2017 年度 OSS リテラシー 3 : 第 1 回基本セットアップ

2017/10/02 杉山耕一朗

Raspberry Pi のセットアップ

Raspberry Pi (ラズベリーパイ) は ARM プロセッサを搭載したシングルボードコンピュータであり, 安価な教育用のコンピュータとして世界中で使われている. Raspberry Pi を用いて Linux の演習を行う.

Raspberry Pi は SD カードからブートする. そのため, 「インストール = OS イメージを書き込んだ SD カードを作る」である. Raspberry pi 上で動作する OS はいくつかあるが, 本実習ではラズベリーパイ財団が公式にサポートしている Debian/GNU Linux ベースの OS である Raspbian を利用する.

(注) 2017 年度は Raspbian の SD カードを受講生に配布する. イメージのダウンロードや SD カードへの書き込みを自分で行う必要はない.

(スキップ) イメージファイルのダウンロード

下記の URL から Raspbian stretch の OS イメージファイル (zip 圧縮) をダウンロードする (Raspbian の元となる Debian は, 映画トイストーリーのキャラクター名をコードネームとして使っている. stretch はトイストーリーのキャラクタ).

<URL:https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/>

(スキップ) イメージファイルを SD カードへ書き込む

ダウンロードした zip ファイルを展開する. 展開には 7-zip.exe を使うと良い.

Windows 上で SD カードに raspbiaen を書き込む. 書き込みには Win32DiskImager.exe を利用する (管理者権限が必要).

SD カードリーダー/ライターをパソコンに接続し, Win32 Disk Imager を起動する.
``Image File'' に書き込むイメージファイルを指定する.
``Device'' に SD カードのデバイス名を指定する.
``Write'' をクリックしてイメージファイルを SD カードに書き込む.

Raspbian の起動

Raspberry Pi に以下の順番で周辺機器を接続する. Raspberry Pi には電源スイッチは無く, 電源コードを挿すと Raspbian がただちに起動する.

micro SD カードの挿入
ディスプレイと接続. HDMI ケーブルを利用する.
ワイヤレスのマウス・キーボードと接続. USB レシーバーを USB ポートに挿入する.
電源コードの接続

基本設定

Raspberry Pi Configuration を実行する. デスクトップ左上の Menu の Preference から "Raspberry Pi Configuration" をクリックする.

まず, "System" タブを選択し, 以下を行う.

パスワードの変更.
- デフォルトでは, ユーザ: pi, パスワード: raspberry が設定されている. このままではセキュリティ的に問題があるので, ユーザ pi のパスワードを変更する. (なお, 後日ユーザ pi ではログインできなくする予定である).
ホスト名の設定
- ホスト名は IoT-XX (XX は機材についている番号の下二桁) とする.
ユーザ pi での自動ログインの禁止.
- 自動ログインはセキュリティ的に問題があるので, チェックを外す. 自動ログインを有効にしたままだと, 他人が勝手に自分のラズパイを起動し, 中に入っているデータを好き勝手に編集できてしまう.

次に, "Localisation" タブを選択し, 日本語環境を整える. なお, エディタなどで日本語を入力するための設定は後日行う.

locale の設定: Language を "ja" にする.
- 多国語対応のソフトウェアは locale (ロケール) に応じて言語を切り替える. locale を utf-8 にして再起動すると, デスクトップ画面が日本語化する.
- Language を "ja" にすると, Country と Character Set は自動で設定してくれる.

タイムゾーンの設定: Area を "Japan" にする.
- この作業を行った後でも時計が狂ったままかもしれない. これはネットワーク接続すれば直るので, この段階では気にしなくて良い (NTP (network time protocol) を利用して時刻を修正する).

キーボードの設定: Country を "Japan" にする.
- Variant は自動設定される.

WiFi Country の設定: Country を Japan にする.

"OK" を押すと再起動するか聞かれる. "Yes" を押して再起動する.

ネットワークの設定 (仮)

松江高専の無線 LAN ネットワークに接続するには, 802.1x 認証を通すための設定を行わねばならない. ここではネットワークにつなげるための設定を行う (パスワードの暗号化や認証に関する詳細は次週以降に行う).

なお, 以下では背景が灰色な部分は terminal 上でコマンドを実行することを意味する. 先頭が "$" の場合は一般ユーザ権限でのコマンド実行, 先頭が "#" の場合は管理者権限でのコマンド実行を意味する. sudo コマンドを使って管理者権限を使っていることに注意せよ. また, 括弧内は説明であり, ファイルに書き込む必要はないことに注意せよ.

無線 LAN 関係の設定ファイルは /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf である. この設定ファイルをエディター (vi, nano, leafpad 等) で編集し, アクセスポイントの情報を追加する. なお, タブ補完という便利機能があるので使ってみると良い (例えば, /e まで打ったところでタブを押すと /etc となる. /etc/wp まで打ったところでタブを押すと /etc/wpa_supplicant となる).

$ sudo -s
# vi /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

  (以下の内容をファイルに書き込む)
  network={
  	     ssid="H530W_pub"  (アクセスポイントの名称)
  	     key_mgmt=WPA-EAP
  	     eap=PEAP
  	     identity="jXXXX" (学生番号)
  	     password="XXXXX" (パスワード)
  }

再起動

# reboot

正しく設定できれば, 再起動することで無線 LAN ネットワークに接続できる. もしも無線 LAN に接続できない場合は, 設定ファイルが間違っている可能性が高い. 間違いを探すときは, 手動で以下のコマンドを実行すると良い. エラーの原因となる行番号が表示される.

$ sudo -s
# wpa_supplicant -i wlan0 -c /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

松江高専内のミラーサイトを使う設定にする.

Linux ではパッケージ管理システムを用いてネットワーク経由でソフトウェア (パッケージ) をインストールする. ネットワーク的に近いミラーサイトを利用する方がパケージのダウンロードにかかる時間が短くて済む. この演習では松江高専内の raspbian のミラーサイトを利用することにする.

まず, パッケージをダウンロードするミラーサイトを学内のものに変更する. 既存のものをコメントアウトして, ホスト名を moon.epi.it.matsue-ct.jp に変更する. 編集するファイルは 2 つなことに注意せよ.

$ sudo -s
# vi /etc/apt/sources.list  

  deb http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian/ stretch main contrib non-free rpi     (追加)
  #deb http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ stretch main contrib non-free rpi (コメントアウト)  
  # Uncomment line below then 'apt-get update' to enable 'apt-get source'
  #deb-src http://archive.raspbian.org/raspbian/ stretch main contrib non-free rpi

# vi /etc/apt/sources.list.d/raspi.list 

  deb http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/debian/ stretch main ui (追加)
  #deb http://archive.raspberrypi.org/debian/ stretch main ui (コメントアウト) 
  # Uncomment line below then 'apt-get update' to enable 'apt-get source'
  #deb-src http://archive.raspberrypi.org/debian/ stretch main ui

パッケージの更新を行う. update でミラーサイトに置かれたパッケージのバージョンを確認し, upgrade で最新バージョンのパッケージをインストールする. この作業は場合によっては数十分かかる.

# apt-get update

  取得:1 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch InRelease [15.0 kB]
  取得:2 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/debian stretch InRelease [25.3 kB]
  取得:3 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch/main armhf Packages [11.7 MB]
  取得:4 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch/contrib armhf Packages [56.8 kB]
  取得:5 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch/non-free armhf Packages [95.2 kB]
  取得:6 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch/rpi armhf Packages [1,360 B]
  取得:7 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/debian stretch/main armhf Packages [111 kB]
  取得:8 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/debian stretch/ui armhf Packages [26.9 kB]
  12.0 MB を 26秒 で取得しました (461 kB/s)
  パッケージリストを読み込んでいます... 完了

取得先が全て moon.epi.it.matsue-ct.jp になっていることを確認すること. そうなっていない場合はミラーサイトの設定に誤りがあるので, 設定ファイルを見直すこと.

# apt-get upgrade

  パッケージリストを読み込んでいます... 完了
  依存関係ツリーを作成しています                
  状態情報を読み取っています... 完了
  アップグレードパッケージを検出しています... 完了
  以下のパッケージはアップグレードされます:
     bluez dhcpcd5 libbluetooth3 libservlet3.1-java pigpio python-pigpio python3-pigpio rpi-chromium-mods scratch2
  アップグレード: 9 個、新規インストール: 0 個、削除: 0 個、保留: 0 個。
  78.6 MB のアーカイブを取得する必要があります。
  この操作後に追加で 1,160 kB のディスク容量が消費されます。
  続行しますか? [Y/n] Y
  取得:1 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/debian stretch/ui armhf rpi-chromium-mods armhf 20170913 [9,197 kB]
  (...後略...)

アップグレードされるパッケージが一覧されるので, それを眺めたら Y を押す. ミラーサイトからパッケージがダウンロードされ, 自動的にインストールが始まる.

日本語設定

日本語フォントと日本語 Input method である anthy をインストールする. (最近は mozc が人気のようですが, 私が慣れているのは anthy なので...).

パッケージをインストールする前には必ず apt-get update を実行し, サーバ側の最新パッケージ情報を入手すること. また, パッケージには依存関係があるので, ibus-anthy を apt-get install の引数で与えただけなのに, 複数のパッケージが一緒にインストールされる.

$ sudo -s
# apt-get update
# apt-get install ibus-anthy

  パッケージリストを読み込んでいます... 完了
  依存関係ツリーを作成しています                
  状態情報を読み取っています... 完了
  以下の追加パッケージがインストールされます:
    anthy anthy-common kasumi libanthy0
  以下のパッケージが新たにインストールされます:
    anthy anthy-common ibus-anthy kasumi libanthy0
  アップグレード: 0 個、新規インストール: 5 個、削除: 0 個、保留: 0 個。
  2,936 kB のアーカイブを取得する必要があります。
  この操作後に追加で 15.0 MB のディスク容量が消費されます。
  続行しますか? [Y/n] 
  取得:1 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch/main armhf anthy-common all 9100h-25 [2,523 kB]
  取得:2 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch/main armhf libanthy0 armhf 9100h-25 [129 kB]
  取得:3 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch/main armhf anthy armhf 9100h-25 [136 kB]
  取得:4 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch/main armhf ibus-anthy armhf 1.5.9-2 [91.0 kB]
  取得:5 http://moon.epi.it.matsue-ct.jp/raspbian stretch/main armhf kasumi armhf 2.5-5 [56.6 kB]
  2,936 kB を 2秒 で取得しました (1,345 kB/s)
  (...後略...)

パッケージインストール直後は iBus が起動していないので日本語入力できない. iBus の設定を選ぶと iBus デーモンを起動するか聞かれるので「はい」を選ぶ (iBus の設定は特に変える必要はない).

デスクトップ右上の言語のアイコンを右クリックし, 日本語のインプットメソッドを Anthy にする. その後, 右クリックすると入力モードが選べるので, そこで「ひらがな」「英数」などを切り替えられる. なお, キーボードで「半角/全角」キーや Ctrl-j (Ctrl キーを押しながら j キーを押す) でも「ひらがな」と「英数」の切り替えを行うことができる.

日本語が実際に打てるか試してみよ. 例えばブラウザを立ち上げて, 検索窓に日本語を入力せよ.

スクリーンショット

本演習では, 課題を行った証拠としてスクリーンショットを提出してもらうことがある. ここでラズパイでのスクリーンショットの取り方を説明しておく. ターミナルを立ち上げて以下のコマンドを実行せよ. ls コマンドを実行すると, 作成されたファイルの名前が確認できる.

$ scrot    

$ ls  (ファイルの確認)

  2017-10-02-190947_1024x768_scrot.png

ある一定の時間後 (以下では 10 秒後) にスクリーンショットを取りたい場合は, -d オプションを用いる.

$ scrot -d 10

作成したファイルを確認するには, 上部に並んだアイコンから「ファイルマネージャー」を選び, 画像のアイコンをクリックすると良い.

課題 (〆切: 2017/10/16 (月) 18:00)

ターミナルを起動し, ホスト名を表示するための hostname コマンドを実行せよ.
- ターミナルのスクリーンショットを取り, その画像を wbt から提出せよ.
```
$ hostname 

  IoT-XX
```
ブラウザを立ち上げて wbt にログインせよ.
- ブラウザのスクリーンショットを取り, その画像を wbt から提出せよ.
日本語が実際に打てるか試してみよ. 例えばブラウザを立ち上げて, 検索窓に日本語を入力せよ.
- ブラウザのスクリーンショットを取り, その画像を wbt から提出せよ.