Raspbian教学系统安装、配置流程
本文介绍了基于Raspbian 的教学操作系统的安装、配置流程。整个软件系统安装配置适用于6-18岁青少年、儿童的编程教育。
本安装的基础环境: Raspberry-pi 3B + raspbian strenth
1. 配置网络
因为大多数Raspbian通过 VNC操作，所以能连上网是第一步。
将 Rpi 接到一台显示器上，连好键盘和鼠标，开机启动
1.1配置IP地址
配置文件路径
# sudo nano /etc/dhcpcd.conf
从文件名可以看出，这里是配置动态IP 的地方，当然也可以配置静态IP, 那么到底是配置静态IP还是动态IP呢？
（1）动态 IP 配置
不动此文件中的配置，默认就是动态IP，有线和无线都是。但有时网络中没有 dhcp 服务，比如用电脑直连Rpi 时，如果不配置一个IP，则没法连接到 Rpi 上，如果这时没有可外接的显示器，则Rpi 将无法使用。一种变通的方法是当没有 DHCP时，系统自动启用一个静态IP， 这就是 static profile。 dhcpcd.conf 配置文件中，去掉 ＃define static profile 以面语句的注释，即可实现这种效果。
即当有DHCP时，自动获取IP, 没有时，使用 192.168.2.3 这个地址。
（2）静态IP 配置
此外，也可以配置静态IP地址，如下所示，一旦配置了静态 IP 地址，就无法使用 DHCP 了。
下面分别给出配置 eth0, 和 wlan0 两个设备静态IP
#配置以太网卡
interface eth0
static ip_address=192.168.1.15
static routers=192.168.1.1
static domian_name_servers=114.114.114.114
static domian_name_servers=114.114.115.115
#配置无线网卡
interface wlan0
static ip_address=192.168.1.15
static routers=192.168.1.1
static domian_name_servers=114.114.114.114
static domian_name_servers=114.114.115.115
如果要配置为用有线链接 VNC, 用无线wifi上网的话，只需要添加以下一行即可，无线上网采用 DHCP
interface eth0
static ip_address=192.168.2.11 # 这个 IP 要有别于无线网络所在的网段，并且不可配置 routers 和 domain_name_servers 这两个参数，否是无线也无法上网
1.2 配置无线Wifi
wifi 帐号密码保存文件为 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
打开后内容如下
其中每个network 保存了一组wifi ID，密码，加密方式。只要照此添加即可。
2. 开启VNC服务
两种方法，基于x桌面和字符界面
2.1 x桌面
启动 Raspberry Pi Configuration
Interfaces页中将VNC置为 Enabled
2.2 字符界面
$sudo raspi-config
打开字符配置界面，选择第5项 Interfacing Options
选择 p3 VNC
选择 Yes
完成该项配置后，就可以在电脑中通过 VNC连接上来进行后面的操作了
3. 配置分辨率
Raspberry Pi 没有 BIOS，所有的配置都写在 config.txt 文件中
配置文件及路径
$ sudo nano /boot/config.txt
取消以下几行配置的注释，并赋值如下
hdmi_group=2 # 1表示用电视规格分辨率CEA, 2表示用计算机规格分辨率DMT。
hdmi_mode=47 # 1440×900 50Hz 分辨率
在末尾行添加
hdmi_ignore_edid=0xa5000080
将显存在小设为128M
gpu_men=128
某些时侯，过小的显存会导致在使用VNC时导致连接成功后闪退。
该项是命令树莓派不检测HDMI设备的任何信息，只按照我们指定的分辨率输出。 如果不加，树莓派可能仍会“自作聪明”的检测HDMI设备的分辨率，结果造成我们设置的分辨率无效。
如果插到显示器上没反应，把系统目录下的config.txt里的hdmi_safe=1前面的注释去掉。
4. 调整交换分区大小
Raspbian 默认的交换分区大小是100M，这对于运行复杂的编译程序是不够，建议交换分区大小与内存大小一致，因此需要将交换换分区大小调整为896M
以前通过修改 /var/swap文件大小来调整 swap 分区大小是错误的，因为重新启动后，大小又还原了，正确的做法是在 /etc/dphys-swapfile 文件中进行配置
找到
CONF_SWAPSIZE=100
将其改为
CONF_SWAPSIZE=896
重启，查看交换分区大小，确认修改正确
$ free
5. 配置键盘
raspbian默认的键盘布局为 gb ，这会导致键盘上的 @ # | \ 变为 ” £ ~ # @
可以在 X 界面或 字符 界面下进行键盘配置
5.1 X 界面配置键盘
开始菜单选择 Mouse and keyboard Settings
Keyboard Layout 中选择 United States English(US)
5.2 字符界面配置键盘
选第4项 Localisation Optinos
选第3项 Change Keyboard Layout
5.3 修改配置文件
配置文件位置
$ sudo nano /etc/default/keyboard
修改含有 XKBMODEL 这行，改为
XKBMODEL=”cn” # (默认被设置成了 gb ）
重启即可。
6. 配置字符集
7. 配置时区
7.1 通过字符界面配置
地区选亚洲
城市选上海 或 重庆
完成以上配置后会要求重新启动系统
7.2 通过配置文件配置(Stretch版不用)
6.2.1 编辑配置文件
$ sudo nano /etc/rc.conf # 如果不存在，就创建
修改成如下内容：
LOCALE="en_US.UTF-8"
DAEMON_LOCALE="no"
HARDWARECLOCK="localtime"
TIMEZONE="Asia/Shanghai"
6.2.2 使用NTP来自动对时
NTP是Network Time Protocol, 需要在系统中先安装openntpd:
$ sudo apt-get install openntpd
在/etc/rc.conf中添加最后一句话（在第一步时已经添加，表示让openntpd开机启动）：
DAEMONS=(syslog-ng network netfs crond openntpd sshd)
重启即可。
8. 配置apt-get源
后面的配置需要就需要安装新的软件了，为了在国内能流畅下载，需要更换apt-get 的源，推荐使用中科大的源（参见 《设置Raspbian apt-get 国内软件源》 ）。
配置文件位置
$ sudo nano /etc/apt/sources.list
删除原文件所有内容，用以下内容取代(以下是阿里云)：
deb http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ stretch main non-free contrib
deb-src http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ stretch main non-free contrib
编辑此文件后执行以下命令，更新软件列表.
$ sudo apt-get update
9. 安装中文字体
虽然设置了中文字符集，但Raspbian没有预装中文字体，需要自己安装
这里采用先装字体再设置这了符集的方式，因为先设置了字符集而没有字体，则会显示方块内码，根本无法阅读。所以将安装顺序改动一下。
Raspbian继承了Debian的一个毛病：就算选了默认中文，也不自动安装中文字体。
所以只设置系统支持中文，也无法马上显示汉字。进入桌面会出现乱码，但 Raspbian stretch 后的版本就已经自带中文字体了：
输入命令安装以下中文字体
$sudo apt-get -y install ttf-wqy-zenhei #文泉驿正黑
$sudo apt-get -y install ttf-wqy-microhei #文泉驿微黑
$sudo apt-get -y install xfonts-wqy #点阵宋体
$sudo apt-get -y install fonts-arphic-ukai #文鼎楷体
$sudo apt-get -y install fonts-arphic-uming #文鼎明体
10. 安装中文输入法
安装一个非常好用的拼音输入法：
$sudo apt-get -y install scim-pinyin
11. 安装应用软件
11.1安装 Veyon 电子教室软件
安装方法及流程参见 《Linux电子教室软件 Veyon 安装及配置》
直接安装编译成功的 deb 包，将deb包拷贝到Download目录下
$ dpkg -i veyon_4.0.4_armv7l.deb
使用 以下命令安装依赖的包
$ apt –fix-broken install
依赖解决后，Veyon也一并安装完成
但是在 Raspbian Buster上安装时，报告的依赖关系如下
用 apt-get install 安装以下依赖包 liblzo2-dev libqca2-dev libqca-qt5-2-dev
另外从Debian — Package Download Selection — libprocps6_3.3.12-3+deb9u1_armhf.deb下载libprocps6_3.3.12-3+deb9u1_armhf.deb 依赖包安装。
11.2. 安装影音播放器 Mplayer， KMplayer
$ sudo apt-get install mplayer
KMpalyer 是 Mplayer的 KDE界面版本
11.3. 安装 Tux4Kid 系列软件
Tux4Kid包括 TuxTyping, TuxPaint, TuxMath 三个软件
$sudo apt-get install tuxtype
$sudo apt-get install tuxpaint
$sudo apt-get install tuxmath
11.4. Kig 几何作图软件,
$sudo apt-get install kig
安装大小：122M
11.5 Okular 电子文档阅读软件
支持pdf 等多种格式，界面功能比Raspbian自带的要好
$sudo apt-get install okular
安装大小 160M
11.6 Krita 专业电子彩绘软件
功能强大比拟photoshop，对于 Raspbian 系统需要编译安装
目前没有进入 debian 软件库
11.7 安装 KMix 声卡驱动混音及管理软件
库存名：kmix
安装大小：1.7M
11.8 安装 Kdenlive 视频非编软件
库存名：kdenlive
安装大小：121M
安装后首次启动提示
运行不太流畅，CPU占用率高
11.9 安装Arduino IDE
$sudo apt-get install arduino
11.10 安装 Dia 绘图软件
$sudo apt-get install dia
11.11 安装gimp 图像处理软件
$sudo apt-get install gimp
gimp是Linux 下替代photoshop 的软件
11.12 安装 Audacity 音频编辑工具
安装大小 34.2M
试用点评：全中文界面，社区支持，支持MP3格式，使用简便，一看就会，功能非富
11.12 安装 xchm chm阅读器
安装大小 662k
试用点评：全中文界面，社区支持，支持MP3格式，使用简便，一看就会，功能非富
11.13 安装 Kalzium 元素周期表软件
安装大小 24M 试用点评：全英文界面，界面美面，易于使用
11.14 安装 Kmplot 函数图象绘制软件
安装大小 20M
试用点评：安装后首次运行有问题
11.15 安装 Kstarts 星图软件
安装大小 87.4M
试用点评：无重庆座标，需要下载当地数据包，但下载失败
11.16 安装 Labplot 科学数据可视化软件
安装大小 21M
试用点评：安装后首次无法启动
11.17 安装 Step 二维物理仿真软件
安装大小 17.4M
试用点评：中文界面，可运行
11.18 安装 Cantor 数据函数软件
安装大小 194M
试用点评：中文界面，可运行
11.18 安装 S4A Arduino图形编程界面
deb 方式安装
安装包大小 33.5M
试用点评：中文界面，安装成功后， 需要先用 Arduino IDE 向Arduino 中装入fireware 程序，装完后才能连接。
附带的 固件程序为 S4AFirmware16.ino
S4A是一种在线编程的方式，只要连上USB线，打开 S4A，则Rpi 就会一直与 Arduino 通信，可以从 Arduino 一直闪烁的 Tx/Rx 灯上看出来。
已测可编程控制
11.18 安装 Qtcreator Qt开发软件
安装大小
试用点评：中文界面，可运行
安装 qtcreator 前还需要安装 qt5-default 即Qt基础包，详见 Qt5开发环境搭建文档
# sudo apt-get install qtcreator
11.19 安装 shutter 截屏软件
shutter是一款非常棒的 Linux 截屏工具（不支持录屏），支持指定区域截屏，截图编辑等功能。
截图自动保存在 pi/picture 目录下
安装 shutter 时会附带安装一个 ImageMagic 软件工具
安装大小 76M
$ sudo apt-get install shutter
在Raspbian Buster 上安装会出现以下依赖问题
libgnome2-perl libgoo-canvas-perl libgtk2-appindicator-perl
尝试从安装源中找到这个三个依赖包
11.20 安装 Samba
11.21 安装Omxplayer
Omxplayer是一款利用树莓派GPU硬解码实现1080P流畅播放的软件。
更多使用信息请参阅“Omxplayer——树莓派的硬件解码播放神器”博文。
12. 删除下载文件及编译文件
apt安装的软件下载保存在 /var/cache/apt/archives下，下面命令及时清除这些文件。
$ sudo apt-get clean
13 拷贝范例文件
音视频文件，pdf文件，各拷贝一份，测试用
14. 整理任务栏、桌面、开始菜单
14.1 整理任务栏
任务栏右击 选＂面板设置”
双击快速启动栏弹出下面窗口
整理成如下窗口
14.2 整理桌面
整理桌面主要是删除桌面无用的图标，将桌面背景图片替换为带有 企业Logo 的桌面背景图片
/usr/share/rpd-wallpaper
用做好logo的图片替换这个目录里的文件
14.3 整理开始菜单
整理开始菜单包括三项工作，1. 将应用程序重新归类 2. 删除某些应用存在于多个菜单的情况 3. 为各个应用图标添加中文标识
菜单项的 desktop 文件位于 /usr/share/applications 目录下
找到菜单项对应的 desktop 文件并进行修改。
每个desktop文件包含以下各标识
Name 名称
GenericName 通用名
Commnet 说明
Exec 执行文件
Icon 图标
Type 类型
StartupNotify
Categories 类别(决定菜单项在哪个目录分支下) Education 教育: Setting 设置 : Network 网络 ….
X-Ubuntu-Gettext-Domain
15 后期开发配置
15.1 配置 root 帐户
Raspbian 默认情况下 root 帐户是 lock 了的，即没有启用。登录系统使用的主要是 pi 用户。为了安全考虑pi 用户在学生接管系统后，应由学生设一个自己密码（否则后期学生掌握了远程技术后会用 pi 帐号干环事）。但为了方便教师管理学生机，如：分发文件，系统升级，过行程序等，教师仍要有权限可以登录学生机，因此有必要拿到系统的 root 权限。操作步骤如下：
1. 为 root 设置密码
$ sudo passwd root
2. 解锁 root 帐户
$ sudo passwd –unlock root
如果要重新锁定 root 用户可以如下操作
$ sudo passwd –lock root
3. 测试用户是否可用
$ su root
4. 如果要切换为 系统启动登录到 root 帐户，可以修改
$ sudo nano /etc/systemd/system/getty.target.wants/getty@tty1.service
将第28行 ExecStart=-/sbin/agetty –noclear %I $TERM
改为: ExecStart=-/sbin/agetty –autologin root –noclear %I $TERM
重启以后系统自动以root帐户登录了。
目前，安装学生系统并不需要做这一步。
5. 让 ssh 可以 root 帐号登录
编辑 /etc/ssh/sshd_config ，搜索 PermitRootLogin 关键字
# PermitRootLogin prohibit-password
改为
PermitRootLogin yes
重启系统
现在 root 帐户可以使用了，但 root 帐户还并不安全，因为 pi 用户还可以以 sudo 方式更改 root 帐户的密码。让 pi 失去更改 root 帐户密码的权限。
15.2 收回部分sudo权限
因为有了 sudo，pi用户可以以 root 的身份做一些事情，到底能做哪些事情呢？这一切都在sudoers 这个配置文件中的定义中。
sudo 的配置位于/etc/sudoers文件中，但是并不能直接打开这个文件编辑，需要用 visudo 命令来编辑，这个命令与普通编辑的不同之处在于，当编辑格式有误时，会无法保存，并给予提示，防止该配置文件遭到破坏。
1. 查看 pi 用户当前拥有的 sudo 权限
$ sudo -l
可以看到，只要 sudo，就可以运行任何命令，包括给 root 用户改密码 sudo passwd，这是非常危险的。
2. 重新配置 /etc/sudoers 文件
因此，在任意位置执行以下命令即可打开对该文件的编辑
$ sudo visudo
可以看到在 User privilege 中给了 root 用户 以任何主机名(第一个ALL)，以任何组的任何帐号（ALL:ALL），执行任何命令（最后一个ALL）
下面一行 Allow members of group sudo中，给了 sudo 组同样的权限，这就是造成 sudo -l 查询时看以的pi权限中的第一个 (ALL:ALL) ALL，因此这一行需要更改
但我们并没有看到产生 (ALL)NOPASSWD: ALL 这条权限的语句
我们还注意最后一行 #includedir 包含了一个文件进来，这里 # 并不是注释，而是一条包含语句，于是打开对应 目录查看，果然这里有 010_pi-nopasswd
于是用编辑打开查看，里面有这样一句
因此，在以上各处的 ALL 后添加排除语句 !/usr/bin/passwd,!/usr/sbin/visudo,!/bin/nano /etc/sudoers,!/bin/nano /etc/sudoers.d/010_pi-nopasswd,!/usr/bin/vi /etc/sudoers,!/usr/bin/vi /etc/sudoers.d/010_pi-nopasswd 将所有可以修改这两个文件的命令的权限都取消。
sudoers.d 目录下的010文件也一并加
添加再次查看 sudo 权限，符合我们的要求了
试验一下，
成功，pi 用户无法sudo 修改root 密码了。