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ラズパイで作る自宅WEBサーバ構築
第2回 Ubuntu Server インストール 2019.10.20

ubuntu-18.04 server のインストールを行います。
YouTube 動画でポイントを説明しています。上記画像をクリックすると再生できます。

まずは、ubuntu server イメージファイルをダウンロードします。

◇ ubuntu 18.04.3 server
https://ubuntu.com/download/iot/raspberry-pi-2-3
画面を下にスクロールすると、「Installation instructions」という項目があり、Download Ubuntu Server から [Ubuntu Server image for Raspberry Pi 3]をダウンロード。
→ ubuntu-18.04.3-preinstalled-server-arm64+raspi3.img.xz
※このイメージファイルはシステム修復の際に必要になりますので、大切に保管しておきましょう。

◇ 7-Zip 高圧縮率のファイルアーカイバ(圧縮・展開/圧縮・解凍ソフト)
xz形式のファイルを解凍するソフトがインストール済みであれば必要ありません。
https://sevenzip.osdn.jp/
所有するパソコンに適したファイルをダウンロード
Windows 32ビット x86 → 7z1900.exe
Windows 64ビット x64 → 7z1900-x64.exe
インストールを実行してください。

ubuntu server のイメージファイルを解凍してください。
ubuntu-18.04.2-preinstalled-server-arm64+raspi3.img.xz
↓
ubuntu-18.04.2-preinstalled-server-arm64+raspi3.img
◇ SDFormatter 5.0.1
https://www.sdcard.org/jp/downloads/formatter/
(Windows 7,8,8.1,10に対応)

Raspberry Pi の本体システムとして使えるのはFAT32フォーマットシステムだけなので、必然的にFAT32形式で使える最大容量は microSDHC 32GBになります。
なお、容量8GBや16GBのものではなく、32GBのSDカードの使用をお奨めします。

microSDカードをパソコンにセットし、FAT32でフォーマットします。
※ubuntu をインストールしたSDカードを再使用する場合は、クイックフォーマットではなく、上書きフォーマットを行ったほうが無難です。

◇ Win32 Disk Imager
https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/
→ win32diskimager-1.0.0-install.exe
インストールを実行してください。
解凍した ubuntu server イメージファイルを microSDカードに書き込んでください。
※Win32 Disk Imager の使い方は検索するとすぐ見つかります。

ラズパイに冷却ファンを取り付けている場合など、ラズパイ本体にSPI接続で被せるタイプのモニターは使えません。 ドライバ・インストール不要でHDMIケーブルで接続する 3.5inch HDMIモニターがお奨めです。

下記のような小型モニタはモバイルバッテリーからの電源供給でも問題なく稼働します。
Kuman 3.5インチ HDMI 小型モニター 480*320 ラズベリーパイ3b タッチスクリーン ディスプレイ ビデオ/ゲーム可能 保護ケースセット raspberry pi 3 b+ 2 Model B A+ A に対応 ラズベリー パイ SC6AC

3.5inch モニターは解像度480x320程度ですので、そのままではインストールの際に文字が潰れて判読できません。
インストールの前にubuntu の解像度をさげる設定を行います。
SDカードにUbuntu Serverのイメージを焼き付けた後に、エクスプローラーなどでドライブを確認すると、 USBドライブとsystem-bootドライブといった2つのドライブが追加されていることがわかります。
system-boot ドライブを開いて、config.txt に下記を追記します。
framebuffer_width=480
framebuffer_height=320
hdmi_group=2
hdmi_mode=87
hdmi_cvt=480 320 60 1 0 0 0

[解説]
framebuffer_width	フレームバッファの横幅
framebuffer_height	フレームバッファの高さ
hdmi_group	1=CEA、2=DMT
hdmi_mode	HDMIの動作モード(1~86は予約済み)
hdmi_cvt
  width	横幅
  height	高さ
  framerate	フレームレート
  aspect	アスペクト比(1=4:3、2=14:9、3=16:9、4=5:4、5=16:10、6=15:9)
  margins	0=マージン無効、1=マージン有効
  interlace	0=プログレッシブ、1=インタレース
  rb	0=通常、1=ブランク削除

※ubuntu をインストール後に設定変更を行う場合は、
$ sudo vi /boot/firmware/config.txt
になります。
Ubuntu Server のインストール

microSDカードを Raspberry PI のスロットに挿してください。
HDMIケーブルを Raspberry PI とモニターに接続してください。
Raspberry PI のUSBスロットにキーボードを挿してください。
Raspberry PI に電源アダプタを接続します。

ブルートゥース・キーボードは避けたほうが無難です。写真のものはワイヤレスキーボードです。USBレシーバをラズパイに挿して使用しました。
初期パスワードでログインします。
ubuntu login: ubuntu password:ubuntu (current) UNIX password:ubuntu パスワード変更を求められますので、ubuntu のパスワードを変更します。 Enter new UNIX password:******** Retype new UNIX password:********

◇Ubuntuでキーボードレイアウト変更

$ sudo dpkg-reconfigure keyboard-configuration

「Generic 105-key (Intl) PC」を選択(※自分のキーボードレイアウトを選択)
「Japanese」を選択
「Japanese」を選択
「The default for the keyboard layout」を選択
「No compose key」を選択で終了。

◇Ubuntuでキーボード設定ファイル修正

: はファイル保存時、[] はネットワーク設定ファイル修正に必要なキーです。
コンソールからキーボードを叩いてみて、正しく表示されるか確認してください。 私のキーボードでは正常に対応しておらず、
:[Shift] +
[@
] [
に対応していました。
ラズパイにキーボードを付けて設定するのは、この初期設定だけなので、気にしてはいけません。 初期設定以降はパソコンからSSHクライアントを利用して作業を進めるので、文字化けの心配はありません。

$ vi /etc/default/keyboard

XKBLAYOUT="us" → XKBLAYOUT="jp"

◇ネットワーク設定(Ubuntu18.04)


BUFFALO WSR-2533DHP2 仕様

まずは、使用するブロードバンドルータで割振り可能なローカルIPアドレスを確認しておきます。

$ sudo vi /etc/netplan/50-cloud-init.yaml
network:
    version: 2
    ethernets:
        eth0:
            dhcp4: no
            dhcp6: no
            match:
                macaddress: xx:xx:xx:xx:xx:xx
            set-name: eth0
            addresses: [192.168.11.21/24]
            gateway4: 192.168.11.1
            nameservers:
                    addresses: [192.168.11.21,192.168.11.1]
            optional: true
Ubuntu18.04 Desktopでは renderer にNetwork-Managerを使用し、UbuntuServerやRaspberryPi 3用のUbuntu18.04(UbuntuCore)では netplan で設定します。デフォルト値を変更したい場合は、renderer を明記します。
上記は、ラズパイのローカルIPアドレスを 192.168.11.21、ブロードバンドルータを 192.168.11.1 にした場合の設定です。
macaddress: はラズパイ固有の値で変更の必要はありません。
ローカルネットワーク側にラズパイを配置して、ポートマッピング機能により、グローバルIPアドレスへのリクエストをローカルIPアドレスに振り分けているので、この記載にグローバルIPアドレスは現れません。
ラズパイをDNSサーバとして使用しないのであれば、nameservers: の 192.168.11.21 は必要ありません。
optionalは、networkdのみがサポートしています。通常networkdはシステム起動時、デバイスが正しく起動し、設定されるまで一定時間待機します。しかしこのoptinalキーをtrueに設定したデバイスは、起動時にnetworkdが待たずにすぐに起動することができるようになります。
yamlファイルは、TABでなくSPACE(基本は空白2文字)でインデントする必要があります。

設定の反映
$ sudo netplan apply (あるいは $ ip link set eth0 up )

ipアドレスの確認
$ ip a (あるいは $ ifconfig )
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN...
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500...
    link/ether xx:xx:xx:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.11.21/24 brd 192.168.11.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 xxxx::xxxx:xxxx:xxxx:xxxx/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: wlan0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group...
    link/ether xx:xx:xx:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

◇ネットワーク接続確認 ping
PING youtube.com (172.217.161.46) 56(84) bytes of data.
64 bytes from nrt12s23.net (172.217.161.46): icmp_seq=1 ttl=55 time=13.3 ms
64 bytes from nrt12s23.net (172.217.161.46): icmp_seq=2 ttl=55 time=9.87 ms
64 bytes from nrt12s23.net (172.217.161.46): icmp_seq=3 ttl=55 time=8.03 ms
^C
--- youtube.com ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2263ms
rtt min/avg/max/mdev = 8.032/10.427/13.376/2.218 ms

◇sysctlでIPv6の無効化設定

$ cat <<'EOF' | sudo tee -a /etc/sysctl.d/70-disable-ipv6.conf
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1
EOF

設定反映
$ sudo sysctl --system

$ ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN...
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel...
    link/ether xx:xx:xx:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.11.21/24 brd 192.168.11.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: wlan0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group...
    link/ether xx:xx:xx:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
これだけでは再起動した際に反映されない場合があるので、OS起動後にsysctl設定を再適用するスタートアップスクリプトを作成します。
cat <<'EOF' | sudo tee -a /etc/rc.local
#!/bin/bash
# /etc/rc.local

# Load kernel variables from /etc/sysctl.d
/etc/init.d/procps restart

exit 0
EOF
実行権限を付与します
$ sudo chmod 755 /etc/rc.local
これで再起動して、IPv6アドレスがなければ大丈夫です。

◇SSH接続設定

パッケージの有無を確認します。
$ dpkg --get-selections | grep openssh
openssh-client                                  install
openssh-server                                  install
openssh-sftp-server                             install
利用できるパッケージのバージョンの確認します。
$ apt-cache show openssh-server | more
Package: openssh-server
Architecture: arm64
Version: 1:7.6p1-4ubuntu0.3
ubuntu 18.04.3 では標準でSSHをサポートしているので、特別な設定はありません。

ラズパイをシャットダウンします。
$ sudo shutdown now

これでラズパイで直接行う設定は終了です。
キーボード、HDMIケーブルを外します。LANケーブルでブロードバンドルータと接続します。
次回は ubuntu server の詳細設定を行います。

◇その他

dpkg-reconfigureコマンドをサポートしているパッケージを調べる
$ ls /var/lib/dpkg/info/*.config
/var/lib/dpkg/info/adduser.config
/var/lib/dpkg/info/apparmor.config
/var/lib/dpkg/info/byobu.config
/var/lib/dpkg/info/ca-certificates.config
/var/lib/dpkg/info/cloud-init.config
/var/lib/dpkg/info/console-setup.config
/var/lib/dpkg/info/dash.config
/var/lib/dpkg/info/debconf.config
/var/lib/dpkg/info/flash-kernel.config
/var/lib/dpkg/info/irqbalance.config
/var/lib/dpkg/info/keyboard-configuration.config
/var/lib/dpkg/info/landscape-common.config
/var/lib/dpkg/info/locales.config
/var/lib/dpkg/info/man-db.config
/var/lib/dpkg/info/mdadm.config
/var/lib/dpkg/info/openssh-server.config
/var/lib/dpkg/info/popularity-contest.config
/var/lib/dpkg/info/tzdata.config
/var/lib/dpkg/info/ufw.config
/var/lib/dpkg/info/unattended-upgrades.config
dpkg-reconfigure で下記のエラーが発生した場合
dpkg: エラー: dpkg frontend が別のプロセスによってロックされています

$ sudo rm /var/lib/dpkg/lock
$ sudo dpkg --configure -a
インターフェイス名を調べる
$ ls /sys/class/net
eth0  lo  wlan0

【深層学習関連】
20.11.21 深層学習 第1回環境整備
20.12.19 深層学習 第2回マルコフ連鎖・自動歌詞生成
21.01.02 深層学習 第3回コード進行解析

【画像処理関連】

20.05.28 画像処理 第1回トイカメラ
20.06.09 画像処理 第2回カメラモジュール制御
20.06.28 画像処理 第3回リアルタイムクロック
20.07.08 画像処理 第4回電源回路
20.10.27 画像処理 第5回自作デジカメ初号機完成
20.11.10 画像処理 第6回ドーナツデジカメ
【音楽関連】

20.01.05 第1回 abcjs 楽譜作成・演奏スクリプト
20.01.09 I2S通信によるハイレゾ音源再生
20.01.18 MIDI再生:FM音源YMF825+Arduino編
20.01.24 FM音源YMF825+micro:bit編
20.02.13 Piano Hat & Rosegarden
20.06.22 波形処理 第1回 音の波と三角関数
20.07.22 波形処理 第2回 平均律と純正律
20.08.26 波形処理 第3回 黒鍵と白鍵
21.01.02 深層学習 第3回 コード進行解析
21.01.16 波形処理 第4回 コード演奏
【WEBサイト構築関連】

19.10.15 第1回 前準備
19.10.20 第2回 Ubuntu Server インストール
19.10.27 第3回 Ubuntu Server 詳細設定
19.10.28 番外編 無線LAN接続設定
19.11.02 第4回 Apache WEBサーバ設定
19.11.05 第5回 PHP 設定
19.11.10 第6回 MySQL 設定
19.11.11 第7回 DNS (bind) 設定
19.11.16 第8回 メールサーバ(Postfix)設定・前編
19.11.21 第9回 メールサーバ(Postfix)設定・後編
19.11.24 第10回 ファイアウォール(iptables) 設定
19.11.25 第11回 crontab 設定
19.12.01 第12回 運用準備
19.12.03 第13回 Windowsパソコンに開発環境を作る
19.12.05 第14回 WEBサーバー公開
19.12.10 第15回 動的サイト制作
19.12.11 第16回 簡単なアクセスカウンターを作る
20.03.04 TTGO-Camera による定点観測・WEB公開
【開発環境関連】

19.12.19 Raspbian Stretch LITE インストール
19.12.19 ファイル共有 dokany + Win-sshfs
19.12.26 Arduino開発環境構築 PlatformIO
【SNS関連】

20.03.18 テキスト読み上げ gTTS
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20.05.19 テキスト読み上げ AquesTalk pico LSI
【周辺機器関連】

20.01.01 1280x800 HDMI MONITOR
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19.12.13 モバイルバッテリーによる瞬間停電対策
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20.12.05 FM放送受信 TEA5767

 トランジスタ技術 2021年1月号
特集: アナログ回路はノイズと闘う ~システムの性能を維持して安定な動作を実現するために~
Interface 2021年1月号
☆特集 Jetson/ラズパイ/PCで自習 Python画像処理100 ☆特別付録:コンピュータ手帳2021
日経Linux 2021年 1月号
★超保存版・冊子付録   Ubuntu完全対応 Linuxコマンド逆引き大辞典   264項目 ★付録DVD 特集連動2本入り「Ubuntu 20.10 日本語Remix」「Ubuntu Server20.10」
ラズパイマガジン2020年12月号
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ATmega328搭載/ 動作電圧: 5V/ 入力電源電圧(推奨):7~12V/ デジタル入出力ピン: 14本/ PWMチャンネル: 6本/ アナログ入力チャンネル: 8本/ 直流電流(1ピン当り最大): 40 mA/ 直流電流(3.3Vピン、1ピン当り最大): 50 mA/ Flashメモリ: 32 KB (ATmega328) 内2KBはブートローダーで使用/ SRAM: 2 KB (ATmega328)/ EEPROM: 1 KB (ATmega328)/ Clock Speed: 16 MHz
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