Moonmile Solutions Blog

ふと、Nano Pi K2 に Ubuntu を入れて .NET Core を使ってあれこれしようと思ったのですが、何やらこの OS がちょっと Ubuntu とは違う。Raspberry Pi に Ubuntu Mate を入れたときと挙動がちがう。そもそも CPU は同じ Cortex-A53 なのだから、GPIO まわりが違うとはいえ、Hello world 位は動くのではないか？

http://wiki.friendlyarm.com/wiki/index.php/NanoPi_K2#UbuntuCore

と思って、何の OS だか再確認すると「UbuntuCore」と書いてあります。これは、普通の Ubuntu とはどう違うのか？ってのが発端です。

そもそも Nano Pi K2 って何？

Friendly ARM で購入できるラズパイ互換機です。Nano Pi にはいくつか種類があって、メモリや USB の数などで選ぶわけですが、Nano Pi K2 は、Android が動作して歌マクロスを動かすために購入しました。Raspberry Pi 3 よりも安く購入ができます。ちなみに、このボードでは歌マクロスは動きませんでした orz どうやら、タッチパネルが必須みたいですね。ただし、マギレコは動きます。これは後日。

現在のところ動作できる OS は、Android 5.1 と Ubuntu Core だけです。Raspbian のような Debian 系はありません。購入時には、赤外線のコントローラーとケースが付属しているので、Android を入れると Fire TV のように動作できます。というか、その目的で売っているみたいですね。これも後日。

Ubuntu Core とは何か

そういえば、Docker を勉強した頃に、CentOS の Atomic というのがあって、Docker 専用のコンテナ OS でした、ってのをやっと思い出しました。

コンテナホスト向けOS環境「CentOS Atomic Host」や「Snappy Ubuntu Core」を試す – さくらのナレッジ
http://knowledge.sakura.ad.jp/knowledge/4217/

元の OS に apt-get やらで色々インストールすると環境が汚れるので、Docker を入れて動かします。Docker のコンテナとしての機能しか要らないので、機能が相当削ってあり vi すら動かない状態だった、とかなんとか。そんな訳で、素の状態の OS として使う訳ではありません。

当時、Raspberry Pi でも Docker が動かないかとかいう話があったのですが、当時のラズパイは、まだ 32bit で、Docker を動かすには 64bit CPU が必須だったという状態だった、というのを覚えています。

で、現在のラズパイ3は、64bit なので、Docker が動きます。なので、それのコンテナ用としての Ubuntu Core も動作する、という状況な訳ですね。www.raspberrypi.org でも「Snappy Ubuntu Core」と言う形でダウンロードできます。これをクリックすると、Ubuntu developer の https://developer.ubuntu.com/core/get-started/raspberry-pi-2-3 にジャンプするので、「Ubuntu Core」のことです。

さて、Ubuntu Core が動作する環境は、 https://developer.ubuntu.com/core/get-started で見れるわけですが、ここには Intel x86/64 系や Mac はありません。通常の PC で試したい場合は、KVM 版の仮想環境で動くものを使います。

となると、CentOS の Atomic のように複数の Docker を載せて動かすというよりも、Ubuntu mate よりもメモリが少ない環境／ストレージが少ない環境の組み込み用 Linux として動作させる、という形にシフトしたようです。2016年頃の記事を見ると「snappy ubuntu core」としてラズパイ上で docker を動かす記事が多いのですが、先のダウンロード先が Ubuntu core になっていることから内部構成が変わっています。そもそも、snappy と言うコマンドが無くなって、snap というコマンドに変わっています。

目的も Docker のコンテナとしてではなく（snap find docker で見つかるので、インストールはできる模様）、小メモリで IoT 機器が扱えるというスタイルみたいですね。

Ubuntu Core をインストール

まずは、Raspberry Pi 3 にインストールします。Raspberry Pi 2 でも CPU が 64ビット版であればインストールできます。

Raspberry Pi 2 or 3 | Developer
https://developer.ubuntu.com/core/get-started/raspberry-pi-2-3

普通の Raspbian と同じように micro SD に焼き込みます。色々な機能は削られているみたいで、8GB 以下でも大丈夫な感じです。限られた処理しか使わないのであれば、安価な 8GB を大量に買って入れ込むということもできそうですね。16GB はまだそこそこ高いので。

ひとつ気を付けなければいけないのは、Ubuntu Core に対して SSH するためには「Ubuntu SSO account」を取得して、そのアカウントでログインする必要があります。どうやら、組み込み機器へのインストールを制御するために Ubuntu SSO を使うらしいのですが、

• Ubuntu Core の初回起動時に Ubuntu SSO のアカウントを入力する必要がある。
• つまり、モニタとキーボードが必須
• Ubuntu SSO に繋がるために、外部接続が必須になる。
• Ubuntu Core に SSH するときにRSA公開鍵/秘密鍵が必要になる。
• これが結構ハマる。ラズパイの英語フォーラムでもハマったまま解決していなかったり。
• 公開鍵使って SSH している人には当たり前のことなのか？

という制限があります。

Ubuntu Core を起動して、Ubuntu SSO に登録したメールアドレスを入れると、以下のようなアカウントで Ubuntu Core にアクセスできるようになります。私の場合は moonmile というアカウントを取りました。おそらく、早い者勝ちですね。

Ubuntu Core は、この写真で分かるように単純なコンソール環境…と言いますか、コンソール環境ですらないです。外部から SSH で繋げてあれこれややるしかありません。WinSCP は繋げたのでファイルのアップロードなどはできます。

Raspberry Pi からだと。

ssh moonmile@172.16.0.16

のようにして SSH で接続できます。このときに、public/private key が必要になります。

SSH/OpenSSH/Keys – Community Help Wiki
https://help.ubuntu.com/community/SSH/OpenSSH/Keys

を見て、ssh-keygen -t rsa で作ります。ラズパイの場合、デフォルトで .ssh フォルダができているのですが、.ssh/id_rsa のパーミッションを　chmod 600 id_ras で変えておく必要があります。ここがデフォルトの 644 のままだと、何故か ssh で繋げるときにエラーになって不明な状態に陥ります。

.ssh/id_rsa.pub の内容を、Ubuntu SSO の SSH Keys に貼り付けて、登録しておきます。初回 SSH するときには、秘密鍵のパスフレーズが必要になるので、忘れないでください。その後は、Ubuntu SSO のパスワードと混乱しそうですが、RSA公開鍵を使ってアクセスをするので、自分の秘密鍵のパスフレーズが必要、という訳です。

そうすると、無事 Raspberry Pi から（通常の Linux でも同じです）Ubuntu Core にログインできます。

Tera Term でログインする

では、Windows の環境から Tera Term を使って Ubuntu Core にログインしてみましょう。Raspberry Pi 上の .ssh/id_rsa と .ssh/id_rsa.pub を Windows 上の何処かにコピーします。github などで既に、id_rsa を作っている場合は、それを使ってもよいでしょう。

SSH 認証で、「RSA～鍵を使う」を選択して、id_rsa ファイルを指定します。ユーザー名には、Ubuntu SSO のログイン名を入れ、パスフレーズは、id_rsa のパスフレーズを入れます。ややこしいですね。

うまくつながると、↓のようにログインができます。

WinSCP でファイル転送する

Windows からファイル転送ができるように WinSCP の設定もしておきます。

転送プロトコルで「SCP」を選択して、ユーザー名に Ubuntu SSO のアカウント名を入れます。

設定ボタンをクリックして、SSH → 認証で、秘密鍵を指定します。

秘密キーのパスフレーズは、接続時に要求されるので入力します。このパスフレーズは保存できないようです。

うまくつながると、下記のようにファイル転送が SSH 経由できるようになります。

ホスト名の変更と avahi-daemon のインストール

ubuntu core のホスト名は、初期値が localhost になっているので、これを変更します。ホスト名を「raspicore」にするときは、以下のように実行。

sudo hostnamectl set-hostname raspicore

あと、windows からホスト名 raspicore.local でアクセスできるように avahi-daemon も入れておきます。

snap install avahi

でインストールができます。

インストールしたパッケージは snap list で確認ができます。

snap 自体は、Unbutu mata でも使えるので、このあたりは普通に使えるのかなと。snapcraft で自前のパッケージも作れます。

と言う訳で Raspberry Pi 上で ubuntu core が動き出したので、お次は GPIO 廻りをどう弄るのか？を調べていきましょう。

俺のラズパイ3で.NET CoreなF#が動かないわけがない | Moonmile Solutions Blog
http://www.moonmile.net/blog/archives/8028

の記事が去年の8月末で、あれからほぼ1年が経ちました。経っているうちに、.NET Coreが2.0のプレビュー版になって、.NET Coreが動くようになりましたよ、という話。

core/roadmap.md at master ・ dotnet/core
https://github.com/dotnet/core/blob/master/roadmap.md#technology-roadmaps
Running a .NET Core 2 app on Raspbian Jessie, and deploying to the Pi with Cake | Jeremy Lindsay
https://jeremylindsayni.wordpress.com/2017/07/23/running-a-net-core-2-app-on-raspbian-jessie-and-deploying-to-the-pi-with-cake/
core/RaspberryPiInstructions.md at master ・ dotnet/core
https://github.com/dotnet/core/blob/master/samples/RaspberryPiInstructions.md
<b>C#</b>RaspberryPi 3に.NET Coreを入れてHello World！ – Qiita
http://qiita.com/logikuma/items/de8c987dc2308a96256d

.NET Core 1.0 ではいつの間にか消えてしまった Raspberry Pi のサポートですが、.NET 2.0 になって復活していました。

動作環境

• Raspberry Pi2と3の Rasbian/Ubuntu の環境で動く。
• Raspberry Pi Zero では動かない。
• Raspberry Pi 上ではビルドができない。
• なので、WindowsやLinux上でビルドして、Raspberry Pi へデプロイする。

つまり、実行環境としての.NET Core関連のアセンブリをラズパイへ入れ込めば動作する。ビルドする場合は、別のPC/Linux/Macが必要、という訳。Zeroで動かないのは、.NET Coreの動作対象が armv7とarmv8 となっているためで、zero が使っている arm32 は対象になっていない、ということです。
となると、armv7/8 の cpu を使っている arm 関係の組み込みボードでもいけそうでは？という予想が立つので、おそらく nano pi あたりでも動くはずです。

Rasbian Pi上で動かす

現状では、.NET Coreのランタイムが

• Rasbian（Raspberry Pi標準のOS）
• Ubuntu
• Windows IoT Core

上で動きます。Rasbianで動かすときは、Scratchとの連携とかnode.jsの代わりとか色々できそうです。Ubuntuは低電力の常時Webサーバーというのもありで、ちょっとしたサーバー機として使えます。Windows IoT Coreの場合は、モニタ絡みで先行きはUWP on .NET Standardな環境かなと思ったり。
自前ビルド環境がないのが辛いところですが（Rasbian/Ubuntuという開発環境なのに）、別途、.NET Core対応なコンパイラとかスクリプトを作れば、それはRaspberry Pi上でもするっと動くようになるのかなと思ったり、まあ、そういうときはmonoを使えばいい訳ですが。

さて、.NET Coreのランタイムかつアセンブリ（各種のDLLファイル）は、実行環境に何かのインストールをする必要はありません。すべて、ビルドするときのアセンブリで完結しています。ということは、Raspberry Pi 上でセルフビルドができないのですから、そもそも、何らかの.NET関係のアセンブリをインストールしておく必要はありません。

ということで、手順は簡単で、

1. Raspberry Pi2/3でRasbianを用意する。
2. PC上で、.NET Coreのプログラムを作る。
3. PCからRaspberry Piにデプロイする（アセンブリをコピーする）

だけで十分です。

PC上で hello フォルダーを作成して dotnet new console します。

mkdir hello
cd hello
dotnet new console

あるいは

dotnet new console -n hello

Raspberry Pi のデプロイするために dotnet publish -r linux-arm します。

dotent build
dotnet publish -r linx-arm

ここで一度 build していますが、Raspberry Pi に転送するだけならば、publish だけで十分かもしれません。

hello/bin/Debug/netcoreapp2.0/linux-arm/publish の中身に hello を含む .NET Core 2.0 用のアセンブリがごっそり作られます。

publish フォルダの中身を、WinSCP などで Raspberry Pi に転送します。

Tera Term などで Raspberry Pi に繋ぎ、転送した publish フォルダにある hello だけに実行権限を付けます。

mv publish hello
chmod +x hello/hello

アセンブリに実行権限を付ける訳です。

後は、普通に hello を動かせば動作できます。

./hello

※ラズパイ上の dotnet コマンドはバージョンしか出さないので、おそらく dotnet-runtime-latest-linux-arm.tar.gz をダウンロード＆展開する必要はないハズです。
※実行権限を chmode 775 -R すると全てのアセンブリに設定してしまうので、ピンポイントで chmod +x しています。

追記 2017/07/31

arm 上の dotnet コマンドですが、pc/linux にあるような dotnet run コマンドがありません…が、アセンブリを実行するために、dotnet ./hello.dll ってのができますね。なるほど。以下な感じで最新版を取ってきて、展開して使えます。

wget https://dotnetcli.blob.core.windows.net/dotnet/Runtime/release/2.0.0/dotnet-runtime-latest-linux-arm.tar.gz
mkdir /opt/dotnet
tar -xvf dotnet-runtime-latest-linux-arm.tar.gz -C /opt/dotnet
ln -s /opt/dotnet/dotnet /usr/local/bin/dotnet

のように /usr/local/bin/dotnet で動作できるようにしておいて

dotnet ./hello.dll

で実行します。PC/linux のほうにもこの機能はある。

このあたり、英語のブログ記事も錯綜している感じがするので、元ネタの

core/RaspberryPiInstructions.md at master ・ dotnet/core
https://github.com/dotnet/core/blob/master/samples/RaspberryPiInstructions.md

を参照するとよいでしょう。

Ubuntu上で動かす

Ubuntu 上で動かすときも基本は Rasbian と変わりません。
ただし、素の Ubuntu の場合、開発的なライブラリが少し足りないので apt-get で追加しておきます。

core/prereqs.md at master ・ dotnet/core
https://github.com/dotnet/core/blob/master/Documentation/prereqs.md

にあるライブラリを以下で追加します。

sudo apt-get install libunwind8 libunwind8-dev gettext libicu-dev liblttng-ust-dev libcurl4-openssl-dev libssl-dev uuid-dev unzip

これで、さっき dotnet publish -r linux-arm で作ったアセンブリを ubuntu のほうにコピーすると同じように動作します。

IoTのテンプレートを使う。

ここでは console のテンプレートを使った訳ですが、実は dotnet new –list すると、console 以外のテンプレートも使えることが分かります。

aps.net mvc の場合は dotnet new mvc とかのアレのやつですね。
ここに coreiot というテンプレートがあって、

dotnet new -i RaspberryPi.Template::*

とするとインストールができます（既に .net core 2.0 の dotnet コマンドに付いるかもしれません）。
このテンプレートを使って、

dotnet new coreiot -n helloiot

とした後で、vscode を開くと build.cake にビルドからデプロイまでを含めたCake（C# の makefile）を作ってくれます。

ビルド用の ps スクリプトを,

Invoke-WebRequest http://cakebuild.net/download/bootstrapper/windows -OutFile build.ps1

でダウンロードして動かすと、pscp まで使ったデプロイまで一気にやってくれるはずなんですけどね…どうも PscpSettings の設定がうまくできていないらしく、うまく動いていません。

Cake – Home
http://cakebuild.net/

後でここは調べておきましょう。

そんな訳で

セルフビルドはできませんが、これで Rasberry Pi 2/3 上で .NET Core 2.0 が動作することが確認できました。これで何がやりたいかというと、F#でWeb APIが作りたいわけで、mono で作ってもよいのですが、どうせならば .net core + asp.net mvc core の組み合わせでやりたいのです。なんせ、PCよりも断然低電力なので常時立ち上げておいてもよいし、AzureやAWSよりもネットワーク的に近い位置に作れるから、これはこれで使い勝手がいいかなと。
と言う訳で、F#でのお試しは引き続き。