A以上供給可能なUSB電源
• 抵抗値の少ない電源供給用USBケーブル
• 下記いずれかの起動メディア
  • microSD(Pi2,3でUSB起動への設定変更をしていない場合と初代では必須)
  • USBメモリ
  • ハードディスクとUSB接続ケース
  • SSDとUSB接続ケース

3. Raspberry Pi 起動メディアの準備

長らく使われていなかったせいでmicroSDカードが装着されていない状態だったので、起動メディアの作成から始めます。

3.1. メディアの種類

Raspberry Piの起動メディアですが、通常はmicroSDです。しかし長期運用を行う場合、書き込み回数に対する耐性の低さから、いつのまにか動作しなくなっている場合がよくあります。このため、起動メディアはUSBメモリやUSB接続のハードディスク、理想的にはUSB接続のSSDにするのがいいと思います。

3.2. メディアは32GBを超えていてもOK

Raspberry Pi Imagerは、VFATフォーマットの上限である32GBを超える容量のメディアも扱えます。起動用にVFAT領域が小さく確保され、残りの領域はすべてext4で確保されます。

microSDやUSBメモリを使用する場合、容量が大きい方が、同じ量のデータ書き込みに対して寿命が向上するかもしれませんが、特定領域だけに書き込みが集中する場合は、容量の大きさが寿命に寄与することはないでしょう。知らんけど。

3.3. USB起動の注意点

• USB接続のHDDケースを使用する場合、電流不足で適切に動作しないことがあります。
• Raspberry Pi 初代はmicroSDからしか起動できません。
• Raspberry Pi 4はファームウェアが正式対応したそうです。

USB MSD boot also requires the firmware from Raspberry Pi OS 2020-08-20 or newer.
https://github.com/raspberrypi/rpi-eeprom/blob/09f77ad9fa8655a28de754640e82ca67aabe6c33/firmware/release-notes.md

• Raspberry Pi 2,3は設定の変更が必要です。私はこちらの記事を参考にさせていただきました。

https://jyn.jp/raspberrypi-usb-only-boot/

4. 起動メディアの作成

以前はNoobsというものを使っていた記憶がありますが、今はRaspberry Pi Imagerのおかげで、ずいぶん楽になりました。メディアを選ばず、消去もできます。

デスクトップ環境は不要なので、CHOOSE OSからRaspberry Pi OS (other)を選択し、Raspberry Pi OS Lite(32-bit)を選択します。64bitないの？と思う方、私もそう思いました。調べるとあるようなので、それを使うことにしました。次の節へどうぞ。

CHOOSE STORAGEからメディアを選択し、WRITEすれば、程なくして起動メディアが作成されます。ダメになったmicroSDや不良セクタの多いHDDなど、メディアに問題がある場合は時間がかかります。その場合は思い切って捨て、新しいものを使いましょう。

4.1. Raspberry Pi OS Lite (64-bit)

Raspberry Pi Imager には表示されませんが、下記サイトに日付別に用意されていますので、最新のzipファイルをダウンロードします。
初代をはじめとしたBroadcom BCM2835採用機種は64bit(arm64)に対応しません。

https://downloads.raspberrypi.org/raspios_lite_arm64/images/

記事作成時点では2021-05-07-raspios-buster-arm64-lite.zipが最新でした。

Raspberry Pi Imagerで扱うことができ、一番下のUse customから起動メディアを作成できます。

5. 起動する前に

初期設定の一部は起動メディアを編集することでも可能です。無線LAN、SSHを有効にできるので、モニタやキーボードをつなぐことなく、LANケーブルがなくても作業ができるため、やることにします。

作成した起動メディアをパソコンから取り外し、再度取り付けると、bootという200MB程の領域が認識されますので、それを開き、設定を加えていきます。

5.1. 無線LANの事前設定

wpa_supplicant.confというファイル名で、UTF-8形式のテキストファイルを作成します。

country=JP
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="SSIDを入力します"
    psk="パスワードを入力します"
}

パスワードは後でハッシュ化しましょう。
wpa_passphraseコマンドが使える環境があれば、ハッシュ化済みのファイルを生成できます。

touch wpa_supplicant.conf
echo 'country=JP' | sudo tee -a wpa_supplicant.conf
echo 'ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev' | sudo tee -a wpa_supplicant.conf
sudo wpa_passphrase "SSIDを入力します" "パスワードを入力します" | sudo tee -a wpa_supplicant.conf

結果を確認し、内容をコピペするか、ファイルをコピーします。

$ cat wpa_supplicant.conf 
country=JP
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
network={
        ssid="SSIDを入力します"
        #psk="パスワードを入力します"
        psk=d16ef9220f4c0ff9a2573b53757e19fad33e45cdf89c731253973c57f83d8706 #ハッシュ化された"パスワードを入力します"
}

5.2. SSHの事前設定

sshというファイル名で、中身がないファイルを作成します。

以上で起動前の設定は終わりです。

6. Raspberry Pi の起動

作成した起動メディアを取り付け、電源を接続し、無事起動するのを待ちます。

私は起動メディアをSSDで作成したのですが、最初の起動で領域の大きさを拡大するらしく、メッセージが表示された後に自動的に再起動されました。しかし、その後うんともすんとも言いません。電源を確認すると、5V400mA程度流れているのですが、SSDを収めたHDDケースのアクセスランプは沈黙したままです。仕方がないので、電源を抜き差ししたところ、無事起動しました。

7. 低電圧対策

起動はするものの低電圧警告が出まくる場合、対策が必要です。

• スイッチサイエンス様の分析(PDF)が参考になります

http://doc.switch-science.com/support/RaspberryPi3/raspi3power.pdf

• ACアダプタは5V2.4A以上、できれば5V3Aのものを使いましょう
• USBケーブルは抵抗値の低いもの(3A対応や急速充電対応などをうたうもの)を使いましょう
• どうしても給電が追い付かない場合はGPIOからの給電を検討しましょう

8. 起動してからの設定

無事起動したら、パソコンからSSHで、おなじみのユーザー名とパスワードを使いログインし、設定コマンドを実行します。IPアドレスが分からない場合は、こちらが参考になると思います。

https://iot-plus.net/make/raspi/ssh-connect-using-mdns/

8.1. raspi-config

raspi-configコマンドで初期設定を行います。

sudo raspi-config

私の場合は以下の項目について設定を変更しました。

System Options Hostname から、ホスト名の設定
Localisation Options Locale から、ロケールの設定(en_US.UTF-8 UTF-8、ja_JP.UTF-8 UTF-8を追加、デフォルトをC.UTF-8に)
Localisation Options Timezone から、タイムゾーンの設定(Asia,Tokyo)
Localisation Options Keyboard から、キーボードの設定(Generic 105-key PC (intl.) Other Japanese Japanese The default for the keyboard layout No compose key)
Advanced Options Network Interface Names から、インターフェース名の設定(いいえにすると長い名前ではなくeth0などの短い名前になる)

• 途中で画面遷移がおかしくなったら、再起動しましょう。
• パスワードはLocalisation Options、特にキーボードの設定変更を反映させた後に行うようにしています。キーボードの見た目通りに記号が入力されず、ログインできなくなるのが怖いので・・・。
• デフォルトのロケールはCにしておいて、必要があればユーザーごとにexport LANG=ja_JP.UTF-8することにしています。たまにコンソール画面が必要になり、日本語部分が■で表示されて困るからです。

設定後、最新の環境にします。

sudo apt update
sudo apt upgrade

Bullseyeにしないのであれば、ここまで。

9. BusterからBullseyeへ

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Debian
Description:    Debian GNU/Linux 10 (buster)
Release:        10
Codename:       buster

手順はこちらを拝見し、ほぼそのまま実行しました。

https://qiita.com/kakinaguru_zo/items/78aa8ba3912a131fd078

今回使っているOSはRaspberry Pi OS Liteの64bit版なので、/etc/apt/sources.listにはdeb http://deb.debian.org/debian bullseye main contrib non-freeを追加しています。

echo 'deb http://deb.debian.org/debian bullseye main contrib non-free' | sudo tee -a /etc/apt/sources.list

Liteも含め、Raspberry Pi OSの32bit版を使った場合、実行するコマンドは下記のようになります。

echo 'deb http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ bullseye main contrib non-free rpi' | sudo tee -a /etc/apt/sources.list

以降、続けて以下のコマンドを実行します。

sudo apt update
sudo apt --with-new-pkgs upgrade
sudo apt --autoremove purge libgcc-8-dev gcc-8-base
sudo apt --purge dist-upgrade
sudo sync
sudo reboot

確認してみます。

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Debian
Description:    Debian GNU/Linux 11 (bullseye)
Release:        11
Codename:       bullseye

Bullseyeになりました。

今日はここまで。