古いNVMeでRaspberry Pi 5にRaspberry Pi OS Liteをインストール

はじめに

この記事では、Pi 5のNVMeを設定し、Raspberry Pi OS Liteをインストールし、SSHでPiに接続できるようにする方法と、固定IPの設定方法について説明します。

購入品

使用機材：

• Raspberry Pi 5（8Go）
• NVMe Micron 2200 (1To)
• Raspberry Pi用電源
• パソコン
• Raspberry Pi 5用ジュアールNVMeラフト、PCIe Gen 2.0 to M.2 HAT

インストール

まず、NVMeにインストールしたいOSをフラッシュする必要です。パソコンの中に別のNVMeがあります。
グラフィックインターフェースなしのため、デスクトップと推奨ソフトUbuntu Server 24.04 LTSを決めました。

公式サイトからのRaspberry Pi Imagerをダウンロードできます：

• Raspberry Pi Imager : https://www.raspberrypi.com/software/

⚠️⚠️⚠️ 書き込みを行う前に、NVMeのすべてのデータを転送を大切です。書き込み時にすべてのデータが消去されます！

NVMeにパーティションを作成できるように、まずSDカードにもOSを書き込みます。SDカードから起動して、NVMeのパーティション設定を行うためです。

NVMeを全データを除去する

旧NVMeから新NVMeへパーソナルデータを移行する上で、旧NVMeを残りシステムデータを除去します。

Powershellターミナルにアドミニストレーターで：

diskpart
list disk
select disk X   # クリーンさせたいディスクの番号に「X」を変える
detail disk

ディスクリストを表示、クリーンさせたいディスクを選択します。
Read-only:　Yesを見つけると、パーティションを除去不可能です。

それで、次のコマンドを記入します：

attributes disk clear readonly
clean
convert gpt
exit

attributes disk clear readonly → 読み取り専用属性を解除する

clean → NVMeに全データとパーティションを削除する（⚠️完全に）

convert gpt → ラズベリーパイOS用のGPTパーティションのラベルを作成する

Win + Rを押して、diskmgmt.mscに書き込みます。

ラズベリーパイOSLite用のNVMeを準備する

これから、NVMeの未割り当て領域にOSを書き込みます。

Raspberry Pi Imagerを起動します。

Choose Device → Raspberry Pi 5
Choose OS → Raspberry Pi OS Lite (64-bit)
Choose Storage → NVMe Micron 2200 (1To)

フラッシュをする前に、OS設定を編集します。

設定の以下のように変更します：

ディフォルトで、ユーザー名はpiなので、変更することにしました。

SSHキー

コンピューターのターミナル通じて、Raspberry Piに接続するように、SSH (Secure SHellの略称)で、公開鍵認証を使用します。パスワードを記入せずに、Raspberry Piに接続することができます。RSAやED25519キーはブルートフォース攻撃に強く、高いセキュリティを提供します。

それため、コンソールコマンドでSSHキーを生成します：

ssh-keygen -t ed25519

もう存在しない場合は、新しいフォルダーとファイルを作成します。パスフレーズを2回入力すると、秘密鍵と公開鍵の2つのファイルが生成されます：

• 秘密鍵 (ie. ~/.ssh/id_ed25519) -> コンピューターに残らなければ
• 公開鍵 (ie. ~/.ssh/id_ed25519.pub) -> Notepadで入って、authorized-keyに内容を写す (または、~/.ssh/authorized_keysのフォルダの中)

例え :

ssh-ed25519 AAAAC3NzaC1lZDI1NTE5AAAAICv5d7Q8gjI9wO4yTfXzK7EjvH+1jD0... <username>@<computername>

終わると、SAVEして、Raspberry Pi ImagerがNVMeに書き込んで初めて、bootfs(D:)としてFAT32部分が現れます。
この部分が次の部分の3.26GbのOSのブートに対応しています。

しかし、SSHとWifi設定がフラッシュの上で再現されないかもしれません。

SSHを有効する

bootfsの元に, ssh 「拡張子いらず」という空のファイルを作成する。

右クリック → 新規作成 → テキスト　ドキュメント → ssh という名前を変更する「.txtを除去」。

それとも、Wifi設定のためwpa_supplicant.confを作成する :

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
country=JP
    
network={
    ssid="<SSID>"
    psk="<password>"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

Wifiルーターに見ると、<SSID> et <password> を変更する。
フラッシュされたNVMeにその二つファイルを保存する。

{Pi + NVMe}の組み込み

ジュアールNVMeラフトを通じて、NVMeをPiに接続します。このジュアールラフトでIAプロジェクトやリアルタイムでカメラでの画像処理やライトMLが実装されように他のNVMeかHailo-8Lの部品が加えることができるのです。

ネットワークに接続したのを確認するように、ターミナルにこのコマンドを書き込んでRaspberryPiをピングすることをええきます：

ping <hostname>.local

ピング統計情報と一連のデータ応答を受け取るはずです。

固定IPを設定

固定IPをセットするように、"Set a static IP address with nmtui on Raspberry Pi OS 12"のJeff Guerlingからの指示に従います：
https://www.jeffgeerling.com/blog/2024/set-static-ip-address-nmtui-on-raspberry-pi-os-12-bookworm

全てのインターフェースの情報をもらえます：

nmcli device status

wlan0（Wifi）に固定IPをセットするように、Wifiの現在のIPをチェックしなければ：

ip addr show wlan0

イーサネットでPiが接続されたら、eth0にセットする。

このような結果を得る：

3: wlan0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
   link/ether 2c:cf:67:43:a0:2f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
   inet 192.168.1.37/24 brd 192.168.1.255 scope global dynamic wlan0
   ...

必要な情報は以下です：

inet 192.168.1.37/24 

→ 現在 IP アドレス : 192.168.1.37
→ マスク : /24

ネットワークの範囲を示す → 192.168.1.x

では、ルーツをチェックする :

ip route

このような結果を得る：

default via 192.168.1.1 dev wlan0
192.168.1.0/24 dev wlan0 proto kernel scope link src 192.168.1.37

必要な情報は以下です：

default via 192.168.1.1

ルーターのゲートウェイです。

最後に、DNSサーバーをチェックします：

cat /etc/resolv.conf

このような結果を得る：

# Generated by NetworkManager
nameserver 192.168.1.1
nameserver 8.8.8.8

必要なのは行のnameserverです。DNSサーバーです。
ルーター（192.168.1.1）とたまにGoogle DNS（8.8.8.8, 8.8.4.4）かCloudflare （1.1.1.1）を結構対応することです。

つまりに：

• Address : ip addr showの同じ範囲に空IPを決められます。例えば, 192.168.1.37/24で、192.168.1.50/24を決められる

• Gateway : 192.168.1.1(default via ...)

• DNS : 192.168.1.1(nameserver)

今から、PiのIPv4を設定するようにできます：

sudo nmtui edit "preconfigured"

ManualにIPv4 Configuration部分を設定し、AddressとGatewayとDNSに以上の情報を入り込んでいます。次、OKを押す。

最後に、ネットワークマネージャーを起動します：

sudo systemctl restart NetworkManager

すべてが適用されていることを確認するために、次のコマンドを入力する：

nmcli device show wlan0

ここで確認できます：

IP4.ADDRESS[1]:                         192.168.0.50/24
IP4.GATEWAY:                            192.168.1.1

次、Piを起動する：

sudo reboot

Piの新しい固定IPをチェックする：

ifconfig

いま、システムをアップデートする：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

コンピューターにSSHで接続する：

ssh -i C:\Users\<username>\.ssh\id_ed25519 <hostname>@<IP>

<username>、<hostname>と<IP>を変更します。

まず、SDカードにブートします。目標は、SDカードに依存せず、NVMeで直接起動することです。

パーティションを識別する：

sudo blkid

NVMeのUUID（nvme0n1p1とnvme0n1p2）をメモします。
Piの起動するように、Piのポートからの読み取り順を設定します。

EEPROMの設定をチェックする：

sudo rpi-eeprom-config

EEPROMの設定を編集します：

sudo -E rpi-eeprom-config --edit

BOOT_ORDER行を変更する :

BOOT_ORDER=0xf614

0xf = ループ
0x6 = NVMe
0x1 = SD
0x4 = USB
➡️ 0xf614 = とりあえぜUSB、次SD、最後NVMe

ポートの読み取り順は右から左に行います。

このサイトから、Raspberry Pi用ブート順番の設定を確認することができます：
https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/raspberry-pi.html#BOOT_ORDER

Ctrl + O, Enter puis Ctrl + X

再起動する :

sudo reboot

Piに再接続し、ブートローダーを更新して、設定が反映されていることを確認します。

sudo rpi-eeprom-update
sudo rpi-eeprom-config

Piをシャットダウンする :

sudo poweroff

SDカードを取り外し、NVMeはそのままにしておく。
今から、Piを起動すると、ブートはNVMeから行います。

SSHで接続の問題

Piに接続するとき、このようなメッセージが表示される場合あります：

known_hostsに内の古いキーをクリーンアップする :

ssh-keygen -R <IP>

PiにSSHで説明することができます：

ssh -i C:\Users\<username>\.ssh\id_ed25519 <hostname>@<IP>

対応する値によって、username, hostname et IPを変更します。

パーティションリストをチェックするため、lsblkコマンドを実行しています。

Piが正常にNVMeにブートされたということです。

OSとデータを分離

OSがクラッシュした場合に備えて、データを守るために、OSとデータを分けます。
それのため、定期的にバックアップを取られるデータ専用のパーティションを作成します。

とりあえず、そのままNVMeをしておき、SDカードからPiをブートします。

アップデート :

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

SDカードにPiが起動しましたので、nvme0n1p2の部分は未割り当て領域になりました。では、nvme0n1p2のパーティションがOSとDATA部分に分けることができます。

Raspberry Pi OS Liteを使用しています。つまり、GUI（グラフィックユーザーインターフェース）はありません。では、パーティションを分けて行うように、gpartedじゃなくてpartedを使用します：

sudo parted /dev/nvme0n1

現在調子をチェックする：

print

ブート領域がある1番のパーティションと、未割り当て領域がある2番のパーティションを表示します。

32GBに2番のパーティションをリサイズします：

resizepart 2 32 GB

空き領域を使って新しいパーティションを作成する：

mkpart primary ext4 32GB 100%

partedを終了します：

quit

いま、新しいパーティションをext4にフォーマットする：

sudo mkfs.ext4 /dev/nvme0n1p3 -L data

マウントします:

sudo mkdir /mnt/data
sudo mount /dev/nvme0n1p3 /mnt/data

毎回の起動時にマウントするため、パーティションのUUIDを確認します：

lsblk -f

/etc/fstabの中に追加します：

sudo nano /etc/fstab

/と/boot/firmwareの行が表示されます。/mnt/dataのパーティションも起動する時にマウントされなければなりません。次の行に/etc/fstabを追加します：

/dev/nvme0n1p3   /mnt/data   ext4   defaults,noatime   0   2

/dev/nvme0n1p3 → パーティションのパス
/mnt/data → パーティションがマウントされてほしいフォルダー
（必要であればsudo mkdir -p /mnt/dataでフォルダーを作成できる）

ext4 → (Fourth Extended Filesystem)：OSがNVMe上にファイルを保存・整理・アクセスできるようにするファイルシステムです。

defaults → ディフォルトオプション（NVMe への書き込みを少しでも減らすために、noatimeオプションを指定することができます）

0 2 →　dumpとfsckの設定（データパーティションのため）

/etc/fstabの中に追加する：

UUID=xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx   /mnt/data   ext4   defaults   0   2

ディバイスの名前が変えられるので、UUIDを使用する。

起動せずにテストする：

sudo umount /mnt/data
sudo mount -a
df -h

全てのパーティションがマウントされました。

次回予告

➡️ Ubuntu Server 24.04.3 LTSを{Pi 5+NVMe}に起動と開発環境構築

参考文献

• Raspberry Pi Imager : https://www.raspberrypi.com/software/

• Jeff Guerling、”Set a static IP address with nmtui on Raspberry Pi OS 12" :
  https://www.jeffgeerling.com/blog/2024/set-static-ip-address-nmtui-on-raspberry-pi-os-12-bookworm

• Raspberry Pi Boot Order Documentation :
  https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/raspberry-pi.html#BOOT_ORDER