Worum es geht

Ziel ist es, ein Linux-System auf einen Raspberry Pi zu bringen. Dieses soll im „headless“-Modus laufen, also ohne grafische Oberfläche. Damit bekommt man ein Server-Grundsystem, dass man für verschiedene Dienste nutzen kann, wie es bspw. für die Heimautomatisierung gebraucht wird.

Voraussetzungen

Das wird benötigt:

• Ein Raspberry Pi. Ich benutze das Modell 3 B+, welches schon WLAN an Bord hat. Mit älteren Modellen plus WLAN-Adapter sollte es aber auch funktionieren, ebenso ganz ohne WLAN, wenn man mit einem Netzwerkkabel arbeitet.
• Eine microSD-Speicherkarte. Ich benutze eine 16 GB-Karte. Es funktioniert aber auch mit weniger (und natürlich auch mit mehr) Speicher.
• Eine Stromversorgung für das Gerät (Micro-USB-Anschluss, mindestens 2 Ampere).
• Ggf. ein Netzwerkkabel, wenn es mit dem WLAN nicht sofort funktioniert oder man kein WLAN nutzen will.
• Einen Rechner mit Internet-Zugang zur Vorbereitung bzw. zur „Fernbedienung“. Ich benutze für diese Anleitung einen Linux-Rechner, damit geht es am einfachsten. Wer Windows benutzt, sollte herausfinden können, wie man einen Schritt auf andere Weise hinbekommt, teilweise erläutere ich das.
• Einen Kartenleser, mit dem man die Daten auf der SD-Karte ändern kann.
• Grundwissen über Computer-Netzwerke, insbesondere wie man einen Rechner im eigenen Netz erreicht und wie man SSH benutzt.

Teil 1: Vorbereitungen am PC

Im ersten Teil wird das Betriebssystem heruntergeladen und dann die Speicherkarte so vorbereitet, dass sie im RasPi genutzt werden kann. Dazu benötigt man den RasPi zunächst nicht. Alle Arbeiten erfolgen am PC.

Als Linux-Betriebssystem für den RasPi benutze ich Raspbian. Dieses lädt man sich zunächst herunter. Benötigt wird die „Lite“-Variante, die keine grafische Benutzeroberfläche (Desktop) enthält. Zum Zeitpunkt des Schreiben dieses Artikels ist das Raspbian Stretch Lite. Dabei bezeichnet „Stretch“ die Debian-Version, auf der Raspbian basiert.

Download-Seite: https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

Die Desktop-Varianten auf der Seite funktionieren im Folgenden auch. Für ein schlankes, schnelles System ist aber „Lite“ die richtige Wahl.

Beim Herunterladen erhält man ein Zip-Archiv, das eine einzige Datei enthält, nämlich ein Image mit dem Betriebssystem. Diese Datei entpackt man. Sie hat die Dateiendung .img und heißt bei mir

2018-11-13-raspbian-stretch-lite.img

Dieses Image schreibt man nun auf die Speicherkarte. Im Folgenden wird beschrieben, wie das unter Linux geht.

Zunächst schließt man die Speicherkarte am PC an. Dann kann man nachschauen, als welches Gerät sie eingehängt wurde.

lsblk -o KNAME,TYPE,SIZE,MODEL | grep disk

sda       disk   1,8T SAMSUNG xxx
sdb       disk 238,5G SAMSUNG SSD xxx
sdc       disk  14,9G Mass-Storage
nvme0n1   disk 232,9G Samsung SSD xxx

In diesem Fall also unter sdc, zu erreichen unter /dev/sdc. Das merkt man sich und ändert es in den von mir angegebenen Befehlen entsprechend ab. Das ist äußerst wichtig, denn bei Benutzung eines falschen Devices schreibt man auf einen anderen Datenträger, bspw. eine Festplatte!

Die Karte enthielt vermutlich schon mindestens eine Partition, die automatisch eingehängt wurde. Die hänge ich zuerst aus und schreiben dann das Image auf die Karte (nicht vergessen: sdc ggf. anpassen!):

sudo umount /dev/sdc?*
sudo dd bs=4M if=2018-11-13-raspbian-stretch-lite.img of=/dev/sdc status=progress conv=fdatasync

Die Speicherkarte kann man danach abziehen und wieder anstecken. Das System entdeckt dann darauf zwei Partitionen: boot und rootfs. Einige Dateien darin werden nun so angepasst, dass das Betriebssystem später problemlos startet und kaum noch weitere Arbeiten nötig sind. Bei mir sind die beiden Partitionen auf der SD-Karte so eingehängt, dass ich sie über /media/$USER erreichen kann. Auf anderen Systemen ist der Pfad ggf. anders.

Zunächst muss man auf dem neuen System einen Zugang per SSH ermöglichen. Dazu legt man einfach eine leere Datei ssh an, die im Root-Verzeichnis der Partition boot liegen muss.

touch /media/$USER/boot/ssh

Als nächstes wird die Verwendung des WLANs vorbereitet. Wenn man dies bereits zu diesem Zeitpunkt macht, kann man sich später per WLAN auf dem RasPi einloggen und muss kein Netzwerkkabel anschließen.

Dazu legt man wiederum in der boot-Partition eine Datei wpa_supplicant.conf an (/media/$USER/boot/wpa_supplicant.conf), die folgenden Inhalt hat:

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
country=DE

network={
    ssid="WLAN-SSID"
    psk="WLAN-Passwort"
}

An den Stellen WLAN-SSID und WLAN-Passwort muss man die Zugangsdaten zu seinem eigenen WLAN-Netz angeben. Als country habe ich DE angegeben, auch das sollte man ggf. anpassen.

Jetzt wäre man soweit, die Karte im RasPi einzusetzen, aber noch zwei Kleinigkeiten kann man am besten jetzt erledigen.

Zugang zum RasPi erhält man standardmäßig mit dem Benutzernamen pi und dem Passwort raspberry. Ich möchte aber mit meinem gewohnten Benutzernamen mac arbeiten und dazu keinen zweiten Account auf dem RasPi einrichten. Auch das Umbenennen ist später recht aufwendig. Deshalb machen wir das schon jetzt. Dazu werden mit zwei Kommandos ein paar Dateien in rootfs geändert:

sudo sed -i 's/\bpi\b/mac/g' /media/$USER/rootfs/etc/passwd /media/$USER/rootfs/etc/shadow /media/$USER/rootfs/etc/group
sudo mv /media/$USER/rootfs/home/pi /media/$USER/rootfs/home/mac

Das änderten den User pi zu mac und benennt das Home-Verzeichnis entsprechend um. Um einen eigenen Namen zu benutzen, muss das mac entsprechend an beiden Stellen geändert werden. Alternativ kann man auch die drei Dateien etc/passwd, /etc/shadow und /etc/group mit einem Editor so bearbeiten, dass man die Vorkommen von pi abändert in den bevorzugten Namen. Sie befinden sich in der Partition rootfs.

Zuletzt kann man noch den Host-Namen des Raspberrys schon jetzt ändern, um ihn später im eigenen Netz leichter finden zu können. Der voreingestellte Name ist raspberrypi und wird hier im Beispiel zu raspbian.

sudo sed -i 's/raspberrypi/raspbian/g' /media/$USER/rootfs/etc/hostname

Alternativ kann man auch die Datei /etc/hostname in rootfs mit einem Editor entsprechend ändern. Sie enthält nur eine Zeile mit dem späteren Hostnamen.

Das war es mit den Arbeiten am Dateisystem. Man hängt die Karte nun aus und kann sie anschließend vom PC abziehen.

sudo umount /media/$USER/boot /media/$USER/rootfs

Teil 2: Raspberry Pi konfigurieren

Die Speicherkarte steckt man nun in den RasPi und schließt ihn danach an den Strom an. Nach einer Weile sollte er im lokalen Netz auftauchen, entweder über WLAN verbunden, oder über ein angestecktes Netzwerkkabel. In der Standard-Konfiguration bekommt er per DHCP eine IP aus dem lokalen Netz zugewiesen. Alternativ kann er aber natürlich auch mit dem voreingestellten Namen angesprochen werden. In der Grundkonfiguration war das raspberrypi, oben habe ich das geändert in raspbian, welches ich nun benutzt. Ebenfalls benutze ich den geänderten Benutzernamen mac zum Einloggen. In der Grundkonfiguration war das pi.

Den RasPi erreicht man über SSH. Linux-Nutzer haben dafür alles an Bord. Windows-Nutzer werden vermutlich am ehesten PuTTY benutzen wollen.

ssh mac@raspbian

Das Standard-Passwort lautet raspberry (natürlich auch für den geänderten Benutzernamen). Und dieses sollte man auch als allererstes ändern. Wenn das Einloggen geklappt hat, gibt man ein

sudo raspi-config

… was man ein letztes Mal mit dem alten Passwort raspberry bestätigen muss.

Man wählt nun den ersten Menüpunkt Change User Password mit den Cursor-Tasten aus und drückt <Return>. Die Nachfrage bestätigt man erneut mit <Return> und gibt dann ein neues Passwort ein. Dieses muss man danach noch ein weiteres Mal zur Bestätigung eingeben. Danach hat man für den neuen Account ein eigenes Passwort (das man sich merken muss!).

Bevor man nun die weiteren Menüpunkte abarbeitet, sollte man zuerst den Punkt Update besuchen und das Tool auf den aktuellen Stand bringen. Es wird dann automatisch die aktuelle Version heruntergeladen und installiert und anschließend startet raspi-config neu.

Nun zu den weiteren Einstellmöglichkeiten. Unter Localisation Options sollte man unter Change Timezone die richtige Zeitzone auswählen, damit der RasPi später die richtige Uhrzeit hat. Unter Change Locale kann man zusätzlich de_DE.UTF-8 wählen (mit den Cursor-Tasten dorthin scrollen, mit der Leertaste auswählen und dann mit <Tab> aus der Auswahl springen). Diese Auswahl kann man danach als Default einstellen und enthält dann teilweise deutsche Meldungen im System.

Danach kann man sich die Advanced Options vornehmen. Expand Filesystem sollte auf modernen Systemen nicht mehr nötig sein, dort sollte die zweite Partition bereits beim ersten Start auf die maximale Größe gebracht worden sein. Das kann man gefahrlos aber auch ein zweites Mal machen. Unter Memory Split kann man die Größe des Grafik-Speichers verringern, denn man hat ja ein System ohne Desktop. Hier kann man 16 (MB) eingeben.

Damit ist man mit den wichtigen Punkten durch und kann raspi-config über Finish beenden. Evtl. möchte das System danach neu booten, je nachdem, was man alles ausprobiert hat.

Nun aktualisiert man noch die Software des kompletten Systems:

sudo apt update && sudo apt upgrade

… was man mit dem eigenen Passwort bestätigen muss. Ist dieser Vorgang durch, hat man ein vollständiges Linux-System, das auf dem aktuellen Stand ist.

Nun kann man noch individuelle Einstellungen vornehmen und bspw. weitere Pakete installieren mit Software, die man benötigt. Ich bevorzuge bspw. den Editor vim. Zusätzlich installiere ich auch git, was für spätere Erweiterungen sinnvoll sein kann. Software-Pakete kann man aber jederzeit auf diese Weise installieren, das muss nicht zu diesem Zeitpunkt passieren.

sudo apt install vim git

Außerdem logge ich mich am liebsten ohne Passwort ein. Dazu kopiert man einen zuvor erzeugten SSH-Key auf den RasPi (vom PC aus, von wo man sich einloggen möchte):

ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub mac@raspbian

Damit ist die Grundinstallation des Raspberry Pi fertig. Je nach gewünschter weiterer Nutzung kann man nun noch weitere Software installieren und den RasPi für den Einsatz als Server oder Arbeitsmaschine ausrüsten.

Noch ein kleiner Hinweis zum Ausschalten des Systems. Wie jeden anderen Computer darf man den RasPi nicht einfach ausschalten (also den Stecker ziehen). Vorher muss man das System herunterfahren. Dies macht man mit diesem Kommando:

sudo poweroff