Я давно хотів зібрати невеликий домашній кластер на Raspberry Pi. Ідея проста: кілька «малинок» у стійці, кожна виконує свою роль, як то IoT-сервер, медіасервер і невеликий Kubernetes-кластер.

У цій серії статей покажу, як я це налаштовую.

Архітектура виглядає приблизно так:

Роутер
├── Pi 1 — IoT сервер (DietPi + Docker + MQTT + Node.js + Next.js)
├── Pi 2 — Медіасервер (LibreELEC + Kodi)
└── Pi 3,4,5 — K3s кластер
       ├── Pi 3 — master node
       └── Pi 4,5 — worker nodes

Роутер

├── Pi 1 — IoT сервер (DietPi + Docker + MQTT + Node.js + Next.js)

├── Pi 2 — Медіасервер (LibreELEC + Kodi)

└── Pi 3,4,5 — K3s кластер

├── Pi 3 — master node

└── Pi 4,5 — worker nodes

У цій статті ми піднімемо IoT-сервер на Raspberry Pi 3B+.

Вибір операційної системи

Для Raspberry Pi 3B+ з 1GB RAM важливо не перевантажувати систему. Я розглядав три варіанти.

Raspberry Pi OS Lite

Найочевидніший варіант.

Плюси:

офіційна система
велика спільнота
Docker ставиться однією командою

Мінус — вона трохи важча.

Ubuntu Server

Плюси:

довга підтримка
знайомий apt

Мінуси:

важча
на Pi 3B+ може працювати повільніше

DietPi

Мій вибір для цього проєкту.

Причини:

дуже легка система
мінімальне використання RAM
вбудований менеджер софту

Для порівняння:

OS	RAM у простої
Raspberry Pi OS Lite	~120 MB
DietPi	~35 MB

Для Raspberry Pi з 1GB RAM це відчутна різниця.

І так — це та сама “схудла малинка” 😄

Підготовка SD-карти

Для DietPi достатньо навіть 32GB SD-карти.

Завантажуємо образ:

wget https://dietpi.com/downloads/images/DietPi_RPi234-ARMv8-Bookworm.img.xz

1 2	wget https://dietpi.com/downloads/images/DietPi_RPi234-ARMv8-Bookworm.img.xz

Файл важить приблизно 172 MB, що ще раз показує, наскільки система мінімалістична.

Запис образу

Я використовую Raspberry Pi Imager.

Якщо у вас Linux — можна запустити AppImage:

chmod +x ./RaspberryPiImager*.AppImage
./RaspberryPiImager*.AppImage

chmod +x ./RaspberryPiImager*.AppImage

./RaspberryPiImager*.AppImage

Далі:

Raspberry Pi Device → Raspberry Pi 3
Operating System → Use custom image
Storage → вибрати SD карту

Raspberry Pi Device → Raspberry Pi 3

Operating System → Use custom image

Storage → вибрати SD карту

І вибираємо файл:

DietPi_RPi234-ARMv8-Bookworm.img.xz

1 2	DietPi_RPi234-ARMv8-Bookworm.img.xz

Крок 1

Крок 2

Увімкнення SSH

Є нюанс: для кастомних образів Raspberry Pi Imager не дозволяє одразу увімкнути SSH.

Тому робимо це вручну.

Після запису карти перевіряємо диски:

lsblk

lsblk

Boot-розділ буде виглядати приблизно так:

sdc1

sdc1

Якщо він змонтувався автоматично — просто створюємо файл ssh.

sudo touch /media/alex/B496-F2C5/ssh

1 2	sudo touch /media/alex/B496-F2C5/ssh

Перевіряємо:

ls /media/alex/B496-F2C5/ssh

1 2	ls /media/alex/B496-F2C5/ssh

Після цього безпечно відмонтовуємо карту:

sudo umount /media/alex/B496-F2C5

1 2	sudo umount /media/alex/B496-F2C5

Перший запуск Raspberry Pi

Вставляємо SD-карту у Raspberry Pi і вмикаємо живлення.

Через 2–3 хвилини можна знайти пристрій у мережі:

nmap -sn 192.168.1.0/24

1 2	nmap -sn 192.168.1.0/24

У моєму випадку Raspberry Pi отримала IP:

192.168.1.109

1 2	192.168.1.109

Підключаємось:

ssh dietpi@192.168.1.109

1 2	ssh dietpi@192.168.1.109

Пароль за замовчуванням:

dietpi

dietpi

Перший запуск DietPi

Вхід до DietPi ПОПЕРЕДЖЕННЯ ] Потрібні права root Щоб завершити налаштування першого запуску DietPi, цей скрипт спробує перезапустити себе з “sudo”. Якщо це не вдасться, увійдіть як користувач “root” з паролем “dietpi”, відповідно тим, який ви обрали за допомогою “dietpi.txt”. <ОК>

Під час першого запуску система попросить:

змінити пароль

Програмне забезпечення DietPi-Set_software DietPi постачається з двома обліковими записами користувачів UNIX за замовчуванням: “root” та “dietpi”. Обидва користувачі все ще мають пароль за замовчуванням, який необхідно змінити з міркувань безпеки. Будь ласка, введіть новий пароль для входу для “root” та “dietpi”: Примітка: Сервер SSH за замовчуванням Dropbear не підтримує паролі довжиною понад 100 байт. Деякі спеціальні символи, такі як символи з наголосами, займають 2 байти.

встановити пароль для веб-додатків

Цей пароль буде використовуватись для:

Grafana
Node-RED
інших веб-сервісів

Рекомендація: використовуйте простий пароль без екзотичних символів.

Це пароль для веб-додатків які будеш встановлювати через dietpi-software (Grafana, Node-RED тощо).

Вводь надійний пароль і запиши окремо — він буде використовуватись як початковий пароль для всіх веб-інтерфейсів. Краще без спецсимволів типу $, “, \ щоб не було проблем.

Далі запитає чи хочете ви використовувати UART

Оскільки у мене вже UART досвід і навіть одразу до малінки вже підключено CH340-USB-TTL-UART, мені UART консоль може стати в нагоді для дебагу малинки якщо SSH впаде або щось піде не так при завантаженні.

Вибираю No і залишаю UART увімкненим. Пам’ять зекономлю в іншому місці, зате матиму резервний доступ через GPIO піни якщо мережа відвалиться.

Меню DietPi Software

Після першого запуску відкриється меню DietPi-Software.

Це одна з найкращих фіч цієї системи.

Тут можна встановлювати:

Docker
Grafana
Node-RED
MQTT брокери
бази даних

Встановлення Docker

Нам потрібно встановити:

Docker
Docker Compose

У меню:

Browse Software

1 2	Browse Software

або швидше:

Search Software

1 2	Search Software

Вводимо:

docker

docker

З’являться два пакети:

Docker
Docker Compose

Docker

Docker Compose

Вибір робиться клавішею Пробіл.

[*] Docker
[*] Docker Compose

[*] Docker

[*] Docker Compose

Після цього:

Install

Install

Тиснемо Ок і DietPi автоматично встановить усе необхідне.

Після встановлення буде вікно опитування — анонімна статистика використання DietPi.

Можна підтримати проект і вибирати 1 (Opt IN), це допомагає розробникам DietPi розуміти які платформи популярні. Анонімно, нічого особистого не збирає.

Або 0 якщо не хочеш — на роботу системи не впливає ніяк.

І відкривається термінал роботи

Docker встановлено! Малинка готова до роботи.

Перевіримо що Docker справді працює:

docker --version
docker compose version
docker run hello-world

docker --version

docker compose version

docker run hello-world

Якщо hello-world виведе “Hello from Docker!”, то все ідеально і можна рухатись далі до налаштування IoT стеку.

Налаштовуємо стек, для цього нам тре встановити проект з приватного репозиторію

Генеруємо SSH ключ для deploy:

ssh-keygen -t ed25519 -C "iot-server-deploy" -f ~/.ssh/deploy_key -N ""

1	ssh-keygen -t ed25519 -C "iot-server-deploy" -f ~/.ssh/deploy_key -N ""

отримуємо -bash: ssh-keygen: command not found

DietPi це мінімальний дистрибутив, тому SSH клієнт не встановлений за замовчуванням. Встановлюємо:

sudo apt install openssh-client -y

1 2	sudo apt install openssh-client -y

Потім знову генеруємо ключ. Ключ згенеровано, дивимось публічний ключ:

cat ~/.ssh/deploy_key.pub

1 2	cat ~/.ssh/deploy_key.pub

Цей ключ тре додати в GitHub → репозиторій → Settings → Deploy keys → Add deploy key → вставляєш ключ, галочку “Allow write access” не чіпати (read-only для деплою достатньо).

Після цього клонуємо через SSH.

Оскільки в нас пристрій буде доступний зовні доступ по паролю не варіант.

Змінюємо SSH сервер з Dropbear на OpenSSH (він підтримує всі потрібні функції) і налаштуємо доступ тільки по ключу:

<span class="token token">sudo</span> dietpi-software

1	<span class="token token">sudo</span> dietpi-software

Заходиш SSH Server → міняєш Dropbear на OpenSSH → встановлюєш.

Instal

Або одразу:

<span class="token token">sudo</span> <span class="token token">apt</span> <span class="token token">install</span> openssh-server -y

1	<span class="token token">sudo</span> <span class="token token">apt</span> <span class="token token">install</span> openssh-server -y

Після цього:

Генеруємо ключ на твоєму десктопі (не на малинці)
Копіюємо публічний ключ на малинку
Вимикаємо авторизацію по паролю в /etc/ssh/sshd_config

Спочатку на своєму десктопі, в моєму випадку (Ubuntu 22) генеруємо ключ:

ssh-keygen -t ed25519 -C "iot-server" -f ~/.ssh/iot_server_key -N ""

1 2	ssh-keygen -t ed25519 -C "iot-server" -f ~/.ssh/iot_server_key -N ""

Потім копіюємо публічний ключ на малинку:

ssh-copy-id -i ~/.ssh/iot_server_key.pub dietpi@192.168.1.109

1 2	ssh-copy-id -i ~/.ssh/iot_server_key.pub dietpi@192.168.1.109

Бачимо ERROR це нормально,

Це нормально — малинка перепрошита тому старий ключ в known_hosts не збігається з новим. Видаляємо старий запис:

ssh-keygen -f "/home/alex/.ssh/known_hosts" -R "192.168.1.109"

1 2	ssh-keygen -f "/home/alex/.ssh/known_hosts" -R "192.168.1.109"

І повторюємо:

ssh-copy-id -i ~/.ssh/iot_server_key.pub dietpi@192.168.1.109

1 2	ssh-copy-id -i ~/.ssh/iot_server_key.pub dietpi@192.168.1.109

Після цього перевіряємо що вхід по ключу працює:

ssh -i ~/.ssh/iot_server_key dietpi@192.168.1.109

1 2	ssh -i ~/.ssh/iot_server_key dietpi@192.168.1.109

Якщо зайшло без пароля — вимикаємо вхід по паролю на малинці:

sudo nano /etc/ssh/sshd_config

1 2	sudo nano /etc/ssh/sshd_config

Знаходимо і міняємо:

PasswordAuthentication no
PubkeyAuthentication yes

PasswordAuthentication no

PubkeyAuthentication yes

Все правильно налаштовано:

PubkeyAuthentication yes ✅
PasswordAuthentication no ✅
KbdInteractiveAuthentication no ✅

Зберігаємо і перезапускаємо SSH:

Ctrl+O → Enter → Ctrl+X

sudo systemctl restart ssh

1 2	sudo systemctl restart ssh

Потім з десктопу перевіряємо що вхід по ключу працює:

ssh -i ~/.ssh/iot_server_key dietpi@192.168.1.109

1 2	ssh -i ~/.ssh/iot_server_key dietpi@192.168.1.109

І він все одно працює, може тре перезавантажити чи ребутнути

Налаштування є, але треба перезапустити SSH щоб підхопило:

sudo systemctl restart ssh

1 2	sudo systemctl restart ssh

Потім з десктопу тестуємо:

ssh -o PubkeyAuthentication=no dietpi@192.168.1.109

1 2	ssh -o PubkeyAuthentication=no dietpi@192.168.1.109

Все ще пускає по паролю. Перевіримо чи є інший конфіг який перекриває:

grep -r "PasswordAuthentication" /etc/ssh/

1 2	grep -r "PasswordAuthentication" /etc/ssh/

Так і є.

/etc/ssh/sshd_config.d/dietpi.conf перекриває основний конфіг з PasswordAuthentication yes.

Виправляємо:

sudo nano /etc/ssh/sshd_config.d/dietpi.conf

1 2	sudo nano /etc/ssh/sshd_config.d/dietpi.conf

Міняємо PasswordAuthentication yes на no, зберігаємо Ctrl+O → Ctrl+X:

sudo systemctl restart ssh

1 2	sudo systemctl restart ssh

Потім з десктопу тестуємо:

ssh -o PubkeyAuthentication=no dietpi@192.168.1.109

1 2	ssh -o PubkeyAuthentication=no dietpi@192.168.1.109

Так, усе налаштовано клонуємо репозиторій і отримуємо -bash: git: command not found повідомлення що git не встановлено, встановлюємо git sudo apt-get install -y git

Клонуємо репозиторій і отримуємо помилку – This key is not known by any other names.

Перевір чи ключ взагалі є на машині:

<span class="token token">ls</span> ~/.ssh/

1	<span class="token token">ls</span> ~/.ssh/

Ключ є, але SSH не знає що треба використовувати саме deploy_key для GitHub. Тре вказати явно:

GIT_SSH_COMMAND="ssh -i ~/.ssh/deploy_key" git clone git@github.com:Gdymora/IOT_SYSTEM.git

1 2	GIT_SSH_COMMAND="ssh -i ~/.ssh/deploy_key" git clone git@github.com:Gdymora/IOT_SYSTEM.git

А ще краще, щоб не писати кожного разу додаю це в ~/.ssh/config:

nano ~/.ssh/config

1 2	nano ~/.ssh/config

Host github.com
    IdentityFile ~/.ssh/deploy_key
    User git

Host github.com

IdentityFile ~/.ssh/deploy_key

User git

Потім звичайний clone:

git clone git@github.com:Я/МійПроект

1	git clone git@github.com:Я/МійПроект

Що далі

Після встановлення Docker Raspberry Pi готова стати IoT-сервером.

У наступній статті покажу:

запуск MQTT брокера
API сервер на Node.js
веб-панель на Next.js
і як підключати IoT пристрої

Домашня інфраструктура на Raspberry Pi: IoT-сервер на DietPi + Docke