Installation Raspberry Pi OS - Version serveur

Mise à jour : Raspi OS 11 - Bullseye - 32 bits

Ce document décrit l'installation en version serveur de la distribution Raspberry Pi OS à partir d'une connexion SSH et un accès wifi. L'installation s'effectue en deux étapes principales

• Préparation de la carte SD sur un PC linux

• téléchargement et recopie de l'image de l'OS sur la carte SD
  

• modification de l'image sur la carte SD pour paramétrer la connexion réseau wifi et l'activation du serveur SSH
• Démarrage de la carte SD sur un Raspberry Pi
• Connexion depuis le PC linux par SSH
• Configuration et mise à jour du système

Références :

• Documentation Raspberry
• Raspberry Pi Datasheets
• rpi4/raspberry-pi-4-datasheet.pdf
• rpi4/raspberry-pi-4-mechanical-drawing.dxf
• rpi4/raspberry-pi-4-mechanical-drawing.pdf
• rpi4/raspberry-pi-4-product-brief.pdf
• rpi4/raspberry-pi-4-reduced-schematics.pdf

Sommaire

1 - Préparation de la carte SD sur un PC linux

1.1 - Téléchargement de l'image

• Sélectionner l'image à télécharger,
• soit directement à partir du site de téléchargement Raspberry https://downloads.raspberrypi.org/, où toutes les images sont disponibles (versions 32 et 64 bits, archives, beta, ...)
• soit depuis la page de sélection des OS "officiels" https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/
  

• Dans ce qui suit on télécharge une image Raspberry Pi OS Lite 32 bits "courante" basée sur la version Debian 11 - Bullseye
  

Dans l'exemple ci-dessous le téléchargement est effectué via un torrent

$ rtorrent -n -p 55718-55718 -s ./ -d ./ -o download_rate=5000,upload_rate=500,check_hash=yes \
https://downloads.raspberrypi.org/raspios_lite_armhf/images/raspios_lite_armhf-2021-11-08/2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite.zip.torrent

• Vérifier l'image compressée (.zip) au moyen de la somme de contrôle
  

$ sha256sum 2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite.zip 
008d7377b8c8b853a6663448a3f7688ba98e2805949127a1d9e8859ff96ee1a9  2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite.zip

1.2 - Recopie de l'image sur la carte SD

• Introduire la carte SD dans un lecteur du PC, on suppose que la carte est attachée en /dev/mmcblk0

• Recopier l'image décompressée sur la carte,
  
• décompression (l'image finale a une taille d'environ 1,9GB)
  

$ unzip *bullseye*.zip
$ du -h *bullseye*.img
1,9G  2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite.img

• puis, recopie de l'image sur la carte SD

$ $ dd if=2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite.img |pv -s 2G |sudo dd of=/dev/mmcblk0 bs=4MiB conv=fsync

• La carte présente désormais un système de partitionnement msdos et deux partitions
  

$ sudo parted /dev/mmcblk0 unit GiB print free
....

Number  Start    End      Size     Type     File system  Flags
        0,00GiB  0,00GiB  0,00GiB           Free Space
 1      0,00GiB  0,25GiB  0,25GiB  primary  fat32        lba
 2      0,25GiB  1,82GiB  1,57GiB  primary  ext4
        1,82GiB  119GiB   117GiB            Free Space

• Les partitions disposent des systèmes de fichier respectifs
  
• vfat, étiquette boot - partition 1
  
• ext4, étiquette rootfs - partition 2

$ lsblk -f /dev/mmcblk0
NAME        FSTYPE FSVER LABEL  UUID                                 FSAVAIL FSUSE% MOUNTPOINT
mmcblk0                                                                             
├─mmcblk0p1 vfat   FAT32 boot   C839-E506                                           
└─mmcblk0p2 ext4   1.0   rootfs 568caafd-bab1-46cb-921b-cd257b61f505

1.3 - Préparation connexion ssh wifi

• Si l'on dispose d'un écran et d'un clavier connectés au Raspberry Pi, cette étape n'est pas nécessaire et la configuration pourra s'effectuer depuis l'écran clavier après le premier redémarrage automatique en utilisant raspi-config
  

• Monter la partition de boot /dev/mmcblk0p1 afin d'effectuer les modifications
  

$ sudo mount /dev/mmcblk0p1 /mnt

1.3.1 Connexion ssh

• Ajouter un fichier (vide) nommé ssh, à la racine de la partition boot afin que lors du démarrage sur la carte SD, le serveur SSH sur la carte soit activé et accepte les connexions
  

$ sudo touch /mnt/ssh

1.3.2 Connexion wifi

• Créer un fichier wpa_supplicant.conf à la racine de la partition boot, sur le modèle suivant
  

$ cat <<EOF |sudo tee /mnt/wpa_supplicant.conf

country=FR
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
        ssid="SSID du réseau"
       scan_ssid=1
    key_mgmt=WPA-PSK
       psk="Mot de passe réseau en clair"
}

EOF

• Ne pas oublier d'indiquer le pays, nécessaire pour débloquer le wifi

• Le ssid du réseau, s'il est identique à celui utilisé sur le PC peut-être trouvé avec
  

$ sudo iw dev wlp0s20f3 info |grep ssid
 ssid SFR-fcc8_5GHz

• La modification de la partition est terminée, la démonter

$ sudo umount /mnt

1.4 - Redimensionnement de la partition racine

• Lors de l'installation à l'étape suivante, la partition racine sera agrandie automatiquement agrandie jusqu'à la fin du disque
• Pour agrandir de façon plus limitée la partition racine, partition 2, par exemple jusqu'à l'adresse 15GB :
• agrandir la partition et son système de fichier jusqu'à la valeur souhaitée

$ sudo parted /dev/mmcblk0p2 resize 2 15GB

$ sudo e2fsck -f /dev/mmcblk0p2
$ sudo resize2fs /dev/mmcblk0p2

• puis créer une partition après la partition racine, ce qui empêchera l'extension automatique de la partition à l'étape suivante : relever la position de la fin de la partition 2, puis créer une partition à suivre
  

$ sudo partx /dev/mmcblk0p2 -o nr,end
NR      END
 2 29296639

$ sudo parted /dev/mmcblk0 mkpart primary ext2 29296640 100%

1.5 - Installation

• Récupérer la carte SD préparée sur le PC et l'insérer dans le lecteur sur le Pi
  
• Mettre sous tension le Pi
  

• Le système démarre, le voyant vert s'allume irrégulièrement en fonction de l'accès au disque, un redémarrage s'effectue automatiquement
  

• Attendre jusqu'à ce que le voyant vert

• s'éteigne sur un Pi # zéro

• soit allumé en continu sur un Pi zéro

1.6 - Voyants

• Le voyant rouge PWR est absent sur le Pi zéro et présent sur les autres modèles. Il indique que l'alimentation est présente sur la carte. Sur les modèles A+ et suivants, le voyant rouge clignote si la tension descend en dessous de 4.63V

• Le voyant vert ACT indique l'activé de la carte SD :
  
• il clignote lorsqu'une lecture ou écrite est en cours, sinon, il est allumé (on Pi Zero) ou éteint sur les autres modèles. Le voyant doit clignoter intensément pendant le démarrage
• en cas de problème de démarrage, le voyant ACT clignote selon les codes suivants ; voir pour plus de détail specific patterns

• 1 flash: Incompatible SD Card
• 2 flashes: The SD Card cannot be read
• 3 flashes: loader.bin not found
• 4 flashes: loader.bin not launched
• 5 flashes: start.elf not found
• 6 flashes: start.elf not launched
• 7 flashes: kernel.img not found

2 - Première connexion

2.1 - Adresse du Raspberry sur le réseau

Déterminer l'adresse du raspberry sur le réseau, via l'une des trois méthodes suivantes

2.1.1 Adresse réseau du raspberry via Zéroconf

• Cette méthode nécessite que le PC soit sur le même réseau wifi que le raspberry.
  
• Le protocole Zeroconf est installé par défaut sur le Raspberry. Installer le protocole Zéroconf sur le PC

$ sudo aptitude install avahi-daemon

• Depuis le PC, vérifier que l'adresse Zeroconf du Raspberry est découverte, celle-ci est de la forme <nom_hôte>@local, soit raspberrypi@local par défaut

$ ping raspberrypi.local

2.1.2 Adresse réseau du raspberry via "la box" ethernet

• Se connecter sur le box réseau, son adresse, ici 192.168.0.1, peut-être trouvée avec

$ ip route |grep default
default via 192.168.0.1 dev wlp0s20f3 proto dhcp metric 600 

• puis rechercher les adresses des machines connectées

2.3.3 Adresse réseau du raspberry via nmap

• nmap permet de rechercher les machines ayant le port 22 ouvert sur le réseau.
  

$ nmap -n 192.168.0.1/24 -p 22 -A |grep open -B4
Nmap scan report for 192.168.0.12
Host is up (0.012s latency).

PORT   STATE SERVICE VERSION
22/tcp open  ssh     OpenSSH 8.4p1 Raspbian 5+b1 (protocol 2.0
--

Dans l'exemple ci-dessus, le raspberry a pris l'adresse 192.168.0.12

2.4 - Connexion ssh

2.4.1 Connexion avec mot de passe utilisateur raspberry

• Lancer la connexion, avec l'une des commandes ci-dessous - Le nom d'utilisateur est pi, l'adresse est celle trouvée ci-dessus

$ ssh pi@raspberrypi.local  # ou bien 

$ ssh pi@192.168.0.12    # ou bien

• Une demande d'authentification de l'hôte s'affiche
  

$ ssh -l pi 192.168.0.19
The authenticity of host '192.168.0.19 (192.168.0.19)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:5rOqtg9Y++MtGMTIfN+KcJ3z3xyTfW/zJplWY9t8BU8.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes

• Accepter la connexion
  

Warning: Permanently added '192.168.0.19' (ECDSA) to the list of known hosts.
pi@192.168.0.19's password: 

• Entrer le mot de passe utilisateur du raspberry : raspberry par défaut. Il est recommandé de modifier le mot de passe

SSH is enabled and the default password for the 'pi' user has not been changed.
This is a security risk - please login as the 'pi' user and type 'passwd' to set a new password.

• La connexion avec le shell du raspberry s'ouvre. Changer le mot de passe
  

pi@raspberrypi:~ $ passwd
Changing password for pi.
Current password: 
New password: 
Retype new password: 
passwd: password updated successfully

2.4.2 Connexion sans mot de passe par clé privée / clé publique

Pour plus de détails se reporter à : SSH - Connexion par clé privée / clé publique

• Fermer la connexion ssh
  

pi@raspberrypi:~ $ exit
logout
Connection to 192.168.0.12 closed.
$

• Sur le PC, si l'on ne dispose pas d'un jeu de clé privée, publique sur le PC, ce que l'on peut vérifier avec
  

$ ls .ssh/id*

le générer, en optant pour le choix sans utilisation de mot de passe

$ ssh-keygen -t rsa -b 2048

• Puis, communiquer la clé publique au serveur ssh

$ ssh-copy-id pi@raspberry.local

• Pour se connecter, utiliser désormais
  

$ ssh pi@raspberry.local

ce qui sécurise la connexion, tout en supprimant la saisie d'un mot de passe

3 - Configuration

3.1 - Mot de passe root

• Définir un mot de passe administrateur si souhaité

$ sudo passwd root
Nouveau mot de passe : 
Retapez le nouveau mot de passe : 
passwd: password updated successfully

3.2 - Date, langue

Toujours depuis le PC, via SSH

• Noter que le système est en anglais, que le fuseau horaire est GMT, ...

$ date
Thu 12 Nov 15:50:10 GMT 2020

• Passer en français, mettre à jour le fuseau horaire
• Soit en utilisant raspi-config
  

$ sudo raspi-config
Sélectionner 5 - Localisation Options Puis L1 locale Puis L2 Timezone
etc ...

• Soit en reconfigurant les paquets

# Ajouter le français [*] fr_FR.UTF-8 UTF-8 
$ sudo dpkg-reconfigure locales

# Définir le fuseau horaire (Europe - Paris)
$ sudo dpkg-reconfigure tzdata

• Fermer et réouvrir la console pour vérifier que la date est passée en français et est exacte
  

$ exit
$ ssh -l pi 192.168.0.20

$ date
dimanche 15 novembre 2020, 23:50:48 (UTC+0100)

3.3 - Nom d'hôte et nom de domaine

• Le nom d'hôte en cours est utilisé dans le prompt de la ligne de commande
• Il peut-être affiché avec
  

$ hostname
raspberrypi

• Pour le modifier, lancer raspi-config

$ sudo raspi-config

> Sélectionner System Options > Hostname, et entrer le nom d'hôte. Redémarrer pour faire prendre en compte la modification

Le changement de nom d'hôte sera effectif au prochain redémarrage

• Modifier /etc/hosts pour ajouter un nom de domaine

Remplacer la ligne

127.0.1.1    <nom_hôte>

par

127.0.1.1       <nom_hôte.localhost> <nom_hôte>

• Vérifier la bonne prise en compte, en affichant le nom "Fully qualified" avec la commande suivante
  

$ hostname -f

3.4 - Espace disponible

• Vérifier que la partition racine a été agrandie
• soit manuellement à l'étape de la préparation de la carte sur le PC
• soit automatiquement au cours de l'installation, dans ce cas, elle doit s'étendre jusqu'à la fin du disque Si ce n'est pas le cas, lancer raspi-config, puis Options avancées, puis A1 Redimensionnement du système de fichier
  

$ sudo raspi-config

3.5 - Amorçage sur clé USB

Les dernières versions du firmware acceptant le démarrage sur stockage de masse USB

• Lancer raspi-config et sélectionner > Advanced Options > Boot Order > Sélectionner l'amorçage prioritaire sur la carte USB
• Effectuer un clone de la carte SD sur une clé ou un disque USB - Voir Annexe 2 - Clonage

4 - Mises à jour

4.1 - Mise à jour des paquets

• S'il n'est pas prévu d'utiliser visuel studio de Microsoft, commenter la ligne dans le fichier source
  

$ cat /etc/apt/sources.list.d/vscode.list

• Mettre à jour
  

$ sudo apt update

$ sudo apt upgrade

$ sudo apt dist-upgrade

• Installation de quelques utilitaires

$ sudo apt install aptitude apt-file mlocate speedtest-cli sysstat lsof \
alsa-utils sound-theme-freedesktop command-not-found

$ sudo apt-file update
$ sudo update-command-not-found

4.2 - Mise à jour de l'EEPROM (firmware embarqué sur la carte Raspberry Pi)

• Afficher la version d'eeprom installée et la dernière version disponible (dans le canal de mise à jour paramétré dans /etc/default/rpi-eeprom-update)

$ sudo rpi-eeprom-update
BOOTLOADER: up to date
   CURRENT: mardi 6 juillet 2021, 10:44:53 (UTC+0000) (1625568293)
    LATEST: mardi 6 juillet 2021, 10:44:53 (UTC+0000) (1625568293)
   RELEASE: stable (/lib/firmware/raspberrypi/bootloader/stable)
            Use raspi-config to change the release.

  VL805_FW: Dedicated VL805 EEPROM
     VL805: up to date
   CURRENT: 000138a1
    LATEST: 000138a1

• Dans l'exemple ci-dessus, le BOOTLOADER est à jour. Si une mise à jour est disponible, l'installer avec
  

$ sudo rpi-eeprom-update -a

• puis redémarrer pour activer la nouvelle version

$ sudo reboot

En cas de problème, ou pour changer le canal de mise à jour, voir : https://jamesachambers.com/raspberry-pi-4-bootloader-firmware-updating-recovery-guide/

4.3 - Mises à jour des firmwares et du noyau

• Pour mettre à jour les firmwares et le noyau
• Lancer la mise à jour
  

$ sudo rpi-update
 *** Raspberry Pi firmware updater by Hexxeh, enhanced by AndrewS and Dom
 *** Performing self-update
 *** Relaunching after update
 *** Raspberry Pi firmware updater by Hexxeh, enhanced by AndrewS and Dom
 *** We're running for the first time
 *** Backing up files (this will take a few minutes)
 *** Backing up firmware
 *** Backing up modules 5.10.63-v7l+

• Prendre en compte l'avertissement avant de poursuivre
  

#############################################################
WARNING: This update bumps to rpi-5.10.y linux tree
See: https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=29&t=288234
'rpi-update' should only be used if there is a specific
reason to do so - for example, a request by a Raspberry Pi
engineer or if you want to help the testing effort
and are comfortable with restoring if there are regressions.

DO NOT use 'rpi-update' as part of a regular update process.

##############################################################
Would you like to proceed? (y/N)

• Le téléchargement et l'installation s'effectuent

 *** Downloading specific firmware revision (this will take a few minutes)
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100   173  100   173    0     0   1209      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--  1209

100  121M  100  121M    0     0   755k      0  0:02:44  0:02:44 --:--:-- 1685k
 *** Updating firmware
 *** Updating kernel modules
 *** depmod 5.10.78-v7l+
 *** depmod 5.10.78-v8+
 *** depmod 5.10.78-v7+
 *** depmod 5.10.78+
 *** Updating VideoCore libraries
 *** Using HardFP libraries
 *** Updating SDK
 *** Running ldconfig
 *** Storing current firmware revision
 *** Deleting downloaded files
 *** Syncing changes to disk
 *** If no errors appeared, your firmware was successfully updated to c32e0283e64c8ade35a50de566c032803a276547
 *** A reboot is needed to activate the new firmware

• Redémarrer et vérifier la bonne prise en compte, le noyau est passé de 5.10.63-v7l+ à 5.10.78-v7l+
  

$ uname -r
5.10.78-v7l+

• Il est possible de revenir au chargeur initial avec
  

$ sudo raspi-config >>> Advanced Options >> Bootloader version >>