USB起動版Raspberry Pi OS 64ビットの初期設定 令和5年(2023年)1月版

令和4年(2022年)2月。旧名称Raspbianこと、Raspberry Pi OSの64ビット版が正式リリースされました。

64ビットに対応するRaspberry Pi 4ですが、ブートローダーの更新によって、USBストレージから起動が可能となりました。microSDカード無しで、Raspberry Pi OSを使用できるようになりました。

そのような理由から。

大容量のUSBストレージに64ビット版のRaspberry Pi OSをインストールし、起動・初期設定を行う手順を記録させて頂こうと思います。


64ビットに対応するRaspberry Pi

Raspberry Pi OS (64-bit)ですが、3機種に対応しています。

  • Raspberry Pi 3
  • Raspberry Pi 4
  • Raspberry Pi 400

このうち、この記事ではRaspberry Pi 4のみ対象としています。

Raspberry Pi 400は入手できず、検証できておりません。Raspberry Pi 3は試せておりません。

EEPROMのブートローダーが更新可能なRaspberry Pi 4のみ対象としている点、ご了承下さい。(Pi 3はUSBブート5秒縛りで苦しんだ記憶があります


使用する機材

Raspberry Pi 4本体

メモリー容量4GB版で検証し、問題なく起動しました。8GB版が恋しいです。

USBストレージはUASP(UAS)非対応のものを選択

私の場合ですが、使用するコンセントを1つで済ませたかったことと、USB電源を大量に使う予定があったため、USB電源の2.5インチHDDを接続しました。詳細はこちらの記事になります。

Raspberry Pi 4にコンセント1つでUSB 3.0 HDDを接続するには
Raspberry Pi 4はUSB 3.0端子が搭載されました。 高速なUSB 3.0対応ストレージを接続できますが、バスパワーの2...

外付けの3.5インチUSB HDDがいちばん手軽かと思います。ただし、その場合コンセントはRaspberry Pi本体とHDD用に2つ使用します。

USBストレージですが、「UAS UASP」と記述があるものは、Raspberry Piのブートに対応していないそうです。この点は十分にご注意下さい。購入時「UAS UASPと書いていないもの」を必ず選択して下さい。こちらの情報になります。

https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/raspberry-pi.html

This is especially important with USB SATA adapters which may be supported by the bootloader in mass storage mode but fail if Linux selects USB Attached SCSI – UAS mode. See this forum thread about UAS and how to add usb-storage.quirks to workaround this issue.

推測で恐縮ですが、PS5/PS4はUASP UASに対応しているのでしょうか?PS4対応なら大丈夫な気もしますが確定情報ではありません

Type-C電源・電源ケーブル

Raspberry Pi 4本体と、USB HDDの給電に実際に使用しています。(あとでチューナーも接続する予定d

冷却用アーマーケース

Raspberry Piの冷却は、アーマーケースをお勧めします。具体的な実績ですが。録画サーバとして、2年ほど動かしています。暑い夏、冷房の無い部屋で運用していますが、室温40度以上の中、ファンなしで、一度もフリーズせずに動作しています。アーマーケースお勧めです!

キーボード・マウス

キーボード・マウスを接続したい場合、1つのUSB端子で両方の接続可能な、無線タイプをお勧めします。

microHDMI変換ケーブル

ディスプレイを接続する場合、microHDMI端子に対応したケーブルが必要になります。

購入時、必要な長さを十分にご確認下さい。


USBストレージへのRaspberry Pi OS書き込み

必要な機材が揃ったところで、Raspberry Pi OSをUSBストレージに書き込みます。

Windows PCにて「Raspberry Pi Imager」を使用しましたが、MacOS、Ubuntuも同じ手順になるようです。

こちらのサイトからダウンロードさせて頂きました。

https://www.raspberrypi.com/software/

OSの選択

Raspberry Pi Imager起動後。

「OSを選ぶ」→「Raspberry Pi OS(Ohter)」→「Raspberry Pi OS(64-bit)」を選択しました。

ストレージの選択

USBストレージを接続し、選択します。

Raspberry Pi OSのオプション設定

それでは「書き込む」・・・の前に。ちょっと待って下さい。

歯車アイコンをクリックます。

必要に応じて、あらかじめ次の設定を行っておきます。

  1. ホスト名:必要
  2. SSHを使用する場合「SSHを有効化する」:他のPCから接続する場合
  3. ユーザ名とパスワード:必要
  4. Wi-Fi設定:必要な場合
  5. WiFiを使う国:JP :必要
    • Wi-Fiを使用しない場合でも、使う国は設定しておいたほうが良さそうです
  6. ロケール設定:必要
    1. タイムゾーン:Asia/Tokyo
    2. キーボードレイアウト:jp

ここでホスト名、ユーザ名、パスワード、タイムゾーン、キーボードレイアウトは選択しておいたほうが、初期設定が円滑に進みます。

Wi-Fiを使用する場合も、ここで設定しておくと楽です。

ちなみにヘッドレス(キーボード・マウス・ディスプレイなし)で運用する場合、あとはSSHログイン後にロケールを設定すれば、設定完了となります。

イメージの書き込み

歯車アイコンの設定を保存しましたら、「書き込む」ボタンをクリックしてイメージを書き込みます。

こちらのメッセージが表示されましたら、書き込み完了になります。


USBストレージを接続してRaspberry Piを起動

Raspberry Pi 4から、microSDカードは取り外して下さい。

それでは、USBストレージを接続して起動します。

しばらく待っていると、次のような画面が表示されます。

起動直後、ファイルシステムが自動的に拡張されるようです。

続いてスプラッシュスクリーンが一瞬表示され、再起動するようです。

もしも、上記の画面が表示されず。待っていても変わらない場合、以下を確認します。

  1. USBストレージの容量が大きすぎないか
  2. USBストレージ(ケース)がUASP、UAS対応ではないか
  3. ブートローダーのバージョンが古くないか

ちなみに起動可能な容量ですが、具体的な定義がない状況です。

ブートローダーの仕様で決まりますが、ブートローダーが日々更新されております。起動しなかったら、小さい容量で試す、という流れが無難です。


起動しない場合はブートローダーを更新

USBストレージに問題が無ければ、Raspberry Pi 4のブートローダーが古い可能性があります。初期のRaspberry Pi 4のブートローダーは、USBストレージによる起動に対応していません。

しかし、EEPROMを更新することで、起動可能になります。次の記事の内容になります。

Raspberry Pi 4のブートローダーEEPROMを最新版に更新するには
令和4年、2022年12月現在。Raspberry Pi 4のブートローダーは、このような画面なのですね。ふむふむ。 公式のRaspb...

microSDカードにRaspberry Pi OSを書き込み、起動・更新することで、EEPROMのブートローダーが更新されます。

※22.12.31追記:再起動では更新されない場合があったため、念のためコマンドで更新しましょう。

# ブートローダーの手動更新コマンド
sudo rpi-eeprom-update -a
# その後必ず再起動
sudo reboot
# 再起動後にバージョン確認
sudo rpi-eeprom-update
vcgencmd bootloader_version
vcgencmd bootloader_config
# 電源OFF
sudo halt

その後、再度USBストレージを取り付けて起動してみて下さい。


Raspberry Pi OS起動後の初期設定

SSHでターミナル接続して設定する場合、下記の記事になります。

Raspberry Pi OS 64ビットのロケール設定  令和5年(2023年)1月版
先日、USBストレージから64ビット版のRaspberry Pi OSを起動できるようにしました。 イメージを書き込む前に、ホ...

コンソールとしてキーボード・マウス・ディスプレイを接続して設定する場合は、下記の手順になります。

イメージを書き込む前に、歯車アイコンで初期設定を行っておきますと。

このような感じで、デスクトップ画面が表示されます。

確かに、aarch64版64ビットのDebian bullseyeベースのRaspberry Pi OSが起動しています。

ストレージ容量の確認

dfコマンドでストレージ容量を確認します。

/bootパーティションが/dev/sda1となっており、確かにUSBストレージから起動されています。

/dev/rootの容量を確認すると、USBストレージのすべての容量が、ルートパーティションに自動拡張されています。

このあたりは、Raspberry Pi OSは親切な設計ですね。

他のOSでは、手動で拡張が必要なケースも御座います。

Raspberry Pi 4でUSBストレージから起動したFedora 37のパーティションを拡張するには
Raspberry Pi 4に、容量1TBのUSB HDDを取り付けて。 64ビット版Fedora 37 Serverを起動してみまし...

ロケール設定調整

画面をよく見ますと、メニューが英語のようです。確かに、タイムゾーンとキーボードの設定はしましたが、ロケールの設定がまだでした。

このあたりの設定を調整しましょう。

    1. 画面左上ラズベリーアイコン→「Preference」→「Raspberry Pi Configuration」を選択します。
    2. 「Localization」タブを選択します。
    3. 「Set Locale」ボタンをクリックします。
    4. 「Language」欄を「ja(Japanese)」に変更します。「Character Set」欄は既定で「EUC-JP」のようです。
    5. 必要に応じて「Characer Set」欄を「UTF-8」に変更します。こちらは使用するアプリやシステムに応じて調整する感じです。
    6. 画面の指示に従って再起動します。

Raspberry Pi Configurationの設定項目

ロケール以外の設定ですが。イメージの書き込み前に、必須の項目は設定済みですので、ほぼ調整する項目はありません。

Wi-Fiを使用しない場合ですが。ターミナルでSSHログインした時、Wi-Fiの国設定がされていないと、警告が表示されます。Wi-Fiの国設定を「JP」にしておいたほうが良いかもしれません。

基本的には、たとえばGPIOを有効にしたり、冷却ファンを設定する場合など、使用する目的に応じて、設定を追加するかたちになります。

System

  • パスワード:設定済み
  • ホスト名:設定済み
  • ブート設定:デスクトップかコンソール(コマンドライン)
  • 自動ログイン
  • ネットワークブート
  • 起動時のロゴ表示

Display

  • アンダースキャン
  • スクリーンセーバー(ブランク)
  • ディスプレイ接続しない場合の解像度設定

Interfaces

  • SSH:設定済み
  • VNC
  • SPI
  • I2C
  • Serial Port
  • Serial Console
  • 1-Wire
  • Remote GPIO

Performance

  • GPUメモリー量
  • オーバーレイファイルシステムの有効化
    • microSDカードの寿命を伸ばす効果がありますが、副作用もあるようです
    • dockerが起動しなくなったため、既定の無効で使用しています
  • ファン
  • ファンGPIO
  • ファン温度

Localisation

  • ロケール
  • タイムゾーン:設定済み
  • キーボード:設定済み
  • ワイヤレスLAN国設定:JPに設定されているか確認します


OSの更新

最後に、aptコマンドでOSを最新の状態に更新しておきます。

sudo apt update
sudo apt upgrade -y

画面が化けているのは、キャラクターセットがEUCに対して、SSH接続したターミナルがUTF-8のためでした。

SSH接続する場合、キャラクターセットはUTF-8にしたほうが良さそうです。


このような感じで。Raspberry Pi 4をUSBストレージから起動して、64ビット版Raspberr Pi OSを使用する環境ができました。

microSDカード、本当に不要になりましたね。

ブートローダーも更新が進み、問題なく使用できる状況に思えます。

Raspberry Pi 4の性能を最大限に引き出しつつ、大容量かつ長期間安心して使用できるストレージが利用できるようになりました。

さて。次は何を動かしましょうか?

dockerコンテナでサービスを構築するのも良さそうです。

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