Raspberry Pi 4 - 実行可能なミニ デスクトップ?

これは新しいトピックではありません。 2014 年に、私は元の Pi をテストし、それをメディア システムにしようとしました。最終的に、多くの興奮といくつかの厳密な調整の中で、これは典型的なホーム Linux の取り組みであることが判明しました。プロフェッショナルな製品の磨きとエッジは、そこまでではありませんでした。

今年は 2020 年で、新しい Raspberry Pi 4 を使用してこの取り組みを復活させたいと考えています。私の目標は、日常のカジュアルなコンピューティングに十分対応できる、手頃な価格でエレガントで視覚的に楽しいシステムを構築することです。リストには、Web、メール、映画、ストリーミングなど、負荷の高いレンダリングとゲーム以外のほとんどすべてが含まれます。それでは、これを実現できるか見てみましょう。

ミニ卓上ケーキの材料

そこで、私は自分のプロジェクトに次のハードウェア コンポーネントを使用することにしました:

• Raspberry Pi 4 Model B - 紙の上では、Pi 4 はジューシーな獣です。クアッドコア Cortex-A72 (ARM v8) 64 ビット プロセッサ、1.5 GHz クロック、4GB LPDDR4-2400 SDRAM、デュアルバンド 2.4GHz および 5GHz 802.11ac ワイヤレス カード、Bluetooth 5.0、ギガビット イーサネット ポート、2 x USB 2.0 ポート、2 x USB 3.0 ポート、40 ピン GPIO ヘッダー、4K 60 Hz ビデオ解像度、オーディオ ジャック、その他をサポートする 2 x micro HDMI ポート。費用:65 米ドル

• Flirc ケース (シルバー) - 美しくスタイリッシュ。費用:25 米ドル

• Raspberry Pi 4 用オリジナル 5.1V 3A USB-C 電源アダプター。価格:USD12。
• 50cm の HDMI ケーブル - 最初は 25cm のケーブルを購入しましたが、考えていた空間配置には短すぎました。ケーブルはフルサイズなので、他のハードウェアで再利用できるので、マイクロ HDMI アダプターも入手する必要がありました。費用:18 米ドル。
• 64GB Samsung EVO Plus microSDXC UHS-I U3 メモリ カード - 残念ながら、私が購入したのは偽物だったので、返品しなければなりませんでした。問題ありませんでした。全額返金されました。費用:16 米ドル。
• 64 GB のサンディスク ウルトラ microSDXC U1 メモリ カード。費用:22 米ドル。
• VicTsing コンボ ワイヤレス キーボードとマウス - 美しいフルサイズのキーボードと素敵なフィードバック。マウスには、バッテリー ベイ内にドングルが格納されています。バッテリーは含まれていません (単 3 本)。残念ながら、ANSI ではなく ISO レイアウトが付属していましたが、En (US) として使用するつもりです。費用:28 米ドル。
• BenQ GW2280 22 インチ 1080p モニター - 他の再利用可能なアイテム (ケーブル、キーボード、マウスなど) と同様に、このコンポーネントは厳密には Pi ではありませんが、ミニ PC をセットアップするために必要でした。私は Dell モニターの品質が本当に好きなので、Dell と BenQ の間で熟考しましたが、次の理由からこれにしました:a) 12 ドル安い b) HDMI ポートが 1 つではなく 2 つあった c) デスク スタンドはこれは Pi とその Flirc の場合に最適です。費用:104 米ドル。

コンポーネントの総コスト:USD274.

さて、この地球上のあなたの場所に基づいて、このパッケージにはおそらく 250 ～ 300 ドルかかります。大まかに言えば、2015 年に Lenovo G50 ラップトップを購入したときの価格は約 450 米ドルでした。この 2 つを比較するのは簡単ではありませんが、考え方は似ています。私はラップトップを一種の安っぽいテスト デバイスとして入手しましたが、それでも強力に動作しています。それはかなりうまく機能します.8GBのRAM、DVDトレイ、1TBのハードディスク、当時の完成したマシン（ラップトップ）と私のもうすぐ組み立てられるPiベースのマシンとの間の価格差にほぼ対応するデルタがあります. .現在、毎日のコンピューティングには 64GB フラッシュでは不十分なので、しばらく前に購入した予備の WD Essential ディスクを使用するつもりです。おそらく 640GB デバイス + ネットワーク共有です。

全体として、2014 年に私がホーム メディア サーバーなどを構築しようとしたときと同じように、インターネットは数字を投げかけるのが好きです。家庭用 PC を 50 ドル以内で買えると言うのは儲かるように聞こえますが、誤解を招くものでもあります。仕事に必要なすべての周辺機器 - 少なくともマウス、キーボード、モニター、そしてケーブルとストレージは言うまでもなく、200 ドル以下で手に入れる方法がわかりません。この価格で販売されているフラッシュベースのラップトップを見つけることができ、おそらく初歩的なパフォーマンスと表示品質を提供します.

ヒント:PINEBOOK Pro がありますが、これはほぼ半分のコストで提供されます。そのため、将来何かを検討する必要があるかもしれません。しかし、それはまったく別の話です。 Pi の作成に戻りましょう.とにかく、独自の実用的なミニ デスクトップを構築しようとする場合、コストを考慮する必要があります。

この時点で、他にもいくつかの詳細を指摘したいと思います:

• 8 GB Pi 4 モデルを購入したかったのですが、売り切れでした。どこでも！
• Argon ONE のケースがかわいそうなので購入したかったのですが、こちらも売り切れでした。
• ラップトップのような小さな画面が欲しかったのですが、画面が小さいほど高価になる傾向があります。

さて、コンポーネントがあります。組み立てましょう!

ミニ デスクトップ、準備万端

これが、美しくエレガントです。何よりも、お気づきのように、モニター スタンドは Raspberry Pi ケースとまったく同じ幅です。これは偶然ではなく、BenQ モニターを選んだ理由の 1 つでした。Pi を目立たないように配置できるようになったからです。さらに良いことに、Flirc ボックスの横に他の Pi を配置して、追加のケースを並べることができます。または、スマートテレビのセットアップで行ったのと同じように、モニターの背面に取り付けることもできます。ここで私がしたことを感謝しなければなりません。

完璧な幅のマッチ - 非常にスタイリッシュに見えます。そこにコンピューターがあるとは本当に言えません。

あとは、オペレーティング システムを選択するだけです!

10 月のタキシード狩り

これは私が予想していたよりもはるかに難しいことが判明しました... 64 ビット SoC アーキテクチャは、Linux コミュニティの車輪に小さなスパナを投げ込んだようです。調べてみると、あまりハッキングを必要としない方法で、Pi に実行可能なオプションは 2 つしかありませんでした。最初のものは、Debian Buster に基づく公式の Raspberry Pi OS (以前の Raspbian) です。しかし、それは LXDE デスクトップを実行します。これは、長期的に使用するのに十分な成熟した、または視覚的に満足できるものではありませんでした.

2 番目の選択肢は Ubuntu MATE です。これにはモデル 3 までの Pis 用に完全に使用可能なイメージがありますが、残念ながら、モデル 4 はまだありません。ただし、できることは 2 段ホップです。 Ubuntu Server 20.04 を入手してインストールし、選択したデスクトップ環境 (MATE など) をインストールします。

現在、利用可能なオペレーティング システムは他にもいくつかありますが、ここでは、誰の役にも立たないテクノバブリングを口にするだけです。 64 ビット カーネル、32 ビット ユーザーランド、EEPROM フラッシュ、NOOBS パッケージなど。 Raspberry Pi が、いじくり回しの天国であることは承知していますが、完全でシンプルなデスクトップ ソリューションを提供できない理由はありません。それらは相互に排他的である必要はありません。実際、私たちには 2 つの選択肢があり、両方を試してみることにしました。

試行 1:Ubuntu MATE

Ubuntu Server 20.04 の 2 ステップ ホップから始めました。

ダウンロードした画像をメモリーカードに書き込む

ダウンロード、メモリーカードへのdd。コマンドラインに慣れていない場合は、オプションで公式の Raspberry Pi Imager ツールを使用できます。 Linux を使用している場合、最も簡単なのはイメージをカードにコピーすることですが、もちろん何も破壊しないようにあらゆる予防措置を講じます。実際、出力ファイル (of=) を選択するときは特に注意してください。重要なものを誤って上書きしたり、データを破棄したりしないようにしてください。

sudo dd if="image path" of=/dev/"SD カードのデバイス名 例:mmcblk0) fconv=sync bs=1M

ネットワーク構成

2 番目のステップは、ネットワーク構成です。サーバー イメージが起動すると、UI は表示されず、コマンド ラインのみが表示されます。サーバーに SSH で接続してから、この方法で Pi を管理するか、モニターとキーボードを接続したコンソールで作業することができます。いずれにせよ、ネットワークが必要です。私のテストでは、ワイヤレス ネットワークのみを使用し、イーサネット ケーブルは使用しませんでした。これは、netplan を使用してコマンドラインからワイヤレス ネットワークを構成すること、または自動構成調整ファイル network-config を使用することを意味していました。

ネットプランを使用してネットワークを構成することから始めました。実際に修正できなかったかなりの数のエラーに遭遇しました。最初に、netplan 構成ファイルで YAML エラーが発生しました。たとえば、タブは使用できず、スペースのみです。その後、何をしても構成を適用できませんでした.netplanは単にそれを拒否しました.

代わりに、network-config オプションを試しました。 OS イメージを SD カードに書き込むと、system-boot と writable の 2 つのパーティションが作成されます。 system-boot をマウントしてから、network-config という名前のファイルをテキスト エディタで開きます。

sudo マウント /media/"user"/system-boot /some-mount-point
nano /some-mount-point/network-config

ここで、アクセス ポイントの資格情報を挿入する必要があります。このファイルには、編集して使用できるコメント付きのサンプル ブロックが含まれています。ネットワーク名とパスワードのエントリを、ワイヤレス アクセス ポイントの独自の情報に置き換えてください。

wifis:
wlan0:
dhcp4:true
オプション:true
access-points:
"Wi-fi ネットワーク名":
パスワード:"Wi -fi パスワード"

MATE デスクトップ インストール

この手順が完了したら、サーバー イメージを起動し、IP アドレスを正常に取得して、ネットワークを稼働させました。この時点で、desktopify スクリプト (たまたま、Ubuntu MATE のプロジェクト マネージャーによって作成された) を取得し、実行しました。

sudo ./desktopify -de ubuntu-mate

しばらくすると、このステップが完了し、MATE デスクトップができました。

MATE デスクトップ構成と微調整

全体的に、物事は順調に見えました。しかし、これは旅の終わりではありませんでした。それからはほど遠い。かなりの数の変更を加えて、デスクトップを機能させ、必要に応じて動作させる必要がありました。これらのいくつかは、MATE 関連の問題であり、その他は Raspberry Pi 4 に固有のものでした。今後数週間でチュートリアルが雪崩に満ちることを約束します。要するに、主な問題は次のとおりです。

• ディスプレイは、1920x1080 ピクセルのフル解像度ではなく、1824x984 ピクセルとしてのみレンダリングされます。これは、Pi ブート構成でオーバースキャン オプションを無効にすることで解決されます。このファイルは、古い 32 ビット Pi の場合は /boot/config.txt の下にあり、新しい 64 ビット Pi 4 の場合は /boot/firmware/usercfg.txt の下にあります。他にも言いたいことがありますが、現時点では重要ではありません。

• MATE デスクトップ フォントは薄すぎて、純粋な黒ではありませんでした。そのため、デスクトップ テーマを編集して、唯一許容されるフォントの色である純粋な黒のフォントを使用する必要がありました。 MOTE と呼ばれる独自のカスタム テーマを作成しました。基本的に、Gnome 3 でテーマを編集するのと非常によく似ています。これは Pi だけのものではありません。

• デスクトップは合成を使用していなかったので、すべてが正しくなるまで、Marco ウィンドウ マネージャーをいじる必要がありました。たとえば、Cupertino デスクトップ レイアウトを使用している場合、Plank で透明度を切り替えることができませんでした。次に、MATE Tweak 経由で Marco を使用するように変更した場合でも、この設定はログイン間で保持されず、永続的な変更に影響を与えるために dconf-editor を使用する必要がありました。詳細は別のガイドで。
• ウィンドウの配置など、その他の機能の調整が半ダースあります。重要な Ubuntu MATE および RPI4 調整ガイドも用意されています。楽しいはずです!
• ハードウェア アクセラレーションによるビデオ レンダリングは使用されませんでした。これは大きな問題です。これについては後ほど詳しく説明します。

しばらくすると、スタイリッシュで見栄えのするデスクトップができました。多くの優れたソフトウェアが含まれていたり、インストールされていたりしました。私の微調整により、最近の Ubuntu MATE のレビュー経験よりもさらに楽しくなりました。 SDカードからでも、こんなに速くてスムーズに動くことに、私はむしろ驚きました。メモリ使用量は比較的少なく、4 GB で十分に思えますが、スワップが構成されていないことに注意してください。

しかし、その後、私はビデオを再生し始めました ...

ビデオの再生

技術的に言えば、Pi は 1080p や 4K も問題なく処理できます。私の第1世代のPiでさえ、問題なくフルHDを実行できました.しかし、これではありません。 Firefox でのプレイは明らかに途切れ途切れでした。 VLC を試してみましたが、同じ結果が得られました。途切れ途切れの再生。システム リソースの数値を見ると、Firefox はほぼ 300% の CPU を消費していました。これは、ビデオを処理しようとして、3 つのフル コアに相当します。明らかに、ハードウェア アクセラレーションが得られませんでした。システム モニター ツールの [システム情報] タブ (llvmpipe AKA ソフトウェア レンダリングのみ) でこれを確認することさえできました。

私は最終的にこれを解決することができましたが、それは簡単なプロセスではありません。だから私はすぐに完全なチュートリアルを約束します.非常にせっかちな方は、usercfg.txt ファイルを編集して、次のエントリを追加する必要があります:

dtoverlay=vc4-fkms-v3d
max_framebuffers=2
gpu_mem=128
hdmi_enable_4kp60=1

リブート。次に、ブラウザーとメディア プレーヤーが正しく構成されていること、およびハードウェア アクセラレーションが使用されていることを確認する必要があります。これには、Firefox、Chromium、および VLC の個別のセットアップが必要であり、それらについては専用のガイドで説明します。全体として、これはかなり成功した試みでしたが、ビデオの側面には多くの時間と微調整が必​​要でした.大体丸 2 日です。

試行 2:Raspberry Pi OS

2 枚目の SD カード (上記の価格は含まれていませんが、関係ありません) を入手し、公式リリースでテストすることにしました。ここでは、事前に微調整を行いませんでした。やや明るすぎる LXDE デスクトップに入ると、問題なくネットワークを構成できました。初めてのガイドもあり、歩き回るのに役立ちます。とても便利です。

フォント、コントラスト、太さ、書体、最悪。

たとえば、そこにあった黒い境界線について尋ねられたので、ブート構成を手動で修正する必要はありませんでした。次に、raspi-config ツールを実行し、GL ドライバーの使用を有効にするなどの追加の変更を行いました。悪くはないがオタクすぎる。真剣に、物事が実際よりも困難であるべき理由はありません。

数分後、私はデスクトップを手に入れました - そしてデスクトップは私を持っていました。しかし、私はそれを本当に使いたくありませんでした。モダンに見えなかっただけで、美学に妥協する理由はありません.さらに、箱から出してすぐに最適化されたパフォーマンスが得られますが、いくつかの注意事項があります。

お使いのブラウザは Chromium で、広告ブロックといくつかの h.265 拡張機能で構成されています。動画の再生が改善されていると思います。 HD ビデオを試してみましたが、問題なく動作しました。しかしその後、Firefox をインストールしたところ、以前に Ubuntu MATE で発生したのと同じ問題に遭遇しました。実際、Firefox は入手できません。このパッケージを apt 経由でインストールしようとすると、エラーが発生します。 Raspberry Pi には Firefox ESR (firefox-esr) のみが同梱されています。おそらく、あなたには選択肢がありますが、実際にはそうではありません。これは、オープンソースと Linux のパラドックスです。ここでの選択は、望ましくないブラウザを使用しているように見えます。または、Firefox (デフォルトでハードウェア アクセラレーションなし) を選択した場合でも、ESR を使用する必要があります。私は ESR が大好きですが、新しいバージョンが必要な場合はどうすればよいですか?

とにかく、これが私が公式の最新のイメージで持っていた問題のリストです:

• 時間が同期されていなかったため、最初はブラウジングが機能しませんでした。これにより、明らかに Web 証明書が混乱する可能性があります。時刻を同期することでこれを解決する必要がありました:

sudo timedatectl set-ntp True

• VLC はハードウェア アクセラレーションを使用して再生しましたが、全画面表示では何も表示されませんでした。解決しましたが、別の記事で説明するまでお待ちください。
• オーディオは最初は機能しませんでした (raspi-config を使用すると、自動切り替え、ヘッドフォン、および HDMI を選択できます)、その後、ヘッドフォンで動作し、1、2 回再起動した後、すべてが解決しました。オーディオ出力をどこにも切り替えませんでした。音声の微調整については別途説明します。
• まったく同じ配置にある他のデバイスがその 3 ～ 4 倍 (ワイヤレス) を簡単に管理できるにもかかわらず、ダウンストリームが 30 Mbps を超えることはありませんでした。ネットワークもときどき不安定でした。時折、名前解決の問題やページ タイムアウトが発生し、Firefox はデスクトップ ページではなくモバイル ページのみを表示することがよくありました。これは、Ubuntu MATE ではどの時点でも発生しませんでした。 MOAR の微調整と別のガイド!

この時点で、MATE などの他のデスクトップ環境を試すことにしました!

他のデスクトップを試して...失敗して...そして成功!

Xfce は Xfce、MATE は MATE だと思うかもしれません。うーん、ダメ。 Raspberry Pi OS またはおそらく Debian で得られる MATE は、Ubuntu MATE で得られるものとはまったく異なります。ユーティリティの半分が欠落しており、MATE Tweak で変更できるほとんどのデスクトップ レイアウトを取得できず、テーマとアイコンも取得できません。

Plasma も試してみましたが、パフォーマンスは良くありませんでした。私はすぐに MATE に戻り、見栄えが良く、見栄えがよく、エレガントに見えるように、大幅に微調整を始めました。多くの作業とフラストレーションの後で、新しい問題やエラー、矛盾がたくさん出てきました:

• デスクトップ セッションを変更できるログイン画面を表示するには、lightdm.conf 構成ファイルを手動で編集する必要がありました。デフォルトの pi-greeter では、そのようなオプションはありません。
• MATE では、インジケーター アプレットにネットワーク アイコンがなく、ボリュームのみでした。 network-manager-gnome パッケージをインストールした後、アイコンが表示されましたが、ワイヤレス ネットワークが一覧表示されず、接続してブラウジングしていたにもかかわらず、ネットワークの準備ができていないと主張しました。 Plasma と Xfce でも同じ問題が発生します。その理由は、デフォルトの LXDE セッションでネットワークに使用される WPA サプリカントと Network Manager の間の競合です。専用のチュートリアルで説明しますので、修正可能です。
• Xfce、MATE、LXDE の間にはかなりの相互汚染があります。たとえば、MATE の自動起動アプリケーションとして Plank を構成しましたが、他の 2 つのデスクトップにも表示されました。しかしその後、プラズマにも現れました!
• Raspberry Pi の Plank は、Ubuntu MATE の Plank とは異なります。とりわけ、右クリックの設定オプションがなく、ドックを微調整するには、コマンド ラインから設定サブユーティリティを起動する必要があります。
• アプリケーションは中央に配置することを拒否しましたが、dconf-editor の微調整の後、Chromium を除くすべてが変更に従いました。
• Pluma は、最後に開いたドキュメントをまったく記憶していません。Ubuntu MATE では記憶しています。
• Compton GPU ウィンドウ マネージャーを試してみましたが、パフォーマンスはひどいもので、ティアリングが多発していました。 Marco (adaptive) に戻ると、最も妥当な結果が得られるようです。
• MATE では、コントロール センターを介して Raspberry Pi 構成にアクセスできます。これはうまく機能し、(Raspberry Pi) 推奨ソフトウェアというタイトルのものが表示されます。最初のものは raspi-config の単純化されたバージョンのように見えますが、2 番目のものはまったく機能しませんでした (ネットワークは正常に機能していたにもかかわらず、オフラインだったと不平を言いました)。これがデスクトップ環境の不具合であるかどうかを確認するために、公式デスクトップ (LXDE) で再試行しましたが、まだうまくいきません.

最終的に、物事は形になり始めました...

これは勇気づけられることではありませんが、私は辛抱強く、さらに 1 日か 2 日かけて磨き上げました。

• Ubuntu MATE からたくさんのテーマとアイコンをここにコピーしました。これには、黒のフォントでカスタマイズしたテーマも含まれます。これにより、他のオペレーティング システムで得られるものとほぼ同じ、洗練されたセットアップが可能になりました。
• ハードウェア アクセラレーションやユーザー エージェントなど、Firefox を微調整しました。
• たくさんのソフトウェアをインストールしました。

最終的に、Raspberry Pi OS 上の MATE デスクトップはかなりモダンで見栄えがよくなりました!

このシステムは、妥当なパフォーマンス、適切なビデオ アクセラレーション、オーディオ機能を提供し、優れたプログラムとツールがたくさんあります。唯一の欠点は、多くの手作業に投資しなければならないことです。これはデフォルトではありません。

その部分に見えます、あなたは認めなければなりません.

(左) から (右) に移動しました - クリックして拡大:

その他 - パフォーマンス、暖房

Pi自体に戻りましょう。何度も言いますがビジュアルは大好きです。モニターは妥当です。キーボードは優れています。ワイヤレス マウスは ... 滑らかで白いデスクの表面ではうまく機能せず、代わりに有線マウスを使用する必要がありました。

最も優れた点は、Pi 4 が熱くなることです。指が焼けるほど熱くはありませんが、かなり暖かいです。私たちは摂氏 50 度程度で話しています。スロットルはありませんが、理想的ではありません。たまたまPi 3も持っていますが、加熱は問題ではありません。まったく。ケースは常にかなりクールです。これが Flirc なのか、Pi そのものなのか、それとも 2 つを組み合わせたものなのかはわかりません。しかし、これは避けられないことです。Pi のパワーが高ければ高いほど、熱くなります。ファンレスのセットアップが望ましいように思えますが、私はこの道をもう少し探求し、おそらくファンでケースをつかむつもりです.ちょっとした情報：ファームウェアを含む一連のアップデートは、加熱を少し助けました.ケースはよりクールになりました。あたたかいけど、こじんまりとした暑さよりぬるい。

パフォーマンスはまともです。ビデオ - WebGL Aquarium テストで約 22 FPS が得られます。今、Slimbook Pro2 ラップトップで同じことを試してみると、簡単に 60 FPS に達し、そこで上限に達します。これは、ハードウェア アクセラレーションの面で改善の余地があることを示しています。おそらく、新しいファームウェア、新しいカーネル、より優れた GL サポートが必要です - 私は公式の Raspberry Pi OS について話しているのです.

結論

私は 3 ～ 4 日間いじくり回しましたが、最終的には 100% 動作するデスクトップを手に入れ、座ってリラックスして楽しむことができました。しかし、それは多くの時間を費やしています。ご覧のとおり、このエクスペリエンスにはスムーズさやプラグ アンド プレイはありません。それで、私たちの質問への答えです。それは：はい。すべてを整理する忍耐力があれば、これは MATE を実行するときの素敵な小さなミニ デスクトップになります。

全体として、Raspberry Pi は依然としてオタク技術のままです。まあ、本質的に、これはPiのパンとバターです-筋金入りのオタクであり、忘却への微調整です。まったく問題ありません。驚くことはありません。しかし問題は、ゼロかすべてかという二者択一だということです。ハッカーに頼らずにシンプルでモダンな PC を手に入れる妥協点はありません。これは一般的に Linux-at-home の恒常的な症状です。スムーズでシンプルなエクスペリエンスとして分類できるものをユーザーに提供できるディストリビューションはほとんどありません。

そうは言っても、Raspberry Pi 4 には多くの可能性があります。それ自体でミニデスクトップにすることができます。全体的にセットアップに満足しています。それは部品に見え、パフォーマンスは合理的で、機能は非常にしっかりしており、デバイスの価格を考えると非常に優れています.しかし、私が望んでいるように、それはまだプラグアンドプレイボックスではありません.だからこそ、私はオタクとしての義務と同様に、いじったり調整したりし続け、私の進歩を紹介するガイドと記事であなたを攻撃します.願わくば、いつの日か、私がこう言えるようになることを願っています。そこにあなたの完璧なミニ デスクトップがあります。手に取ってください。ボブはあなたのおじです。私たちは近くにいます。もうすぐです。ですから、最新情報に目を光らせてください。またお会いしましょう。オタクの皆さん。

乾杯。