ヘッドレスRaspberry PiにRaspbian(jessie)をインストール

ディスプレイ等を接続しないでRaspberry Pi 2にRaspbian(jessie)をインストールしました。固定IPアドレスを使用するには、dhcp.confに設定します。

ディスプレイやキーボードが接続されていないヘッドレスRaspberry PiへRaspbian1をインストールする方法は、設定をネットワークから行うだけで基本的な手順はディスプレイ等が接続されたRaspberry Piへのインストールと同じです。

必要な物

Raspberry Pi本体
今回は、Raspberry Pi2を使用しました。
USB-ACアダプタ
急速充電対応のアダプタをオススメ。特にRaspberry Pi3を使用するときには、取れる電流値に注意する必要があります。
SDメモリカード
Raspberry Pi2以降は、マイクロSDカードを使用します。容量は最低4GBとなっていますが、私の4GBカードはOSイメージが入りきりませんでした。値段は大して変わらないので、8GBを使用することをオススメします。また、できればClass 10の製品を使ったほうがファイルへのアクセス速度が上がります。
ネットワーク
いきなり無線LANで接続するよりは、有線でまずつないでインストールすることをオススメします。
OS
今回Raspbian (jessie)をインストールします。取得方法などは、この後に説明します。
またOSのイメージファイルをSDカードに書き込むためにパソコンが必要です。私はUbuntu 16.04が動いているマシンを使用しましたが、Windowsでもイメージを直接書き込めるソフト2を使用すれば問題ありません。

Raspbianの取得

Raspbianは、公式サイトのダウンロードページまたは国内のミラーサイトからダウンロードします。国内のミラーサイトを使用したほうが、もちろん早くダウンロードが完了します。

ダウンロードが完了したら、ファイルが壊れていないか(改変されていないか)SHA-1フットプリントを見て一応確認しておきます。

$ sha1sum 2016-05-10-raspbian-jessie.zip 
66a50545358e80229d77ebba89ab01f1c0fb4a02  2016-05-10-raspbian-jessie.zip

この値が、公式サイトに書かれているSHA-1の値と同じになっているはずです。もし違っているときには壊れているので捨てます。問題なければ解凍してディスクイメージを取り出します。

$ sudo apt install zip
$ zipinfo -1 2016-05-10-raspbian-jessie.zip
2016-05-10-raspbian-jessie.img
$ unzip 2016-05-10-raspbian-jessie.zip

SDメモリカードへの書き込み

ディスクイメージのファイルを取り出せたら、SDメモリカードに書き込みます。この時普通のコピーではなく、ddまたはddrescueを使用してブート領域の部分から直接上書きします。

# `usb-Multi_Flash_Reader_058F0O1111B1-0\:0`の部分は、SDメモリカードリーダ(アダプタ)に依って変わります。

$ sudo dd bs=4M if=2016-05-10-raspbian-jessie.img of=/dev/disk/by-id/usb-Multi_Flash_Reader_058F0O1111B1-0\:0

# or

$ sudo apt install ddrescue
$ sudo ddrescue 2016-05-10-raspbian-jessie.img /dev/disk/by-id/usb-Multi_Flash_Reader_058F0O1111B1-0\:0

このコマンドを実行する時に/(root)のあるドライブを上書きしてしまう可能性があります。そのミスを防ぐために/dev/sd*ではなく、/dev/disk/by-id/usb-*を使用します。これならば、USB接続のストレージだと一目で分かります。

またddを使用した場合は、途中で進行状況が表示されません。進行状況を確認するには、別の端末から

$ pkill -USER1 dd

を実行して進行状況を表示させるシグナルを送ります。

Raspbianを起動

ディスクイメージをSDメモリカードに書き込んだら、Raspberry Piにセットして通電します。

電源が入ると赤と緑のLEDが両方共点灯します。その後一瞬緑のLEDが消えた後に細かく点滅を繰り返します。緑のLEDはディスク(SDメモリカード)アクセスを示しているので、ブートプロセスが完了すると大体の時間消灯するようになります。

ブートプロセスが完了したらDHCPサーバまたはルータのログを確認して、このRaspberry Piが使用しているIPアドレスを探します。

ログなどを調べられない場合は、IPアドレスの範囲をスキャンして当たりをつけます。この例では、10.0.0.1から10.0.0.126の範囲内で反応するIPアドレスを見つけます。

$ for i in {1..126}; do echo $i; ping -c 1 -W 1 10.0.0.$i >/dev/null && echo 10.0.0.$i; done

Raspberry Piが使用しているIPアドレスが分かったら初期ユーザでログインします。例えば10.0.0.4を使っているとすると、次のようにログイン名を指定して接続します。WindowsのTeraTermでも同じ書き方で接続アドレスとユーザ名を指定できます。

$ slogin pi@10.0.0.4
# 初回は本当に接続するか確認を求められるので、`yes`と入力して続行します。
pi@10.0.0.4's password: # 初期パスワードは`raspberry`となっています。

ログインできれば、後はヘッドレスもディスプレイ等を接続したRaspberry Piもすることは同じです。

固定IPアドレスの設定

Jessieでは、固定IPアドレスを使用する設定を/etc/dhcpcd.confに設定を書き込みます。これまでは/etc/network/interfacesに設定していましたが、変更されています。

固定IPアドレスを使用するには、man dhcpcd.confを参考にして/etc/dhcpcd.confの最後に次の設定を書き加えます。

interface eth0
static ip_address=10.0.0.130/24
static routers=10.0.0.254
static domain_name_servers=10.0.0.127 10.0.0.254

セットアップ

新規ユーザ登録

まずはadduserコマンドで自分のアカウントを作成します。パスワードや名前などを質問されるので、それに答えて入力していきます。

$ adduser nosuz
Adding user `nosuz' ...
Adding new group `nosuz' (1001) ...
Adding new user `nosuz' (1001) with group `nosuz' ...
Creating home directory `/home/nosuz' ...
Copying files from `/etc/skel' ...
Enter new UNIX password: 
Retype new UNIX password: 
passwd: password updated successfully
Changing the user information for nosuz
Enter the new value, or press ENTER for the default
	Full Name []: 
	Room Number []: 
	Work Phone []: 
	Home Phone []: 
	Other []: 
Is the information correct? [Y/n] 

新しく追加したユーザが管理者権限で色々できるようにするため、/etc/sudoersに次のエントリーを追加しておきます。

#nosuz ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL
nosuz ALL=(ALL) ALL

NOPASSWD:を指定すると、自分のパスワードを確認されずにコマンド(ここでは全てのコマンド)を管理者権限で実行できます。どちらにするかは、各サイトのセキュリティプリシーによります。

新しいユーザでログインして管理者権限を使えることを確認したら、ユーザ登録作業は完了です。

デフォルトユーザpiの削除

Raspbianにはpiというユーザがいることが公開されておりブルートフォース攻撃の標的になるので、ユーザpiを削除しておきます。

まず/etc/sudoersを編集してユーザpiのエントリーを削除しておきます。削除しなくても良いのですが、後々piというユーザを作成して意図しないで管理者権限で操作できてしまうことを防ぎます。

ユーザを削除するには、deluserコマンドを使用します。piでログインしている場合は、事前にログアウトしておきます。

$ sudo deluser --remove-home pi
Looking for files to backup/remove ...
Removing files ...
Removing user `pi' ...
Warning: group `pi' has no more members.
Done.

ソフトのアップデート

パッケージのダウンロードを速くするために、Raspbianのmirrorサイト3を参考にして近場のサイトからダウンロードするようにapt edit-sourcesコマンドで/etc/apt/sources.listの内容を変更します。直接ファイルを編集しても問題ありませんが、この方法だと書式に問題が有ると教えてくれます。

$ sudo apt edit-sources
# 初回はエディタの選択メニューが表示されます。

$ cat /etc/apt/sources.list
#deb http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ jessie main contrib non-free rpi
deb http://ftp.yz.yamagata-u.ac.jp/pub/linux/raspbian/raspbian/ jessie main contrib non-free rpi
# Uncomment line below then 'apt-get update' to enable 'apt-get source'
#deb-src http://archive.raspbian.org/raspbian/ jessie main contrib non-free rpi

$ sudo apt update && sudo apt full-upgrade

# Raspberry Piのファームウェアをアップデート。しばらく時間がかかります。
$ sudo rpi-update

ディスク領域の拡張

SDメモリーカードの全領域をRaspbianから使えるようにするには、raspi-configコマンドでパーティションを拡張します。

$ sudo raspi-config
┌─────────┤ Raspberry Pi Software Configuration Tool (raspi-config) ├─────────┐
│                                                                             │
│    1 Expand Filesystem             Ensures that all of the SD card          │
│    2 Change User Password          Change password for the default          │
│    3 Boot Options                  Choose whether to boot into a de         │
│    4 Wait for Network at Boot      Choose whether to wait for netwo         │
│    5 Internationalisation Options  Set up language and regional set         │
│    6 Enable Camera                 Enable this Pi to work with the          │
│    7 Add to Rastrack               Add this Pi to the online Raspbe         │
│    8 Overclock                     Configure overclocking for your          │
│    9 Advanced Options              Configure advanced settings              │
│    0 About raspi-config            Information about this configura         │
│                                                                             │
│                                                                             │
│                    <Select>                    <Finish>                     │
│                                                                             │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

# メニューの一番を選択します。上下の矢印で移動させて、1のところで`Enter`キーを押すと選択されます。

# `Tab`キーで`Finish`に移動して`Enter`キーを押すとrebootするか聞かれるので、再起動します。
# 再起動したら、`df -h`コマンドでディスク領域が拡張していることを確認します。

終了

終了するときは、次のコマンドで安全に終了させます4

$ sudo shutdown -h now

このコマンドを実行すると緑色LEDがしばらく点滅します。この点滅が収まり緑色LEDが消灯したら、10秒ほど見守ってもう点滅することがないのを確認して電源を切ります。

-hオプションの代わりに-rを指定するとリブートします。

参照と脚注

  1. Rasbianと間違えやすいのですが、Raspbianとbの前にpが入ります。間違えるのは私だけ?

  2. Win32DiskImagerやDD for Windowsなどを使用します。

  3. Raspbian Mirrors 私は山形大学のミラーを使用しています。

  4. もっとも電源をいきなり切っても大抵問題になりません。

PT2で地デジと衛星放送を録画

chardev版のPT2ドライバをUbuntu 16.04にインストールしてテレビ放送(地デジ)を録画できるようにしました。以前は録画できるようになるまで結構苦労した気がするのですが、今回はすんなると簡単に録画サーバになりました。

これまでUSB接続の地デジチューナーを使用していましたが、しばらく前に壊れて録画できなくなっていました。しかしサーバを新しくセットアップしたので、改めて録画サーバ機能をセットアップしました。

いくつかの地デジチューナーを使用できるようですが、今回はあまり手間を掛けたくなかったので、デファクトスタンダードなPT2を使用することにしました。PT2はPCIバス接続という制限がありますが枯れたカードで、思いの外すんなりと必要なソフトをインストールすることができました。

構成

OS Ubuntu 16.04
チューナーカード PT2 Rev. B
ICカードリーダー SCR3310-NTTCom
B-CASカード 地デジ専用または衛星放送対応
チューナーカード
Linuxで使用できるチューナーカードはいくつかありますが、デファクトスタンダードはアースソフトのPT2とPT3です。しかしPT2はとっくに製造が終了しており、PT3も製造終了1となってしまいました。そのため最近はプレミア価格でPT3がヤフオクに出回っています。
今回は、手頃な価格で中古が手に入るPT2を使用しました。ただしこのカードは現在一般的なPCI Expressではない前世代のPCIバスに接続するので、購入前にPCIカードを取り付けられるか確認しておく必要があります。
B-CASカード
地デジ放送や衛星放送を視聴するには、テレビで視聴するときと同じようにそれぞれに対応したB-CASカードが必要です。PT2(PT3)にはこのカードが付属しません。そのためテレビやレコーダから抜いてくるか、B-CASカード付きのチューナーを別に購入する必要があります。
ICカードリーダ
B-CASカードの情報を読み取るために、USB接続の接触型ICカードリーダが必要です。
今回は以前から使用しているSCR3310-NTTComを使用しましたが、現在はこちらも製造終了しているようです。こちらも中古が結構流通しているようですが、別のICカードリーダーも結構な確率で使用できそうです。

ソフトのインストール

ICカードリーダーのパッケージをインストール

まずICカードリータのパッケージをインストールします。

$ sudo apt install pcscd pcsc-tools

# B-CAS を認識できるか確認
$ pcsc_scan

...
Japanese Chijou Digital B-CAS Card (pay TV)

pcsc_scanコマンドを実行しして、Japanese Chijou Digital B-CAS Card (pay TV)が表示に含まれればOKです。このコマンドは実行したままになるので、Ctrl-Cで停止させます。

dvb版PT2ドライバーを削除

地デジチューナのPT2を組み込むとdvb版ドライバがロードされます。このドライバを使用しないのでカーネルから削除します。

$ lsmod | grep earth_pt1
earth_pt1              28672  0
dvb_core              122880  1 earth_pt1

$ sudo rmmod earth_pt1

# ドライバーのロードを禁止する。
$ nano /etc/modprobe.d/blacklist.conf

また次回再起動した時に自動的にロードしないように/etc/modprobe.d/blacklist.confを編集しておきます。次の内容をファイルの最後に加えておくと、earth_pt1をロードしなくなります。

blacklist earth_pt1

chardev版PT2ドライバをインストール

新しくchardev版のPT2用ドライバーを取得してインストールします2

$ wget http://hg.honeyplanet.jp/pt1/archive/tip.tar.bz2
# tarのaオプションは、拡張子から自動的に圧縮アルゴリズムを識別してくれて便利。
$ tar axvf tip.tar.bz2
$ cd pt1-c8688d7d6382/driver

ただしこのままではコンパイルに失敗するので、次のパッチをpt1_pci.cに当てます3

--- pt1_pci.c.orig	2016-05-07 05:49:56.494036485 +0900
+++ pt1_pci.c	2016-05-07 05:50:05.597766146 +0900
@@ -16,6 +16,9 @@
 #include <asm/system.h>
 #endif
 #include <asm/io.h>
+#if LINUX_VERSION_CODE >=KERNEL_VERSION(4,2,0)
+#include <linux/vmalloc.h>
+#endif
 #include <asm/irq.h>
 #include <asm/uaccess.h>

このままインストールすると、カーネルをアップデートするたびに毎回コンパイルと再インストールが必要になります。そこでカーネルがアップデートされるたびに自動的に再コンパイルと再インストールされるようにDKMSに登録しておきます4

まず必要なパッケージをインストールして、ソースをコピーします。

$ sudo apt install dkms

$ sudo cp -r ../driver /usr/src/pt1-c8688d7d6382
# DKMS用の設定ファイルを作成する。
$ sudo nano /usr/src/pt1-c8688d7d6382/dkms.conf

DKMSに登録するためには、設定ファイルdkms.confを作成してソースのディレクトリに保存しておきます。設定ファイルの内容は、次のようになります。

PACKAGE_NAME="pt1"
PACKAGE_VERSION="c8688d7d6382"
CLEAN="make clean"
MAKE="make"
BUILT_MODULE_NAME="pt1_drv"
DEST_MODULE_LOCATION="/kernel/drivers/video/"
AUTOINSTALL="YES"

DKMSを使ってドライバーをインストールします。

$ sudo dkms install -m pt1 -v c8688d7d6382
$ sudo dkms status | grep pt1
pt1, c8688d7d6382, 4.4.0-21-generic, x86_64: installed

# ドライバーをカーネルにロードする。
$ sudo modprobe pt1_drv
$ lsmod|grep pt1
pt1_drv                40960  0

ただ私の環境だけかチューナのデバイスファイルのモードが、rootのみ読み書き可能で、他のユーザはアクセスできないように設定されてしまいます。

$ ls -l /dev/pt1video*
crw------- 1 root root 245, 0  5月  7 07:20 /dev/pt1video0
crw------- 1 root root 245, 1  5月  7 07:20 /dev/pt1video1
crw------- 1 root root 245, 2  5月  7 07:20 /dev/pt1video2
crw------- 1 root root 245, 3  5月  7 07:20 /dev/pt1video3

このままでは録画する時に不便なので、次のエントリーをrootのcrontabに登録して再起動するたびにデバイスファイルのモードを変更しています。

@reboot chmod a+rw /dev/pt1video*

rootのcrontabに登録するには、次のコマンドを使用します。

$ sudo crontab -e

これで誰でもアクセスできるようになりました。

$ ls -l /dev/pt1video*
crw-rw-rw- 1 root root 245, 0  5月  7 12:48 /dev/pt1video0
crw-rw-rw- 1 root root 245, 1  5月  7 12:48 /dev/pt1video1
crw-rw-rw- 1 root root 245, 2  5月  7 12:48 /dev/pt1video2
crw-rw-rw- 1 root root 245, 3  5月  7 12:48 /dev/pt1video3

録画ソフトをインストール

PT2用のchardevドライバーをインストールしたら、録画するプログラムをインストールします。

ただし放送のデコードに必要なライブラリarib25が含まれていないので、昔のソースから取り出して事前にインストールしておく必要があります。

$ sudo apt install zip pkg-config libpcsclite-dev

$ wget http://hg.honeyplanet.jp/pt1/archive/c44e16dbb0e2.zip
$ unzip c44e16dbb0e2.zip && cd pt1-c44e16dbb0e2/arib25
$ make && sudo make install

arib25をインストールしたら、録画プログラムをインストールします。

$ cd ~/pt1-c8688d7d6382/recpt1
$ sudo apt install autoconf automake
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-b25
$ make && sudo make install

録画テスト

全ての準備が整ったら、まずは受信信号を調べてみます。

$ checksignal 13
device = /dev/pt1video2
C/N = 33.592474dB

オプションの13は、地デジのチャンネルです。これは一般的なNHKなら1chとかのチャンネルとは別で、周波数チャンネルです。この対応は地域(送信塔)毎に異なっているので、対応表で自分の所の周波数チャンネル5を調べておく必要があります。

checksignalを終了するには、Ctrl-Cを入力します。

最後は実際に1分ほど13chを録画して見ます。

$ recpt1 --b25 --strip 13 60 test.mpg
using B25...
enable B25 strip
pid = 6840
C/N = 33.701023dB
Recording...
ecorded 62sec

これで100MiB前後のファイルが作成されるので、VLCなどの再生ソフトでちゃんと録画出来ているか確認します。

実際に使用するには、周波数チャンネルを指定したり時間を秒で指定するのが面倒です。そこで簡単なラップスクリプトを作っておくと便利になります。

参照と脚注

  1. アースソフトの地デジチューナー「PT3」が生産終了に – AKIBA Hotline!

  2. pt2/chardev

  3. パッチの作成には、Linux/テレビ関連/PT2を参考にさせてもらいました。

  4. PT2ドライバをDKMSに登録 – Kung Noi Blog

  5. 放送の周波数チャンネルを調べるには、マスプロの地上デジタル放送 チャンネル一覧表が便利です。

Ubuntu 16.04のZFSで/homeを冗長化

Ubuntu 16.04からZFSがサポートされたので、/homeをミラーリングしたZFS上に作成して冗長化してみました。

これまで使っていたディスクが壊れてしまい、新しくUbuntu 16.04をインストールすることになりました。そこでせっかくなので、このリリースからサポートされたZFSを使ってムフフなファイルたちを無くさないように大切な/homeを冗長化することにしました1

ここでは、ZFSをインストールして使用する方法を簡単にまとめます。ZFSならばバックアップの作成も簡単ですが、ここでは触れません。

システム構成

CPU Pentium G620
RAM 16GiB
Disk 1TB x 2
OS Ubuntu 16.04 Server
メモリ
最低4GB。できれば8GBで、多ければ多いほど良い。もっとも4GB未満でも動かないということもないようです。今回のマシンは、KVMホストもしているので16GBにしています。
ZFSのメモリというとECC付きメモリ or notという話は避けられません。ECC付きのメモリでないとファイルが知らない間に壊れているかもという恐ろしい話があります。一方で、それは他のファイルシステムでも同じで、ZFSだから壊れやすいとはことでもないという話もあります。私は個人的な用途なので気にせずECC無しのメモリを使用しています。
ディスク
ミラーリングの場合は、ディスクが二台必要です。三台でミラーリングして、冗長度を上げることも可能です。またRAIDZの場合は最低3台、RAIDZ2の場合は最低4台のドライブが必要です2
ZFSを構成するドライブ(パーティション)のサイズは、Btrfsと異なり全て同一である必要があります。容量の小さなドライブが混じっていると、全体がその最低サイズに合わせられます3。またディスクを入れ替える場合も、同じかそれ以上のサイズが必要です。
OS
Ubuntu 16.04 Server(64bit)。ZFSを使用できるのは、64bit版のみです。もっとも現在のUbuntuではDesktopとServe共に64bit版が標準なので、それほど気にする必要はありません。しかしアップグレードしてきた場合は32bit版を使っているかも知れないので、その場合は注意が必要です。

システムをインストール

grubブートローダにはちょっとした問題4があるので、ZFSはデータ用のファイルシステムとして使用することをオススメします。/(root)の復旧は/etcとインストール済みのパッケージ一覧があれば/(root)の復旧は簡単ですので、システム全体をZFSにして/(root)自体も冗長化する利点はそれほど大きくありません。

そこで今回は/(root)には冗長性を持たせないで、/homeだけにRAID1の冗長性を持たせることにしました。その代わり復旧に大切な/etcとパッケージ一覧、crontabcronにより適期的にZFS上にコピーしておきます。もちろんZFSのsnapshotを作成して過去に遡れるようにして。

まずsdaに小さなパーティション(8GiBで十分)を作成して、そこに通常通りシステムをインストールします。耐久性はそれほど要求されないので、USBフラッシュメモリにシステムをインストールしても良いかも知れません。

ZFSをインストール

ZFSに必要なカーネルモジュールzfs.koはカーネルに同梱されているので、必要なユーティリティをインストールするだけで完了です。このモジュールがコンパイル済みでカーネルに含まれているので、これまでのDKMSによるzfs.koのコンパイルを待つ面倒臭さがなくなりました。

$ sudo apt install zfsutils-linux

ユーティリティのインストールが完了したら、ZFSに必要なカーネルモジュールがロードされファイルシステムが使えるようになっているか一応確認しておきます。

$ lsmod |grep zfs
zfs                  2813952  3
zunicode              331776  1 zfs
zcommon                57344  1 zfs
znvpair                90112  2 zfs,zcommon
spl                   102400  3 zfs,zcommon,znvpair
zavl                   16384  1 zfs

$ cat /proc/filesystems |grep zfs
nodev	zfs

ミラーリング(RAID1)プールの作成

まずインストールしてあるディスクを確認します。

今後ディスクにアクセするときは、sdaなどの名前ではなく/dev/disk/by-idに表示される名前を使用します5。この名前は、インターフェイス(ata)とディスクのモデル名とシリアル番号の一部から作成されます。そのため今後ディスクを交換する時に、交換が必要なディスクを識別しやすくなります。

$ ls /dev/disk/by-id | grep ^ata
ata-ST31000524AS_9VPCZPQV
ata-ST31000524AS_9VPCZPQV-part1
ata-TOSHIBA_DT01ACA100_36D1KYUNS

ディスクを確認したら、それぞれに同じ容量のパーティションを作成します。

$ sudo cfdisk /dev/disk/by-id/ata-ST31000524AS_9VPCZPQV
$ sudo cfdisk /dev/disk/by-id/ata-TOSHIBA_DT01ACA100_36D1KYUNS

$ ls /dev/disk/by-id | grep ^ata
ata-ST31000524AS_9VPCZPQV
ata-ST31000524AS_9VPCZPQV-part1
ata-TOSHIBA_DT01ACA100_36D1KYUNS
ata-TOSHIBA_DT01ACA100_36D1KYUNS-part1

なぜかブートドライブに作成したパーティションが見えないのでudevadmin triggerコマンドを試してみます。ダメなときは再起動します。

$ ls /dev/disk/by-id/ | grep ^ata
ata-ST31000524AS_9VPCZPQV
ata-ST31000524AS_9VPCZPQV-part1
ata-ST31000524AS_9VPCZPQV-part2
ata-TOSHIBA_DT01ACA100_36D1KYUNS
ata-TOSHIBA_DT01ACA100_36D1KYUNS-part1

パーティションを作成せずにディスク丸ごとZFSにすることも可能で、この方がパフォーマンスが良いとのことです。しかし同じ1TBとして売られているディスクが、メーカーや製品が違ってもセクター数が同じという自信がありません。そこで私はいつも最大サイズより少し小さいパーティションを作成して使っています。

また最近のディスクはセクターサイズが4KiBなので、パーティションの区切りを4KiBのセクターサイズに合わせます。もっとも最近のfdiskなどは、そのことを考慮して配置してくれるので特に気にする必要はありません。

ディスクにパーティションを作成したら、プールを作成します。

$ sudo zpool create -o ashift=12 -o autoexpand=on \
  tank mirror \
  ata-ST31000524AS_9VPCZPQV-part2 \
  ata-TOSHIBA_DT01ACA100_36D1KYUNS-part1

$ sudo zpool status
  pool: tank
 state: ONLINE
  scan: none requested
config:

	NAME                                        STATE     READ WRITE CKSUM
	tank                                        ONLINE       0     0     0
	  mirror-0                                  ONLINE       0     0     0
	    ata-ST31000524AS_9VPCZPQV-part2         ONLINE       0     0     0
	    ata-TOSHIBA_DT01ACA100_36D1KYUNS-part1  ONLINE       0     0     0

errors: No known data errors

-o ashift=12は、セクターサイズの指定です。
この指定によりセクターサイズを2^12B(4KiB)だと指定しています。通常は指定する必要はありませんが、512B/secのディスクを使用していると将来4KiB/secのディスクしか手に入らなくなった時に困ったことになります。

-o autoexpand=onは、将来ディスクを交換した時に可能ならプールのサイズを自動的に拡張する指定です。
このオプションがなくても特に困ることはありません。必要ならば、ディスクの交換後にプールのサイズをマニュアルで拡張することが可能です。ただし拡張できるのは、いずれの場合も冗長構成のディスク全てが現在のプールサイズよりも大きくなった場合に限られます。

tankは、プールの名前です。
/(root)直下のディレクトリ名(binなど)でなければ自由に選べますが、tankpoolが慣習として使われます。

また-O compression=lz4を一緒に指定してファイルシステム全体を圧縮することも可能です。後で見るように、ファイルシステムを作る時に個別に圧縮の有無と方式を指定することも可能です。

ファイルシステムを作成

プールを作成すると自動的に/にプール全体がマウントされますが、目的に応じてファイルシステムを切り出します。今回は、/home用に切り出します。

$ sudo zfs create -o atime=on -o relatime=on \
  -o compression=lz4 tank/home
$ sudo zfs list
NAME        USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
tank        372K   868G    96K  /tank
tank/home    96K   868G    96K  /tank/home

-o atime=on -o relatime=onは、ファイルのアクセスタイムの更新方式を指定します。
Linuxはファイルにいつアクセスしたかという情報を記録しており、ファイルにアクセスするたびにファイルの情報を書き換えています。しかしこの情報が使われることはほとんどありません。そこで-o atime=offとしてアクセスタイムの更新を止めてしまうと、ファイルアクセスのパフォーマンスが上がります。しかし一部このアクセス情報を使用するプログラムもあるので、だいたい問題ない程度に更新の頻度を減らすようにします。

-o compression=lz4は、ファイルシステムを圧縮する方法を指定します。
ただ将来さらに優れた圧縮方法が導入されたら自動的にそれを使うように-o compression=onとしておいたほうが良かったかも知れません。zfs setコマンドで後から変更できます。

ファイルシステムを作成したら/homeの内容を移動させて置き換えます。

$ sudo rsync -av /home/ /tank/home
$ cd /
$ sudo rm -rf /home/*
$ sudo zfs set mountpoint=/home tank/home

ZFSはファイルシステムをマウントする時に/etc/fstabを見ないので、/etc/fstabを書き換える必要はありません。

swap on ZFS

スワップをわざわざZFS上に取る必要はないのですが、お試し的にスワップ領域をZFS上に取ってみました。

スワップ領域を作成

スワップ領域をZFS上に作成します6

$ sudo zfs create -V 16G \
  -b $(getconf PAGESIZE) tank/swap
$ sudo zfs set com.sun:auto-snapshot=false tank/swap
$ sudo zfs set sync=always tank/swap

ブロックサイズをページサイズと同じくすることで空きメモリが少ない状況で大きなブロックの書き換えを防ぎます。

sync=alwaysとすることで、キャッシュをすぐに空にしてメモリの使用量を抑えます。

スワップを有効にする

スワップボリュームを作成したら、後は通常のスワップ領域を追加するときと同じです。

まず/etc/fstabを編集して、次のエントリーを追加します。

# swap
/dev/zvol/tank/swap none	swap	default	0	0

次に実際にスワップ領域をフォーマットしてシステムに追加します。

$ sudo mkswap -f /dev/zvol/tank/swap 

$ sudo swapon --all --verbose
swapon /dev/zd32
swapon: /dev/zd32: found swap signature: version 1d, page-size 4, 同じ byte order
swapon: /dev/zd32: pagesize=4096, swapsize=17179869184, devsize=17179869184

fstabを設定してあるので、再起動しても自動的にスワップ領域が有効になります。

参照と脚注

  1. Linuxで使用できるディスクの冗長化には、歴史のあるmdや既に安定期に入りつつ有るBtrfsを使用できます。なのにZFSをなぜ選択したか? 単純にmdやBtrfsよりZFSのコマンドが私にとって分かりやすかったからです。

  2. RAIDZやRAIDZ2に必要なドライブの数は、次の式が成り立つ必要があります。ここで128KiBは、ZFSのデフォルトレコードサイズです。

    128KiB % (ドライブ数 – パリティ数) == 0
    %は、剰余を求める演算記号

    よって、RAIDZはパリティ1なので3,5,9台、RAIDZ2はパリティ2なので4,6,10台となります。

  3. Btrfsは、容量の異なるディスク(パーティション)を組み合わせても、だけ有効に使ってZFSよりも容量を稼げることがあります。またファイルシステムに空きが有る場合は、現在よりも容量の小さいドライブに置き換えることも可能です。

  4. 少し手間はかかりますが、/(root)自体をZFSにすることも可能です。
    ただしgrubブートローダに問題があり、/(root)の入ったプールを作成する時にいくつかのZFS機能を無効にする必要があります。最初の時だけ気にするなら良いのですが、zpool statusコマンドを実行するとzpool upgradeしてくださいというメッセージが親切にも表示されます。そこでzpool upgradeしてしまうと、システムが起動できなくなってしまいます。
    もちろん開発中のgrubではこの制限が取り除かれています。それでもZFSに新しい機能が導入されるたびにブートできなくなる不安がつきまといます。

  5. ZFSのプールを作成する時に/dev/sdaなどの名前を使用した場合は、zpool importコマンドでインポートし直せば/dev/disk/by-idでの名前に変更可能です。ZFSパッケージ登録記念:UBUNTU 15.10にZFS ON LINUX

  6. HOWTO use a zvol as a swap device
    スワップボリューム – archlinux
    Using a zvol for a swap device – FAQ zfsonlinux

dpkg -i相当のワンライナー

インストール済みのパッケージ一覧を得るには、/var/lib/dpkg/info/*を調べれば良い。

ディスクイメージからインストール済みのパッケージ一覧を取得する必要があり、そのためにワンワイナーを作成しました。

パッケージ情報

dpkg -iが実際に何を見ているのか分かりませんが、/var/lib/dpkg/infoディレクトリに各パッケージのファイル一覧が書かれたファイルなどが置かれています。

インストール済みのパッケージ名は、*.listというファイルから得られます。また一度インストールされた後に削除removeされたパッケージは、*.listのみで*.md5sumsというファイルが無くなっています。

そこで*.list*.md5sumsの両方が有るパッケージを探すことで、インストール済みのパッケージ一覧を取得できます。

ワンライナー

インストール済みのパッケージ一覧

$ ls /var/lib/dpkg/info/* | grep -e '\.list$' -e '\.md5sums$' | sed -e 's/\/var\/lib\/dpkg\/info\///' -e 's/\.list$//' -e 's/\.md5sums$//' | sort | uniq -c | grep '^\s*2 ' | sed -e 's/^\s*2 //'

インストール済みのパッケージは*.list*.md5sumsの両方あるので、拡張子を削除すると同じbasenameが2つ出てきます。そこで、basenameを数えて二つ有るbasenameを抜き出します。

削除したパッケージも一覧に含める

dpkg -iのように削除したパッケージ名も一覧に含めるには、basenameの数でインストール済みか削除済みかをマークします。

$ ls /var/lib/dpkg/info/* | grep -e '\.list$' -e '\.md5sums$' | sed -e 's/\/var\/lib\/dpkg\/info\///' -e 's/\.list$//' -e 's/\.md5sums$//' | sort | uniq -c | sed -e 's/^\s*2 /ii /' -e 's/^\s*1 /rc /'

UbuntuにSambaをインストール

WindowsとUbuntuマシン間でファイルを交換するために、UbuntuマシンにSambaをインストールしました。1Gbpsのネットワークならば、ローカルドライブ並みの速さでファイルの移動やアクセスができるようになりました。

Ubuntuは、Windowsで使用しているUSBメモリを挿すと自動的に/media/user_name以下にマウントされます。昔のようにデバイス名を確認してmountコマンドを入力する必要がなく、Windowsマシンと同じ感覚で使用できます。

そのためWidwosマシンとのファイル交換が少ない内は、USBメモリーにコピーしてやり取りしても大した手間ではありません。しかし多数のファイルや容量の大きなファイルを移そうとすると、ファイルのコピーに時間がかかり待ち時間がもったいなく思えます。

そこでWindowsとUbuntuマシン間でファイルを簡単にやり取りできるようにするため、UbuntuにSambaをインストールしました。これで一回の操作でファイルを移動でき、速さも1Gbpsのネットワークで繋がれたマシン間ではローカルドライブ並みです。

Sambaのインストール方法

Ubuntuのパッケージを使用してSambaをインストールします。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install samba

Sambaの設定

Sambaの設定は、/etc/samba/smb.confファイルを編集します。

最近のSamab4は、ActiveDirectoryの機能など非常に高機能になっています。しかしただのファイルサーバとして使用するには、設定は非常に簡単です。

パッケージをインストールした時の設定ファイルとの差分は以下のようになります。

--- smb.conf.bak	2016-05-05 12:25:56.638219192 +0900
+++ smb.conf	2016-05-06 08:08:23.171354734 +0900
@@ -185,18 +185,25 @@
 # public shares, not just authenticated ones
    usershare allow guests = yes
 
+### charset ###
+
+   dos charset = CP932
+   unix charset = UTF-8
+
 #======================= Share Definitions =======================
 
 # Un-comment the following (and tweak the other settings below to suit)
 # to enable the default home directory shares. This will share each
 # user's home directory as \\server\username
-;[homes]
-;   comment = Home Directories
-;   browseable = no
+[homes]
+   comment = Home Directories
+   browseable = no
+   path = %H/smbdir
 
 # By default, the home directories are exported read-only. Change the
 # next parameter to 'no' if you want to be able to write to them.
 ;   read only = yes
+   read only = no
 
 # File creation mask is set to 0700 for security reasons. If you want to
 # create files with group=rw permissions, set next parameter to 0775.
@@ -211,7 +218,7 @@
 # Un-comment the following parameter to make sure that only "username"
 # can connect to \\server\username
 # This might need tweaking when using external authentication schemes
-;   valid users = %S
+   valid users = %S
 
 # Un-comment the following and create the netlogon directory for Domain Logons
 # (you need to configure Samba to act as a domain controller too.)

dos charsetunix charsetで、ファイル名に使う文字コードを設定します。ここでは、Ubuntu側ではUTF-8を使用し、Windowsには標準のCP932(Shift_JIS)に見えるようにしています。

全てのユーザで同じフォルダ(ディレクトリ)を共有するのではなく、ユーザごとに自分のホームディレクトリにアクセスするために[home]ディレクティブを有効にします。

pathでアクセスできるディレクトリーを~/smbdir以下に限定します。これは、Ubuntuマシンの個人設定ファイルを変更・削除したりという間違いを起こさないようにするためです。

read onlynoにすることで、読み込み専用ではなく書き込みもできるようにします。

valid usersは、ディレクトリ(ここでは自分のホームディレクトリ)にアクセスできるユーザを限定するための指定です。今回はホームディレクトリ内なので、自分自身に限定するために%S(自分のユーザ名に置き換えられる変数)を指定しています。ユーザ名を列挙すると、他のユーザもアクセスできるようになります。また@groupと指定することで、特定のUbuntuグループに属するユーザ全員にアクセスを許可することも可能です。

Sambaの再起動

Sambaの設定を変更したら、testparmコマンドで問題がないことを確認してからSambaプログラムを再起動します。

$ sudo testparm
$ sudo /etc/init.d/samba restart

ユーザ登録

Windowsからアクセスできるディレクトリを指定したので、そのディレクトリを作成しておきます。

次にpdbeditコマンド1でユーザ登録を行います。ユーザ登録時にSambaに接続するパスワードを聞かれますが、このパスワードは、Ubuntuマシンにログインするパスワードとは別の文字列を指定することが可能です。

$ sudo mkdir ~user_name/smbdir
$ sudo chown user_name:user_group ~user_name/smbdir
$ sudo chmod 700 # アクセス設定

$ sudo pdedit -a user_name

トラブルシューティング

複数のWindowsマシン間で同じファイルを編集する時にファイルが壊れる問題が起きる場合は、ロック機構の設定を変更する必要があります。
Locks and Oplocks

参照と脚注

  1. 以前はユーザ登録にsmbpasswdコマンドを使用していましたが、現在は、pdbeditコマンドの使用が推奨されています。