Virtuaalikone ja Raspberry

Raspberryn ohjelmointia on mahdollista tehdä oikean Raspberry-laitteen lisäksi virtuaalikoneessa. Minun osuudessani käytämme tätä vaihtoehtoa. Mannen osuudessa värkätään laitteiston kytkentöjen kanssa, jolloin käytetään hybridilabrassa olevia (tai itsenne hankkimia) laitteistoja.

Opintojaksolla käytetään virtuaalikonealustana Oraclen VirtualBoxia. Se on avoimen lähdekoodin ohjelmisto, joka on lisensoitu GPL-lisenssillä ja niin ollen maksuttomasti käytettävissä.

Raspberry Pi 3 Model B on toteutettu ARM-prosessorilla. Raspberryn käyttöjärjestelmä on oletuksena Raspberry Pi OS. Valitettavasti VirtualBox ei tue ARM-prosessorin virtualisointia, joten Raspberry Pi OS ei toimi siinä. Sen sijaan VirtualBoxiin asennetaan Raspberry Pi Desktop, joka on toiminnaltaan identtinen Raspberry Pi OS:n kanssa, ja soveltuu niin ollen hyvin opiskelutarkoituksiimme.

VirtualBoxin asentaminen

1. Tarkista, että virtualisointi on mahdollista tietokoneessasi: tallenne Virtualisointi BIOS-asetuksissa
2. Lataa koneellesi VirtualBox Platform Package. Valitse ladattava tiedosto koneesi käyttöjärjestelmän mukaan: jos siis käytät kurssilla on Windows-PC:tä tai -läppäriä, lataa Windows-versio.
3. Asenna VirtualBox suorittamalla a-kohdassa lataamasi exe-tyyppinen tiedosto. Tämän kirjoittamisen hetkellä Windows-version asennustiedoston nimi on VirtualBox-7.2.4-170995-Win.exe. (Jos exe-pääte ei näy, aseta tiedostonimen tunnisteet (File Name Extensions) näkyviin!)
4. Valinnainen: Lataa koneellesi VirtualBox Extension Pack.
5. Valinnainen: Asenna VirtualBox Extension Pack.

Raspberry Pi Desktopin asentaminen

1. Lataa koneellesi Raspberry Pi Desktop. Huomaa, että tiedoston koko on 3440 MB (lähes 3,4 GB), joten jos kotona ei ole kovin nopeaa nettiä, lataaminen kannattaa tehdä koululla!
2. Luo Virtualboxissa uusi virtuaalikone.
   • Virtual machine name and operating system
     1. Anna nimeksi esimerkiksi Raspberry Pi Desktop.
     2. Valitse asennusmediaksi A-kohdassa lataamasi ISO-tiedosto.
        • Virtuaalikoneen tyypiksi asettuu automaattisesti Linux / Debian (64 bit)
     3. Asennus tehdään manuaalisesti, joten poistetaan rasti kohdasta Proceed with Unattended Installation.
   • Set up unattended guest OS installation - ei muutoksia tähän
   • Specify virtual hardware
     4. Raspberry 4 on saatavissa 1, 2, 4 ja 8 GB:n RAM-muistilla. VirtualBoxin ehdottama 2 GB riittää Raspberry Pi Desktopille mainiosti.
     5. Raspberry 4:ssä on neliytiminen CPU, joten mikäli koneessasi on vähintään 8-ytiminen prosessori, voit valita prosessorien määräksi 4. Jos koneessasi on ytimiä vähemmän, valitse tähän korkeintaan puolet koneesi CPU-määrästä. Käytännössä kaksi tai jopa yksikin CPU:ta riittää kurssin tarkoituksiin.
     6. Jätä Use EFI valitsematta.
   • Specify virtual hard disk
     7. Kohdassa Hard Disk File Location and Size ehdotettua kiintolevytiedoston hakemistopolkua ja nimeä ei normiasennuksessa tarvitse muuttaa.
     8. Ehdotettu 20 GB kiintolevytila riittää kurssin tarkoituksiin. Kohdan Pre-allocate Full Size valinta hidastaa asennusta hieman, mutta toisaalta nopeuttaa Raspberry Pi Desktopin käyttöä jonkun verran. Ero ei ole suuri.
        • Valitsemalla Pre-allocate koko 20 GB:n levytila varataan isäntäkoneelta (host) heti asentamisen yhteydessä.
        • Jättämällä Pre-allocate valitsematta VirtualBox vie isäntäkoneelta vain virtuaalikoneen kulloinkin tarvitseman verran levytilaa, kuitenkin enintään 20 GB.
        • Virtuaalikone näkee kummassakin tapauksessa käytettävissä olevan levyn 20 GB:n kokoisena.
     9. Klikkaa Finish
     10. Uuden virtuaalikoneen asetukset tallettuvat ja näkyvät VirtualBox Managerissa. Niitä pääsee tarvittaessa muuttamaan Managerin Settings-painikkeesta klikkaamalla.
     11. Käynnistä virtuaalikone klikkaamalla Managerin Start-painikkeesta.
         
         Valmistaudu käyttämään näppäimistön nuolinäppäimiä!
         
         
     12. Valitse ilmestyvästä valikosta Graphic Install. Hiiri ei tässä vaiheessa vielä toimi, joten valinta pitää tehdä alanuolta pari kertaa näppäämällä!
         
     13. Hiiri toimii tästä eteenpäin!
         
         Valitse näppäimistöasetteluksi Finnish ja klikkaa Continue
         
     14. Kaikenlaista vilahtelee näytössä.
     15. Kohdassa Partition disks määritellään kiintolevyn osiointi.
         • Valitse Guided - use entire disk ja klikkaa Continue Ei siis valita kumpaakaan LVM-vaihtoehdoista.
         • Tulee näkyviin ikkuna, jossa voitaisiin valita käytettävä kiintolevy. Tapauksessamme niitä on vain yksi, joten valinnanvaikeutta ei ole. Klikkaa Continue
         • Kurssilla ei tarvita esimerkiksi erillistä partitioita käyttäjän tiedostoja varten, vaan valitaan
           All files in one partition (recommended for new users). Klikkaa Continue
         • Seuraavaksi näytetään partitioinnin yhteenveto.
           
           Valitse Finish partitioning and write changes to disk ja klikkaa Continue
         • Koska ollaan laittamassa koko (tässä tapauksessa virtuaalista) kiintolevyä sileäksi, tulee näkyviin vielä yksi yhteenveto ennen muutosten toteuttamista.
           
           Oletuksena on vaihtoehto No, joka ei toteuttaisi muutoksia. Kuvakaappauksessa on jo valittuna vaihtoehto Yes. Valitse Yes ja klikkaa Continue
         • Asentaminen alkaa.
           
         • Seuraavaksi asennetaan käynnistyslataaja GRUB.
           
           Varmista, että valittuna on Yes ja klikkaa Continue
         • Valitse kiintolevy, jolle GRUB asennetaan. Valitse rivi, jonka alussa on hakemisto /dev/sda ja klikkaa Continue
           
         • Asentaminen jatkuu
           
         • Asentaminen on päättynyt ja Raspberry Pi Desktop voidaan käynnistää. Klikkaa Continue
           
         • Asennusohjelma siivoaa jälkensä, minkä jälkeen virtuaalikone käynnistyy uudelleen; tällä kertaa GRUBiin, jossa voidaan valita käynnistettävä käyttöjärjestelmä. Debian GNU/Linux on oletuksena valittu ja se käynnistyy automaattisesti viiden sekunnin kuluttua.
           
         • Linux lataantuu ja käynnistyy.
           
         • Raspberry Pi Desktopin GUI herää henkiin.
           
         • Ensimmäisen käynnistyksen yhteydessä määritellään muutama asetus. Klikkaa Next
           
         • Valitse maa-asetukset (Suomi/Suomi/Helsinki). Itse haluan myös käyttöjärjestelmän tekstien olevan "alkuperäisiä" eli englanniksi, koska käännökset eivät aina ole kovin hyviä, joten laitan väkäsen ruutuun Use English language. Klikkaa Next
           
         • Luo käyttäjätunnus ja määritä sille salasana. Klikkaa Next
           
         • Asetusohjelma tarjoaa päivitysten lataamista ja asentamista. Sen voi tehdä nyk klikkaamalla Next, mutta käydään ohjelmien päivitys läpi tunneilla erikseen, joten klikkaa Skip
           
         • Asetukset tulevat käyttöön, kun virtuaali-Raspberryn käynnistää uudelleen klikkaamalla Restart
           
         • Uudelleenkäynnistyksen jälkeen näyttää tältä. Huomaa, että yläreunan valikot File, Machine, View, Input, Devices ja Help sekä alareunan pienet kuvakkeet ovat VirtualBoxin toiminteita varten. Yläreunan vadelma-, maapallo- ja muut kuvakkeet taasen ovat virtuaalikoneen, tässä tapauksessa siis virtuaalisen Raspberryn valikoita.
         • Voit kokeilla Raspberryn ohjelmia klikkaamalla kuvakkeista. Sulje lopuksi Raspberry Pi Desktop klikkaamalla vadelmavalikon kohdasta Logout ja valitsemalla Shutdown, jolloin kirjaudut ulos ja virtuaalikoneesta "menee sähköt pois päältä".
           

VirtualBox Guest Additionsin käyttöön ottaminen

1. Kun virtuaalikone on asennettu ja käynnissä, klikkaa virtuaalikoneen VirtualBox-valikon kohdasta Devices > Insert Guest Additions CD image
   
2. Käynnistä Raspberry Pi Desktop uudelleen.
3. Käynnistyksen jälkeen työpöydällä pitäisi olla VBox_GAs_x.x.x-levyn kuvake. Jos kuvaketta ei ole, palaa kohtaan 1.
4. Avaa Raspberry Pi Desktopin pääteikkuna esimerkiksi klikkaamalla työpöydän yläpuolella olevan valikon Terminal-kuvaketta.
5. Suorita Guest Additionin asennusohjelma komennolla
   

   sudo /media/timohei/VBox_GAs_x.x.x/VBoxLinuxAdditions.run

   (korvaa timohei omalla käyttäjätunnuksellasi, jota käytit Raspberry Pi Desktopin asentamisen yhteydessä ja x.x.x työpöydällä näkyvän levykuvan versiolla).
6. VirtualBox Guest Additionsin asentuminen kestää muutaman minuutin.
7. Asentumisen jälkeen mm. virtuaalikoneen näytön koon muuttaminen on mahdollista.

Linkkejä

1. Raspberry Pi OS Wikipediassa
2. How to Enable Virtualization: A Step-by-Step Guide [2025]
3. How to Install VirtualBox Guest Additions on Linux