Raspberry Pi: So klappt die Installation und Einrichtung

Der Raspberry Pi ist klein, arbeitet geräuschlos und kostet nur etwa 40 Euro. Das aktuelle Modell Raspberry 3 ist mit einem Ethernet-Anschluss, vier USB-2.0-Ports, WLAN und Bluetooth ausgestattet. Es gibt allerdings nur ein GB RAM, und der ARM-Prozessor ist nicht besonders schnell. Trotzdem eignet sich das Gerät für Desktopanwendungen und als Server. Eine gute Figur macht der Raspberry Pi auch als Multimedia-PC, denn dank Hardwarebeschleunigung ist sogar die Wiedergabe von HD-Videos möglich.

Für den Raspberry Pi gibt es speziell für den ARM-Prozessor angepasste Linux-Versionen, bei deren Installation einige Besonderheiten zu beachten sind. Wenn das System läuft, gibt es jedoch kaum Unterschiede zu Linux auf einem x86-PC, außer es betrifft die spezielle Raspberry-Hardware.

Unsere Tipps basieren auf der verbreiteten Raspberry-Distribution Raspbian und einem Raspberry Pi 3. Die meisten Tipps sollten aber so oder ähnlich auch mit älteren Modellen und anderen Distributionen funktionieren.

Tipp: Einfache Raspberry Pi-Mini-Geräte

1. Damit das Tempo stimmt: Die richtige SD-Karte finden

Der Raspberry Pi bootet das Betriebssystem von einer SD-Karte. Wie schnell das Gerät arbeiten kann, hängt auch von den maximalen Transferraten der Karte ab. SD-Karten wurden für Kameras und große Bilddateien entwickelt. Häufige Schreibzugriffe und viele kleine Dateien, wie sie für Betriebssysteme typisch sind, bringen eine SD-Karte an ihre Leistungsgrenzen. In Ermangelung technischer und preislicher Alternativen blieb den Raspberry-Entwicklern aber nichts anderes übrig, als einen SD-Kartenleser einzubauen. In der Praxis ist die Lebensdauer einer SD-Karte jedoch ausreichend lang, und Lese-und Schreibvorgänge laufen für fast alle Anwendungsbereiche schnell genug ab. Auf dem Raspberry Pi 2 befindet sich seit Modell A+ ein Micro-SD-Kartenleser. Die Vorgänger waren mit einem SD-Kartenleser ausgestattet. Die kleineren Micro-SDs sollen für mehr Stabilität sorgen, denn bei den älteren Modellen wurden die Kontakte des Kartenlesers als Quelle für häufige Abstürze ermittelt.

SD-Karten der Klasse 10 bieten mindestens zehn MB pro Sekunde, beim Lesen lassen sich Geschwindigkeiten von bis zu 90 MB/s erreichen („sequenziell“). Das gilt aber nur für große Dateien, die Sie beispielsweise von der SD-Karte auf den PC kopieren. Der Raspberry Pi liest maximal nur mit etwa 20 MB/s, unabhängig von der Geschwindigkeit der Karte. Ein Betriebssystem fordert vom Speichermedium jedoch meist viel kleine Dateien an, wobei die Transferrate beim Lesen von 4K-Blöcken („random read“) auf unter zehn MB/s absinkt, beim Schreiben sind es nur noch um die zwei MB/s.

Trotzdem empfiehlt sich eine Karte der Klasse 10, weil sich dann am PC die Installationsimages schneller auf die Karte kopieren lassen (Punkt 4). Außerdem benötigen Backups weniger Zeit (Punkt 7). Im Hinblick auf Qualität, Haltbarkeit und Leseleistung sollten Sie zu SD-Karten von Markenherstellern wie Samsung oder Sandisk greifen (Punkt 2). In der Regel sind 32 GB völlig ausreichend, minimal sind acht GB erforderlich.

2. So schnell arbeitet eine SD-Karte tatsächlich

Aktuelle SD-Karten bieten Leseraten um die 90 MB/s. Der Raspberry Pi kann zwar nur deutlich weniger nutzen, trotzdem gibt es deutliche Unterschiede bei der Leistung.

Auf der Webseite www.pidramble.com finden Sie aktuelle Tests von SD-Karten für den Raspberry Pi. Klicken Sie auf „Benchmarks“ und dann auf „microSD Card Benchmarks“. Die Tabellen zeigen nicht nur SD-Karten, sondern teilweise auch USB-Sticks für den Vergleich. Beim Test mit hdparm (sequenzielles Lesen) liegen die Karten meist dicht beieinander. Deutlicher ist das Bild beim wichtigeren Test „4k random write“. Die schnellste SD-Karte liefert im Raspberry Pi 3 eine knapp fünfmal höhere Schreibleistung als die langsamste. Sehr gute Werte zeigen Samsung Pro + mit 32 GB und Sandisk Extreme mit 16 GB, die mit etwa 28 Euro und 13 Euro aber auch im oberen Preissegment liegen.

Wer die Geschwindigkeit der eigenen SD-Karte nach der Installation von Raspbian (Punkte 3 und 4) prüfen möchte, kann den Benchmarktest selbst durchführen und mit den Werten von www.pidramble.com vergleichen.

3. Betriebssysteme mit Hilfe von Noobs installieren

Die Installation von Systemen auf dem Raspberry ist mit wenigen Mausklicks erledigt. Sie benötigen dazu einen SD-Kartenleser am PC, über den Sie die SD-Karte unter Linux befüllen. Am einfachsten ist es unter Einsatz von Noobs, das Sie im Downloadbereich von www.raspberrypi.org herunterladen. Es gibt zwei Varianten: Noobs Lite ist nur etwa 30 MB groß, und der Download des gewünschten Systems erfolgt erst später auf dem Raspberry Pi. Verwenden Sie diesen Download vorzugsweise, wenn Sie ein anderes System als Raspbian installieren möchten. Das reguläre Noobs ist 1,2 GB groß und enthält bereits das Abbild für Raspbian, sodass der spätere Download entfällt. Über beide Noobs-Varianten lassen sich zurzeit neben Raspbian auch Libre Elec, Raspbian Lite, Lakka_RPi2, OSMC und Windows 10 IoT Core herunterladen und installieren.

Die SD-Karte muss für Noobs mit dem Dateisystem FAT32 formatiert sein. Sie sollten jede SD-Karte neu formatieren, weil der Raspberry Pi sonst manche Karten nicht als bootfähig erkennt. Starten Sie unter Linux das Programm Gparted. Sollte es nicht installiert sein, holen Sie das mit folgender Befehlszeile nach:

Wählen Sie den Kartenleser in der Liste an der rechten Seite des Fensters aus. Kontrollieren Sie die Einstellung genau, damit Sie nicht versehentlich das falsche Laufwerk formatieren. Sollte die SD-Karte eingehängt sein, wählen Sie im Kontextmenü „Aushängen“. Gehen Sie im Menü auf „Gerät -> Partitionstabelle erstellen“. Hinter „Neuen Partitionstabellentyp auswählen“ muss „msdos“ eingestellt sein. Klicken Sie auf „Anwenden“. Danach erstellen Sie über den Kontextmenüpunkt „Neu“ eine primäre FAT32-Partition. Klicken Sie anschließend auf „Bearbeiten -> Alle Vorgänge ausführen“ und auf „Anwenden“. Schließen Sie Gparted, und binden Sie die SD-Karte im Dateimanager per Klick auf das Laufwerk in das Dateisystem ein. Entpacken Sie dann den Inhalt der Noobs-ZIP-Datei auf die SD-Karte.

Siehe auch: Raspberrry Pi als Wandkalender anbringen

Werfen Sie das Laufwerk über die zugehörige Schaltfläche im Dateimanager aus, und setzen Sie die SD-Karte in den Raspberry Pi ein. Jetzt müssen Sie nur noch das Netzteil mit dem Gerät verbinden. Nach kurzer Zeit erscheint die Noobs-Oberfläche. Setzen Sie ein Häkchen vor das gewünschte Betriebssystem. Sie können auch mehrere Systeme auswählen, wenn auf der SD-Karte genügend Platz ist. Nach einem Klick auf „Install“ richtet Noobs die gewählten Systeme ein.

Die Auswahl ist endgültig: Sie können keine weiteren Systeme nachträglich installieren. Noobs lässt sich zwar kurz nach dem Start des Raspberry Pi per Druck auf die Shift-Taste erneut aufrufen, in diesem Recoverymodus installiert Noobs jedoch alle gewählten Systeme neu und die bisherigen Einstellungen und Daten gehen verloren.

Sind mehrere Systeme installiert, sehen Sie nach dem Start des Raspberry Pi ein Auswahlmenü. Nach zehn Sekunden startet das zuletzt verwendete System automatisch.

4. Betriebssysteme über Imagedateien installieren

Wer Noobs nicht verwenden oder ein dort nicht angebotenes System einrichten möchte, geht einen anderen Weg. Schreiben Sie die Imagedatei des gewünschten Betriebssystems direkt auf die SD-Karte. Im Downloadbereich von www.raspberrypi.org finden Sie unter „Third Party Operating System Images“ Links zu weiteren Systemen.

Die Imagedateien sind meist in ZIP-, gz-oder xz-Archive gepackt. Extrahieren Sie den Inhalt über den Dateimanager und den Kontextmenüpunkt „Hier entpacken“.

Die Raspbian-Datei beispielsweise heißt „2016-11-25-raspbian-jessie.zip“. Nach dem Entpacken sehen Sie die Datei „2016-11-25-raspbian-jessie.img“.

Öffnen Sie ein Terminalfenster und ermitteln Sie über den Befehl df, ob die SD-Karte in das Dateisystem eingebunden ist. Sollte das der Fall sein, hängen Sie die Karte aus:

„sdx1“ ersetzen Sie durch den über df ermittelten Gerätepfad. Alternativ lässt sich der Pfad auch mit sudo parted -l in Erfahrung bringen, wenn die SD-Karte nicht eingehängt ist.

Wechseln Sie in das Verzeichnis, in dem die entpackte „img“-Datei liegt, und schreiben Sie das Abbild auf die SD-Karte. Verwenden Sie dafür folgende Kommandos:

„sdx“ ersetzen Sie durch den Gerätepfad der SD-Karte. Kontrollieren Sie die Angabe genau, damit Sie nicht versehentlich das falsche Laufwerk überschreiben. Die Angabe „bs=1M“ sorgt für eine zuverlässige Blockgröße beim Kopieren.

Bitte beachten Sie: Die für den Raspberry Pi verfügbaren alternativen Desktopbetriebssysteme sind nicht auf dem gleichen technischen Stand wie das Referenzsystem Raspbian . Sie müssen teilweise mit Einschränkungen rechnen. Beispielsweise funktionieren WLAN oder Bluetooth nicht immer zuverlässig. Wenn es keine besonderen Gründe etwa für ein Ubuntu Mate oder Fedora gibt, sollten Sie Raspbian wählen. Multimedia-Systeme wie Open Elec , Libre Elec und Osmc arbeiten ebenfalls stabil.

5. Raspbian über USB oder Netzwerk booten

SD-Karten sind nicht besonders schnell und eher schlecht zu handhaben. Die Installation des Betriebssystems auf einem USB-Laufwerk verspricht mehr Geschwindigkeit, und unterschiedliche Systeme lassen sich bequemer durch einfachen Wechsel des USB-Sticks starten. Der Raspberry Pi 3 kann das System auch von USB laden, ohne dass sich eine SD-Karte im Gerät befindet. Ältere Modelle können zwar einen USB-Stick mit dem System einbinden, die SD-Karte bleibt aber weiter das Bootmedium. Wie das funktioniert, ist hier beschrieben.

Das neue Bootverfahren für den Raspberry Pi 3 befindet sich noch in der Betaphase und es gibt Einschränkungen. USB-Festplatte oder Stick müssen nach etwa zwei Sekunden betriebsbereit sein, damit der Raspberry Pi die Bootpartition findet. Deshalb kann es sein, dass vor allem USB-Festplatten nicht korrekt funktionieren. Verwenden Sie besser einen schnellen USB-Stick. Außerdem darf Raspbian nicht über Noobs installiert worden sein.

Installieren Sie zuerst Raspbian auf einer SD-Karte wie in Punkt 4 beschrieben. Aktualisieren Sie das System, indem Sie im Terminal diesen Befehl ausführen:

Danach installieren Sie die Betafirmware und starten das System neu:

Jetzt aktivieren Sie die USB-Bootfunktion und starten Raspbian neu:

Prüfen Sie im Terminalfenster, ob der Bootmodus korrekt gesetzt ist:

Die korrekte Antwort muss „17:3020000a“ lauten – nicht „17:1020000a“. Andernfalls wiederholen Sie die vorherigen Schritte.

System auf USB übertragen: Verbinden Sie das USB-Laufwerk mit dem Raspberry Pi. Gehen Sie im Menü auf „Zubehör -> SD Card Copier“. Hinter „Auf Gerät kopieren“ wählen Sie den USB-Stick aus und klicken auf „Start“. Danach müssen Sie mit „Ja“ bestätigen, dass Sie die Daten auf den Stick kopieren möchten und alle darauf befindlichen Dateien verlorengehen. Ist der Vorgang abgeschlossen, binden Sie die Partitionen auf dem USB-Stick in das Dateisystem ein:

Jetzt müssen Sie für das System auf dem USB-Stick die geänderten Partitionsbezeichnungen konfigurieren:

Tragen Sie im Editor hinter „root=“

ein statt bisher „/dev/mmcblk0p2“. Mit Strg-S speichern Sie die Datei, bestätigen dies mit Eingabetaste und beenden den Editor mit Strg-X. Nach dem gleichen Muster öffnen Sie die Datei „/mnt/etc/fstab“ im Editor nano. Hier ändern Sie „/dev/mmcblk0p1“ auf „/dev/sda1“ und „/dev/mmcblk0p2“ auf „/dev/sda2“. Hängen Sie den USB-Stick aus:

Beenden Sie Raspbian und trennen das Gerät von der Stromversorgung. Entnehmen Sie die SD-Karte und schließen Sie das Netzteil wieder an. In der Folge startet jetzt das System vom USB-Stick.

Netzwerkboot: Der aktualisierte Bootloader des Raspberry Pi sucht im Netzwerk nach einem DHCP/TFTP-Server, wenn keine SD-Karte und kein USB-Stick vorhanden ist. Damit lässt sich das System theoretisch über das Netzwerk laden. Bei unseren Tests konnten wir den Raspberry Pi jedoch nicht dazu bewegen, zuverlässig über das Netzwerk zu booten. Deshalb verzichten wir in diesem Artikel auf eine ausführliche Beschreibung. Wer es selbst ausprobieren möchte, findet hier eine englischsprachige Anleitung.

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6. Erste Schritte nach der Systeminstallation

Nach der Installation startet Raspbian mit englischsprachiger Oberfläche und Tastaturbelegung. Über die Einstellungen können Sie das ändern, ein neues Passwort festlegen sowie zusätzliche Dienste aktivieren, verfügbare Updates installieren oder die automatische Update-Installation konfigurieren.

Klicken Sie links oben auf die Menüschaltfläche, und gehen Sie auf „Preferences -> Raspberry Pi Configuration“. Unter „Localisation -> Set Locale“ stellen Sie hinter „Language“ den Wert „de (German)“ ein; bei „Country“ wählen Sie „DE (German)“, und hinter „Character Set“ geben Sie „UTF-8“ ein. Klicken Sie auf „OK“. Über die Schaltflächen „Set Timezone“, „Set Keyboard“ und „Set WiFi Country“ konfigurieren Sie weitere Einstellungen für ein deutschsprachiges System.

Auf der Registerkarte „Interfaces“ können Sie Dienste wie „SSH“ und „VNC“ für den Fernzugriff einschalten. Auf der Registerkarte „System“ ändern Sie das Passwort für den vorkonfigurierten Benutzer „pi“ (Standardpasswort: „raspberry“) und bei Bedarf auch der Rechnernamen. Klicken Sie zum Abschluss auf „OK“ und beantworten Sie die Frage „Would you like to reboot now?“ mit „Yes“.

Raspberry bietet ein weiteres Konfigurationstool, das Sie im Terminal folgendermaßen starten:

Es bietet die gleichen Optionen wie das Werkzeug für die grafische Oberfläche, jedoch unter „Advanced Option“ zwei zusätzliche Einstellungen. Über „Audio“ legen Sie fest, ob die Audioausgabe über HDMI oder die 3,5-Millimeter-Klinkenbuchse erfolgen soll. Über „GL Driver“ lässt sich ein experimenteller Treiber für die hardwarebeschleunigte OpenGL-Ausgabe aktivieren. Sie können dann Spiele wie Neverball oder Oolite ausprobieren.

Updates und Upgrades: Über den Punkt „Einstellungen -> Add/Remove Software“ rufen Sie die Paketverwaltung auf. Darüber installieren Sie zusätzliche Software oder suchen über „Options -> Auf Aktualisierungen prüfen“ nach Updates.

Wer das Terminalfenster bevorzugt, verwendet folgende Befehlszeile:

Wer den Raspberry als Server nutzt, kann die Sicherheitsupdates automatisieren. Installieren Sie die dafür nötige Software:

Das System aktualisiert dann täglich die Paketlisten und installiert Sicherheitsupdates.

7. Backup des final eingerichteten Systems erstellen

Wenn Raspbian wunschgemäß eingerichtet ist, sollten Sie eine Sicherungskopie des Systems erstellen. Das Backup lässt sich auf einer zweiten SD-Karte anlegen, die Sie über einen USB-Kartenleser unter Raspbian verwenden. Die Backup-Karte muss genau so groß wie die System-SD-Karte oder größer sein. Gehen Sie im Menü auf „Zubehör -> SD Card Copier“, und wählen Sie hinter „Auf Gerät kopieren“ das Laufwerk mit der zweiten SD-Karte. Klicken auf „Start“ und dann auf „Ja“.

Alternativ erstellen Sie das Backup mit dem Tool dd auf einem Linux-PC. Dazu verwenden Sie am PC einen Kartenleser, in den Sie die SD-Karte einsetzen. Mit df oder mount ermitteln Sie den Laufwerkspfad. Erstellen Sie dann das Backup mit dieser Befehlszeile:

„/dev/sdx“ ersetzen Sie durch den zuvor ermittelten Laufwerkspfad. Bei Bedarf stellen Sie die SD-Karte aus dem Backup später wieder her, indem Sie die Parameter für „if“ und „of“ austauschen.

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8. Fehlende Multimedia-Funktionen nachrüsten

Raspbian bietet nach der Installation keine Programme, mit denen sich Audio-und Videodateien abspielen lassen. Über die Standard-Repositorien lassen sich Anwendungen wie VLC-Player oder Smplayer installieren. Gehen Sie im Menü auf „Einstellungen -> Add/Remove Software“, und suchen Sie nach dem gewünschten Programm.

Für MP3s und SD-Videos sind VLC oder Smplayer ausreichend. Bei HD-Videos kommt es jedoch zu hoher CPU-Belastung und die Wiedergabe ruckelt. Beide Programme können die Hardwarebeschleunigung nicht nutzen. Besser geht es mit dem standardmäßig installierten Omxplayer, der sich allerdings nur über die Kommandozeile aufrufen und mit Tastaturkürzeln bedienen lässt. Um ein Video abzuspielen, verwenden Sie folgende Befehlszeile:

Die Audioausgabe erfolgt dabei über die Buchse für den 3,5-Millimeter-Klinkenstecker. Für HDMI setzen Sie „-o hdmi“ ein. Die Wiedergabe erfolgt im Vollbildmodus, mit der Q-Taste beenden Sie den Player. Weitere Optionen und Tastaturkürzel finden Sie unter https://github.com/huceke/omxplayer .

Tboplayer ist eine nicht besonders hübsche, aber funktionale Oberfläche für den Omxplayer. Die Befehlszeile für die Installation über ein Setup-Script finden Sie auf https://github.com/KenT2/tboplayer . Das Tool integriert sich in den Dateimanager, und Sie können Videos über den Kontextmenüpunkt „TBOPlayer“ abspielen. Das Wiedergabefenster hat zwar keinen Rahmen, es lässt sich aber auf dem Bildschirm mit der linken Maustaste verschieben. Um die Größe des Videobereichs zu ändern, halten Sie die Strg-Taste gedrückt.

9. MP3s und Videos über das Netzwerk abspielen

Dieses Problem tritt häufig auf: Die Audio-und Videosammlung liegt auf einem Netzwerklaufwerk, doch die Wiedergabe funktioniert nicht, wenn Sie eine Multimedia-Datei etwa im VLC-Player öffnen. Der Grund: VLC kann nicht auf eine Datei zugreifen, wenn sie auf einem passwortgeschützten Netzwerklaufwerk liegt. Das funktioniert nur, wenn Sie Benutzernamen und Passwort im VLC-Player konfigurieren. Dazu gehen Sie im Menü auf „Werkzeuge -> Einstellungen“ und aktivieren unter „Einstellungen zeigen“ die Option „Alle“.

Tippen Sie smb in das Suchfeld ein, klicken Sie auf „SMB“, tragen Sie die Anmeldeinformationen ein, und klicken Sie auf „Speichern“.

Alternativ können Sie die Netzwerkfreigabe auch in das Dateisystem einhängen. Dann haben auch andere Programme wie Smplayer oder Tboplayer Zugriff. Verwenden Sie im Terminal beispielsweise folgende Befehle:

Die Platzhalter in eckigen Klammern ersetzen Sie durch den Freigabepfad und Benutzernamen. Tippen Sie das Anmeldepasswort ein, um sich mit dem Server zu verbinden. Im Dateimanager öffnen Sie dann den Ordner „/mnt/nas“, um auf die Dateien zuzugreifen.

Soll die Einbindung automatisch beim Systemstart erfolgen, öffnen Sie die Konfigurationsdatei fstab:

Tragen Sie folgende Zeile ein:

Die Platzhalter ersetzen Sie wieder durch die Daten für Ihre Systemkonfiguration.

Bitte beachten Sie: Wenn auf dem Server der Schreibzugriff auf die Freigabe erlaubt ist, wird diese über die Benutzer-und Gruppen-ID gesteuert.

Hierzu ein Beispiel: Sie haben auf einem Linux-Server Schreibrechte für den bei der Installation erstellten Benutzer erlaubt. Dieser hat die Benutzer-ID „1000“. Da der Benutzer „pi“ unter Raspbian ebenfalls die ID „1000“ besitzt, ist auch hier der Schreibzugriff möglich. Weichen die IDs ab, verwenden Sie die folgende Zeile in „/etc/fstab“:

Die Angaben „uid“ und „gid“ sind auch notwendig, wenn sich die Freigabe auf einem Windows-Rechner befindet.