Raspberry PI Tutorial – Guide für Anfänger [2022]

Du brauchst ein Raspberry PI Tutorial?

Dann bist Du hier richtig! Dieser Guide gibt Dir eine erste Einführung für den Raspberry PI.

Starten wir!

Was ist ein Raspberry PI?

PI Betriebssystem - Raspberry PI Tutorial Steffen Lippke
PI Betriebssystem – Raspberry PI Tutorial Steffen Lippke

Ein Raspberry PI ist ein Einplatinen-Computer, welcher aus einer Werbekampagne der Universität Cambridge entstanden ist. An der Universität Cambridge haben sich immer weniger Informatiker-Studenten beworben und die Uni wollte neue Studenten anwerben. Eine Gruppe von innovativen Köpfen entwickelt den PI im Jahr 2012, um Schüler (die zukünftigen Studenten) einen experimentellen und anfängerfreundlichen Einstieg zu bieten.

Der Pi schlug ein wie eine Granate – im Februar 2022 waren 45 Millionen Geräte verkauft.

Wie funktioniert eine Raspberry PI?

Der Raspberry PI ist ein vollwertiger Computer, mit einem System-on-Chip (SoC) auf ARM-Basis. Eine System-on-Chip-Architektur vereint den Prozessor, die Grafikkarte und den RAM in einem Modul. Die ARM-Architektur basiert auf der Reduced Instruction Set Computer (RISC) Philosophie, während der Intel-Konkurrent auf der Complex Instruction Set Computer (CISC) Philosophie basiert.

Prinzipiell können beide Chips das Gleiche berechnen, nur das RISC stromsparender und effizienter arbeitet.

Was macht ein Raspberry PI besonders?

Der Konsumer-PC-Markt war vor 2012 von teuren Computern geprägt. Die meisten handelsüblichen Maschinen haben hunderte von Euros gekostet. Ein Student bzw. Schüler, der kein Geld hat, wird sich keinen Computer kaufen, um auf diesen zu experimentieren.

Gründe für einen Raspberry PI

Geringerer Stromverbrauch: Viele Computer ziehen hunderte von Watts aus der Steckdose. Moderne Grafikkarten saugen alleine 600 Watt, um ein paar Pixel auf dem Display herumzuschubsen. Ein Raspberry PI verbraucht 3 bis 5 Watt an Leistung (Quelle)! Manche Computer erledigen im Alltag nur kleine Aufgaben z. B:

  • einen Film am Fernseher anzeigen
  • Daten einer Wetterstation auslesen
  • ein Smarthome betreiben
  • einen Standbild für Werbung projizieren
  • das Wetter anzeigen

Für solche Aufgaben brauchst Du keine 1000 Watt Gaming Maschine zu verwenden.

Raspberry PI Docu - Raspberry PI Tutorial Steffen Lippke
Raspberry PI Docu – Raspberry PI Tutorial Steffen Lippke

Hohe Leistung für einen unschlagbaren Preis

Auch wenn Du auf dem PI kein Cyberpunk 2077 spielen kannst, ist der PI leistungsstark für seinen Preis. Du kannst diese zum Programmieren und Experimentieren verwenden, ohne lange auf die Rückgabe zu warten.

Experimentierkiste

Die GPIO-Pins sind ein perfekter Startpunkt, um elektronische Basteleien vorzunehmen. Sensoren, Aktoren, Displays und mehr lassen sich über diese Schnittstelle ansteuern. Der PI ist programmierbar und lässt die Sensoren und Aktoren interaktiv miteinander reagieren. Nicht nur für Hardware Spielereien ist der PI geeignet, sondern auch für Software Tests, bei der die Hardware draufgehen könnte (Malwareanalyse, experimentelle Software)

Unterschätzer Desktop-Ersatz

Der Raspberry PI 4 kann zwei Displays mit 4K mit Bildern bedienen. Der Quad-Core bietet genügend Performance für Surfen, Videos, Mails und einfache Spiele. 60 % aller Computer Nutzer könnten einen PI 4 verwenden, ohne nervige Ladezeiten zu erleben.

Mini-PC für alles andere

Heimkino, 4K-Bildschirm-Übertragungen und vieles mehr sind mit dem PI kostengünstiger realisierbar, als mit einem klassischen Heim-Computer.

Gründe gegen Raspberry PI Nutzung

Software Limitationen: ARM-Computer sind stromsparend, aber können nicht x86 Software ohne eine Emulation ausführen. Für einige Projekte ist ein PI unbrauchbar (Microsoft Office, Games, Adobe Suite)

Hardware Limitationen: Ein PI ist kein Hochleistungsrechner, der mit modernen Intel oder Nvidia Chips mithalten kann. Gaming, Rendering und große Programme kann das Gerät kaum durchführen.

Einstieg in Raspberry PI

Für was möchte ich den PI nutzen? Kaufe Dir nicht blind irgendeinen PI ohne ein konkretes Projekt im Kopf zu haben.

  • Hat das Gerät für das Projekt genügend Leistung?
  • Brauche ich W-LAN oder kein W-LAN?
  • Brauche ich einen Raspberry PI eine A, B oder B+ mit mehr USB-Ports?
  • Reicht nicht auch ein Zero oder Pico aus?
PI Power günstig - Raspberry PI Tutorial Steffen Lippke
PI Power günstig – Raspberry PI Tutorial Steffen Lippke

Welches Betriebssystem?

Wenn Du Dich für eine Anwendung entschieden hast, kannst Du das Betriebssystem auswählen, wenn Du den PI als Nicht-Desktop-Ersatz verwendest, reicht ein Raspberry Pi OS ohne „Desktop“ aus. Die grafische Oberfläche benötigt unnötig viel RAM, ohne Dir einen Mehrwert zu bieten. Du arbeitest dann mit einer Kommandozeile. Dazu habe ich bereits ein Tutorial erstellt.

Wie Programme verwenden?

Programme kannst Du in Windows mit .exe installieren. Bei Linux wählst Du zwischen einer Vielzahl von „Paketarten“ aus:

  • Wenn Du ein Debian basiertes Betriebssystem wie Raspberry OS verwendest, dann kannst Du deb-Datei, wie eine .exe installieren. Je nach Software brauchst Du noch andere Abhängigkeiten. Deb-Installationen sind nativ.
  • AppImage und Flatpak bündeln alle Abhängigkeiten in einer großen Datei. Du kannst Abhängigkeiten in unterschiedlichen Versionen nutzen und die Software einfach nach installieren.
  • Docker erlaubt es Software zu virtualisieren ohne eine komplette virtuelle Maschine zu erstellen. Ein Container beinhaltet die auszuführende Software, Speicherplatz und alle Einstellungen. Wenn Du die Software skalieren lassen möchtest, kannst Du mehrere Container gleichzeitig verwenden.
  • Andere Paket-Manager wie APT, NIX oder Homebrew sind eine sinnvolle Alternative für die manuelle Softwareinstallation. Statt die Pakete einzeln zu verwalten und upzudaten, erledigt das der Paket-Manager für Dich.

Nicht jede Software ist in jeder Form verfügbar. Achte darauf, dass Du ein System wählst und nicht zu sehr mixt. Je mehr Paket-Manager Du verwendest, desto komplexer sie z. B. die Updateprozesse.

IT-Sicherheit und PI

Der Pi ist ein vollwertiger Computer. Du kannst aus dem PI ein Webserver machen und die Webseite im World Wide Web präsentieren. Bedenke, dass Du mit einer Port-Freischaltung gleichzeitig auch das Risiko eingehst, dass Kriminelle Deinen PI übernehmen. Von dort aus können die Kriminellen weitere Geräte in Deinem Heimnetzwerk überfallen.

Checklist für mehr Sicherheit

Bevor Du irgendeinen Service nach außen hin veröffentlichst, solltest Du Dir folgende Gedanken machen:

DDoS Schutz mit Cloudflare - Raspberry PI Tutorial Steffen Lippke
DDoS Schutz mit Cloudflare – Raspberry PI Tutorial Steffen Lippke
  • Muss das wirklich sein? Reicht nicht eine interne Nutzung im Heimnetzwerk aus?
  • Wie kann ich meinen PI aktuell halten? Schalte Auto-Updates an!
  • Kann ich ein VPN davor schalten? Statt jeden und alles auf Deinen PI zu lassen, vergebe exklusive VPN-Credentials an die Nutzer (z. B. Gaming / Chat-Server).
  • Wie sieht es mit einem DDoS Schutz aus? Große Cloud-Anbieter wie Cloudflare verhindern einen DDoS Angriff auf Deinen Computer. Statt zu hoffen, dass nichts passiert, ist eine Absicherung sinnvoller?
  • Wie speichere ich Credentials? Wie sind die Berechtigungen bei den .env-Dateien? Sind die Passwort-Dateien von außer nicht erreichbar? Prüfe diese Kriterien bei jeder Änderung am Server!
  • Wie gut ist mein Router / Server gesichert? Brauche ich einen Antivirus? Sind die Backups aktiv? Funktionieren die Backups? Brauche ich eine Intrusion Detection System / Instrusion Prevention System?

 


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