ラズベリーパイ 初期設定とサーバー構築

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Raspberry Piを、PLCのデータ収集やWeb表示に使うサーバーとして使えるようにするまでの手順メモです。
OSの初期設定（Wi-Fi・SSH・固定IP）から、Java・FTP・Apache・PHP・Node.js・MariaDBのインストールまでを、実際に打ち込むコマンドと一緒にまとめています。コマンドの右下にある「コピー」ボタンで、そのまま貼り付けて使えます。

ラズベリーパイそのものの概要や機種の選び方は「ラズベリーパイとは」を参照してください。

環境

セットアップ

ダウンロード

Raspberry Pi Imagerをダウンロードします

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

ダウンロードした「Raspberry Pi Imager」を実行してMicroSDカードに書き込みます。ここではRaspberry Pi 4 に Raspberry Pi OS(64-bit)をセットアップしています。OSはUbuntuなどのOSも選択できます。

以降の項目を入力してインストールを完了すると次の画面のようになります

作業の流れ

初期設定

Software Configuration Tool

OS書込み後に設定する場合は、raspi-config で変更できます。

$ sudo raspi-config

固定IP

PLCや他のPCから決まったアドレスでアクセスできるように、有線LAN（eth0）に固定IPを設定します。ここでは例として次のアドレスを使います。環境に合わせて変更してください。

Bookworm以降（NetworkManager）現行

まず接続プロファイルの名前を確認します。

$ sudo nmcli connection show
NAME                UUID                                  TYPE      DEVICE
preconfigured       55dd2019-38f9-4b21-b160-d6408043729b  wifi      wlan0
lo                  cff20310-e389-4dd9-b607-b36de92abca9  loopback  lo
Wired connection 1  54d7c64b-aef7-3bde-b00d-249f1e0b383e  ethernet  eth0

DEVICEが eth0 の行（この例では Wired connection 1）が有線LANのプロファイルです。このプロファイルに固定IPを設定します（1行のコマンドです）。

$ sudo nmcli connection modify 'Wired connection 1' ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.0.100/24 ipv4.gateway 192.168.0.1 ipv4.dns 192.168.0.1

設定を反映します。

$ sudo nmcli connection reload
$ sudo nmcli connection up 'Wired connection 1'

設定されたか確認します。

$ ip -4 addr show eth0

Bullseye以前（dhcpcd）旧OS

/etc/dhcpcd.conf を編集します。

$ sudo nano /etc/dhcpcd.conf

# ファイルの末尾に以下を追加
interface eth0
static ip_address=192.168.0.100/24
static routers=192.168.0.1
static domain_name_servers=192.168.0.1
noipv6

保存したら再起動します。

$ sudo reboot

パッケージの更新

まずはパッケージ一覧を更新し、インストール済みのパッケージを最新にしておきます。

$ sudo apt update
$ sudo apt upgrade -y

ソフトウェアのセットアップ

Java

JDKを入れればJRE（実行環境）も一緒に入ります。

$ sudo apt install -y default-jdk
$ java -version

FTP（vsftpd）

PCからファイルを転送するためにFTPサーバーを入れます。

$ sudo apt install -y vsftpd

設定ファイルを開き、次の行の先頭の # を外して有効にします。

$ sudo nano /etc/vsftpd.conf

write_enable=YES
ascii_upload_enable=YES
ascii_download_enable=YES

サービスを再起動します。

$ sudo systemctl restart vsftpd

Apache2

$ sudo apt install -y apache2

PCのブラウザで http://192.168.0.100/ を開き、Apacheの初期ページが表示されれば成功です。公開するファイルは /var/www/html/ に置きます。

PHP

$ sudo apt install -y php
$ php -v

Apacheを先に入れておくと、Apache用のPHPモジュールも一緒に入ります。動作確認する場合は、次のファイルを作ってブラウザで http://192.168.0.100/info.php を開きます（確認後は削除してください）。

$ echo '<?php phpinfo(); ?>' | sudo tee /var/www/html/info.php

Node.js・npm・Chart.js

$ sudo apt install -y nodejs npm
$ node -v
$ npm -v

グラフ描画ライブラリのChart.jsは、使うプロジェクトのディレクトリでインストールします（sudoは不要です）。

$ cd ~/myproject
$ npm install chart.js

NumPy・Matplotlib

$ sudo apt install -y python3-numpy python3-matplotlib

MariaDB（MySQL互換データベース）

インストール

$ sudo apt install -y mariadb-server

初期セットアップ

$ sudo mariadb-secure-installation

（以前は mysql_secure_installation でしたが、現在は上のコマンド名になっています）
次の6つを順に聞かれます。

ここでは検証用として、ゆるい設定（ほぼ全部「n」）で進めています。現場で常時運用する場合は「本番運用」列のように設定してください。

データベースとユーザーの作成

$ sudo mariadb

-- データベース作成
CREATE DATABASE testDB;
SHOW DATABASES;                                   -- 確認

-- ユーザー作成（ユーザー: testuser  パスワード: passwd）
CREATE USER 'testuser'@'%' IDENTIFIED BY 'passwd';
SELECT user, host FROM mysql.user;                -- 確認

-- 権限付与（testDBに対する全権限）
GRANT ALL PRIVILEGES ON testDB.* TO 'testuser'@'%';
SHOW GRANTS FOR 'testuser'@'%';                   -- 確認

EXIT;

作成したユーザーでログインできるか確認します。

$ mariadb -u testuser -p
MariaDB [(none)]> SHOW DATABASES;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| testDB             |
+--------------------+

外部（PC・PLC）から接続できるようにする

初期状態では、ラズベリーパイ自身（127.0.0.1）からしか接続できません。設定ファイルを開きます。

$ sudo nano /etc/mysql/mariadb.conf.d/50-server.cnf

# bind-address = 127.0.0.1   ← 先頭に # を付けてコメントアウト
bind-address = 0.0.0.0        # ← すべてのネットワークで待ち受ける

MariaDBを再起動します。

$ sudo systemctl restart mariadb

PCからは、ホスト 192.168.0.100、ポート 3306 で接続できます。PLCからDBへ直接書き込む場合（OMRON NJ/NXのDB接続など）も、同じアドレスとユーザーを使います。

ログ出力（実行されたSQLの確認）

デバッグ時に、実際に実行されたSQLを確認したいときに使います。

$ sudo nano /etc/mysql/mariadb.conf.d/50-server.cnf

# すべてのSQLを記録
general_log_file = /var/log/mysql/mysql.log
general_log      = 1

# 時間のかかったSQL（10秒以上）を記録
slow_query_log      = 1
slow_query_log_file = /var/log/mysql/mariadb-slow.log
long_query_time     = 10

$ sudo systemctl restart mariadb
$ sudo tail -f /var/log/mysql/mysql.log

DBの移行（バックアップとリストア）

他のPCやラズベリーパイからデータベースを移行するときの手順です。

1. バックアップ（移行元）

$ mysqldump -u testuser -p testDB > testDB_backup.sql

2. データベース作成（移行先）

移行先にtestDBがまだない場合は作成します。

$ mysqladmin -u testuser -p create testDB

3. リストア（移行先）

リストアは mysqldump ではなく mysql（mariadb）コマンドで行います。

$ mysql -u testuser -p testDB < testDB_backup.sql

まとめ

ここまでで、ラズベリーパイ1台に「Webサーバー（Apache・PHP）」と「データベース（MariaDB）」がそろいました。
あとはPythonなどでPLCからデータを読み出してMariaDBに記録し、MetabaseやGrafanaで表示すれば、ブラウザから設備の状態を確認できるシステムになります。PLCとの通信方法は下の関連ページを参照してください。

関連ページ

ラズベリーパイとは

歴史・現行機種のスペック・PLCとの連携構成を紹介します

OMRON FINS通信

PythonからOMRON製品とFINS通信します

KEYENCE 上位リンク通信

PythonからKEYENCE PLCと上位リンク通信します

MITSUBISHI MCプロトコル通信

PythonからMITSUBISHIシーケンサとMCプロトコル通信します

参考

• dhcpcd.conf が無いraspberry piで固定IP(有線)のやり方

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