【初心者必見】ラズパイ初期設定の極意！長寿命化して長期安定稼働させるインストール方法を紹介
【初心者必見】ラズパイ初期設定の極意！長寿命化して長期安定稼働させるインストール方法を紹介

【初心者必見】ラズパイ初期設定の極意！長寿命化して長期安定稼働させるインストール方法を紹介

ラズパイを長寿命化させるセットアップ/インストールの極意を初心者向けに紹介。24時間365日フル稼働させても死なないタフでムキムキなラズパイ君にしちゃおう。

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Raspberry Pi Imager を起動すると以下のような画面が出ます。まず初めにOSを選ぶをクリック。

ラズパイOSのインストール（OSの選び方）

GUI画面なし版や64bit版を選ぶには、その他(other)をクリック。OS種類がたくさん出てきますが、「32bit版 or 64bit版」、「GUI(画面操作) or CUI(文字操作) 」の４パターンから選択になると思います。

OSの種類 デスクトップ環境の有無 Raspberry Pi OS Lite(32bit) ★おすすめ ×なし(CUI) Raspberry Pi OS (32bit) 〇あり(GUI) Raspberry Pi OS Lite(64bit) ★攻める人はこちら ×なし(CUI) Raspberry Pi OS (64bit) 〇あり(GUI)

CUIは「Character User Interface」の略です。 文字によるユーザインターフェイス。黒い画面で文字で操作。GUIは「Graphical User Interface」の略です。 グラフィック画像によるユーザインターフェイス。Windowsのようにマウス等で操作。

Raspberry Pi Zero 1では64bit OSが使えません Raspberry Pi Zero 2を待ちましょう

64bit版使用時にトラブルに直面すると情報が少なくハマるリスクがあります。ラズパイの性能を限界まで引き出したい！自作プログラムで3GB以上のメモリを潤沢に使いたい！ と 明確な目的がある場合のみ64bit版 を使いましょう。

64bit版は32bit版より速いといっても、電子工作中心で使う方は ほぼ 体感できないと思います 。（プログラム次第）

Windows/Mac等のGUI環境をお持ちだと思いますので、あえて ラズパイOSでGUI(画面)操作する必要はありません 。ラズパイのカメラで取得した画像・動画・センサ情報等は、ネットワーク経由でWindows/Macで参照しましょう。

ラズパイZero等では特に メモリが少ない です。最軽量でメモリ使用量も少なく パフォーマンスを限界まで引き出せるCUI(画面なしLite版) をお勧めします。

ラズパイOSの書き込みと動作確認

詳細環境設定の例だけご参考までに記載しておきます。 SSHを有効化する は確実に設定しましょう。有線LANではなく無線LANを使う場合は、ここでWi-Fiも設定します。ラズパイを複数台使っている方は ホスト名が重複しないように注意 してください。

ラズパイ長寿命化の極意

【その１】ディスクI/Oを減らせ！メモリで運用するべし

ラズパイOSをインストールした microSDカードには 書き込み回数に制限 があります。日々の運用で 常時書き込み してしまうと、ラズパイが壊れるよりも先にマイクロSDカードが死を迎えます(合掌)。極力ディスクに書き込まずに メモリだけで動くように設定 しましょう。

sudo apt autoremove -y dphys-swapfile

ラズパイの物理メモリ容量以上の領域が必要になった場合、あまり使われていない領域をメモリからマイクロSDカードに移動（スワップアウト）させる機能。ちなみにマイクロSDカードはメモリと比べて 1000倍以上性能が遅い ため、Swapは性能低下にもつながります。

■RAMDISK(tmpfs)機能を使ってメモリ上にファイルを書き込む 先ほどのSwap機能と逆の思想となる「 メモリをディスクのように使う機能 」を設定します。

sudo vi /etc/fstab で /etc/fstabのファイルを編集。 ※編集できればvi以外のnano等でもOKファイルの最後に下記３行を追加

tmpfs /tmp tmpfs defaults,size=256m,noatime,mode=1777 0 0 tmpfs /var/tmp tmpfs defaults,size=16m,noatime,mode=1777 0 0 tmpfs /var/log tmpfs defaults,size=32m,noatime,mode=0755 0 0 sudo reboot Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on /dev/root 30474260 1484076 27717012 6% / devtmpfs 341060 0 341060 0% /dev tmpfs 472644 0 472644 0% /dev/shm tmpfs 189060 3056 186004 2% /run tmpfs 5120 4 5116 1% /run/lock tmpfs 262144 0 262144 0% /tmp tmpfs 32768 164 32604 1% /var/log tmpfs 16384 0 16384 0% /var/tmp /dev/mmcblk0p1 258095 50413 207683 20% /boot tmpfs 94528 0 94528 0% /run/user/1000

これら設定だけでほぼ 大半のディスク書き込みを減らせます 。私はズボラなので割とラズパイの電源をブチっと切ってしまう事も多いですが、ファイルシステムの書き込みを抑止しているためか、ファイルシステム破損のような状況にはなった事はありません。

ログディレクトリのRAMDISK化について、他サイトでは「/etc/rc.localのファイルに/var/log/aptを作ったり/tmp/log/wtmpをtouchコマンドで作ったり・・・」という内容が多数出てきますが、 ファイルがない場合は自動作成されるため対応不要です 。(誤った情報の記事コピーが大量にある？)

ただし、インストールしたパッケージによっては、ログディレクトリが自動作成されず 起動時にエラーになるものがあります 。エラーになってしまう場合のみ、/etc/rc.local等で起動時にディレクトリを作成するように対応しましょう。

メモリなので再起動によりログが消えます。トラブルシュートする際に不安・・・と思う方もいると思いますが、ハードウェア障害(電源不足等)を除き、 ソフトウェア障害でラズパイの電源が落ちることはまずないです 。なので、 再起動せずにトラブルシュート しましょう！

ラズパイの寿命を伸ばすために/tmpをRAMDISK化した場合、api install やpip install 等のパッケージインストールやcmake等のビルド時に /tmp容量不足でエラー になる場合があります。エラー内容に「 No space left on device 」とエラーが出る場合は、環境変数を一時作業場所(Disk)に変更して対処しましょう。

＜HOMEディレクトリに一時的なディレクトリtmpを作り作業場所に設定＞mkdir ~/tmpexport TMPDIR=~/tmp

上記コマンド実行後に再度インストールすれば「 No space left on device 」のエラーは解消されるするはずです。 一通りメインのパッケージインストールが終わった後にRAMDISK化する事を推奨します 。

SSHでアクセスできなくなったー！(泣)という時のために トラブルシュート用のミニディスプレイとキーボード を用意することをお勧めします。このレスキューセット？がないと原因不明のまま電源切ることになります（涙）

【その２】電源が命！アダプタは確実なものを選ぶべし

続いてハード障害対策です。家に余っている携帯の充電器でなんとなくラズパイを動かしている人はいませんか？ラズパイを長期安定稼働させる上で、 安定した電圧を常時供給するのが重要です 。 電源だけはお金をケチらずに良いもの を選択しましょう。

特にGPIOでモータを動かしたり USB機器を多く接続する場合は注意 。電源不安定により強制的にOSがシャットダウンされる不具合にもつながります。また、CPU供給電圧が不安定になるとラズパイの性能が著しく低下するなどの影響が大きいです。

Raspberry Pi Shop by KSY

GPIO端子も5V, 3.3Vと常時電圧が掛かっています。金属クリップを落としただけでも簡単にショートしてラズパイ君がお亡くなりになります（経験談）。小さなお子さんがいる場合は注意。 貧乏チューニングで セロテープ張っておく だけでも十分効果あるのでお試しください。

【その３】CPUを冷やせ！冷却機器は用途に投じて選ぶべし

ラズパイはCPU温度が80℃に達するとサーマルスロット機能が発動。CPU周波数を落として放熱を試みるため、突然処理性能が低下する状況となります。

発熱による影響はCPU性能低下だけではありません。パソコンやラズパイでも使われている電解アルミコンデンサは「 温度が10℃上昇する毎に寿命は半分になる 」と言われています。

よって、 ラズパイ長寿命化させるために発熱対策は非常に重要 です。

電解液の消失量は温度と関係し、アレニウスの法則と呼ばれる化学反応速度論にほぼ従うことが知られています。これは使用温度が10℃上がれば寿命は2分の1になり、 10℃ 下がれば寿命は2倍になるという法則で、10℃ 2倍則とも呼ばれます。

TDK TECK MAGより引用

ラズパイにも種類が多く「Raspberry Pi Zero, Raspberry Pi 3, Raspberry Pi4」とスペックアップに比例し発熱も大きくなります。 特にラズパイ4の発熱は大きいため注意！

電子工作でセンサから値を取得するような場合CPUはほぼ使いません。このようなケースではラズパイ4ではなく 安価で低消費電力なラズパイZero 等を活用しましょう。

ラズベリーパイでできること スマートホームでの面白い使い方を紹介

ラズパイのCPU温度は vcgencmd というコマンドで確認できます。

vcgencmd measure_temp temp=50.6'C

ラズパイ4で4コア使い倒したマルチスレッドプログラムをぶん回したり、AI分析処理等で常に高負荷となるサーバの場合は冷却システムは必須。 85度以上の高熱になるとCPU周波数も落とされて性能が低下 してしまいます。

  • GPIOでセンサから情報取得 ： Raspberry Pi Zero 1であれば対策不要
  • USBカメラを使った動画配信等 ： 放熱性のよいケースや小型ファンで対策
  • DeepLearningやOpenCVで重い画像処理 ： 大型冷却ファンでの冷却を推奨

ラズパイ4のクーラーとしておすすめの商品も紹介します。ICE Tower 無茶苦茶冷えます。うちのスマートホームでは「AI分析処理用ラズパイ4」と「監視カメラ用ラズパイ4」の２台で運用中。

ややサイズが大きいのですが、 ラズパイ４の寿命を延ばしたい！ というのであればこちらのクーラーを選んでおけば間違いはないです。（2022/7時点）

まとめ

  • 極意１ ディスクI/Oを減らせ！メモリで運用するべし
  • 極意２ 電源が命！アダプタは確実なものを選ぶべし
  • 極意３ CPUを冷やせ！冷却機器は用途に投じて選ぶべし
【ラズパイ在庫チェッカー】ネットショップの在庫/価格をリアルタイムに確認しよう

記事ではUSBメモリによるブートには触れていなかったのですが、書き込みにより寿命を迎える点はSDカードと同じです。ならばUSB接続のHDD/SSD！と思う方もいると思います。OS起動が速くなる等のメリットはありますが、 そもそも起動しっぱなしでメモリにしか書かないように設定して使うのでメリットがない （笑）

記事の誤り指摘やコメント等がありましたらお気軽にこちらまで コメントをキャンセル 関連記事 Windows/Macに入れたVOICEVOXをPython経由で使う方法 Intel Neural Compute Stick2(NCS2)を使ってラズパイをドーピング AIマシンとして活用しよう 【ラズパイ在庫チェッカー】ネットショップの在庫/価格をリアルタイムに確認しよう Raspberry Pi で Nintendo Switch を自動化！単純作業を効率化しちゃおう Raspberry PiでVOICEVOXに可愛くしゃべってもらおう

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  • ラズパイ初期設定(セットアップ/インストール)
    • ラズパイセットアップ（初心者向け）
    • ラズパイOSのインストール（OSの選び方）
    • ラズパイOSの書き込みと動作確認
    • 【その１】ディスクI/Oを減らせ！メモリで運用するべし
    • 【その２】電源が命！アダプタは確実なものを選ぶべし
    • 【その３】CPUを冷やせ！冷却機器は用途に投じて選ぶべし