树莓派上手——Ubuntu Mate安装及无显示器 SSH远程控制+使用VNC连接桌面

一、准备工作

若要正常使用树莓派，你需要：
1.一块树莓派：推荐使用树莓派3以上版本，因为Ubuntu mate系统运行要求较高
2.HDMI转接线：先不要好奇，毕竟正常安装系统才是王道。注意，树莓派3以前版本HDMI口为Mini HDMI，树莓派4使用的是Micro HDMI，千万不要选错
3.电源线和电源头：推荐5V3A，老式小米快充头较为适合
4.鼠标或键盘有一即可，建议有键盘，且不是蓝牙键盘
5.一TF卡，建议在16G以上，感觉16G都有点不够用
6.借用他人的显示器或有一个男朋友
如果你和我一样是个女生，你这个时候肯定会感叹，有男朋友真好啊！！！因为女生宿舍根本没有同学有显示器！！！研究生请自动忽略 w(ﾟДﾟ)w

这里解释一下为什么还是需要显示器和HDMI线：因为我严重怀疑Ubuntu程序员脑子瓦特了，为什么系统没有自带SSH！！！

二、安装Ubuntu

1.从ubuntu mate官网（https://ubuntu-mate.org/download/）下载树莓派镜像

选择树莓派合适的系统，以4B为例，这里选择64-bit的系统，然后点击进入下载

这里我选择的是20.04.3LTS，下载并保存该镜像。文件格式为.xz，内包含一个.img格式的镜像文件，这里无需解压，若使用树莓派自带系统刷写工具能直接使用该格式文件。

2.插入TF卡，并下载安装系统写入工具
你可以使用各种第三方工具，针对于小白，这里推荐使用树莓派官方提供的Raspberry Pi Imager，下载地址：https://www.raspberrypi.com/software/

下载并安装后，软件的打开界面如上图中所展示的样子，首先选择CHOOSE OS，找到最后的Use Custom，并选择刚下载的镜像。（该工具还提供了联网下载各支持的系统镜像的方式，非常便捷，但由于列表中无Ubuntu Mate，故在此采用了先下载系统镜像的方法）
选择完要安装的系统后，点击CHOOSE STORAGE，选择要写入的储存卡，最后点击WRITE，写入系统镜像。
3.开启树莓派，等待系统初始化并安装
在系统写入SD卡后，就来到了最激动人心的时刻，将树莓派板子开机并点亮。手动点亮一颗小星星⭐
由于该系统无SSH服务，故在第一次使用时需用到显示器和键盘鼠标。系统第一次打开会展开各项文件，然后才能进入图像界面，如果你的树莓派一直开在开机后的前两个界面或报出各种错误，说明你的TF卡可能不太支持，建议选择高速TF卡，一般在卡上会有U3标志。
系统进入图像界面后，该步骤与正常安装系统无异，故不再描述，强烈建议先不要联网，否则系统会卡在waiting for unattended-upgr to exit，这时候系统在更新，会消耗大量时间。如果你已经在这一步卡了很久，可以鼠标选择退出，或按下键盘Ctrl+Alt+T，打开一个Shell，输入reboot重启。重启后会重新之前的步骤。
4.系统源的切换和更新
具体切换安装包源的方法可参见其他博主，这里提供一种换源方法，Ctrl+Alt+T打开Shell，输入：

sudo vim /etc/apt/sources.list

打开源文件后，在其后添加下列内容，这里你需要按下Insert键才能进入编辑模式，编辑完成后，按Esc，输入:wq，保存并退出。

deb http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu trusty main universe

若后续提示“由于没有公钥，无法验证签名”，可执行：

sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys xxxxxxxxx

最后，依次执行下列命令，更新系统：

sudo apt update
sudo apt upgrade

同时，建议您安装gedit，gedit是ubuntu的一个类似于Windows记事本的文本编辑器，比较符合Windows老用户的习惯，Ubuntu自带的文本编辑器除vim外，还有nano等，可根据你的习惯选择。gedit安装方法如下：

sudo apt install gedit

这里可以看出，Ubuntu安装扩展包的方式为sudo apt install +包名，apt其实只是Ubuntu的一种软件包管理器，其余还有dpkg等，建议初学者自行了解。
至此，系统安装与更新已经完成，但是，我们仍然依赖显示器和键盘，那么如何才能在我们的电脑或笔记本上对其进行控制呢，接下来，我们首先安装SSH服务，安装这个服务后，我们才算真正摆脱显示器与键盘。
这样就不需要男友或男友同学的显示器了 o(*≧▽≦)ツ┏━┓

三、开启SSH服务并开机自启

1.设置管理员账户（root）密码

sudo passwd root

2.安装SSH服务

sudo apt-get install openssh-server

3.允许Root登录：
修改ssh配置文件/etc/ssh/sshd_config，将PermitRootLogin前的注释删除，并将其后内容改为yes：

sudo gedit /etc/ssh/sshd_config

4.开启服务并设置开机自启

sudo /etc/init.d/ssh start #开始服务
sudo /etc/init.d/ssh stop #停止服务
sudo /etc/init.d/ssh restart #重启服务
sudo systemctl enable ssh #开机自启

5.查看SSH服务是否开启
输入ps -e | grep ssh命令看到有类似于 1688 ? 00:00:00 sshd
或者用sudo netstart -tlp命令来检测，看到： tcp6 0 0 [::]:ssh [::]: *
若提示没有netstart命令，可能是系统还没安装网络工具，可以执行如下命令：

sudo apt-get install net-tools

6.SSH连接树莓派
windows CMD虽也能执行SSH连接，但这里推荐使用PuTTY，该工具能执行高级SSH操作
需保证笔记本与树莓派在同一局域网中，找到树莓派的IP地址，以192.168.1.100为例，打开PuTTY，输入该IP，默认端口号即为22，点击OPEN进行连接。登录账号和密码，即可实现远程控制。

四、开启VNC服务

1.VNC介绍与选择
有了远程的代码命令控制，但没有图形界面，很多时候也让我们效率低下，那么VNC服务便为我们打开了这一扇窗，让我们能通过图形，可视化控制树莓派。
VNC服务有很多，常见的有tightvnc、vnc4server、vino+dconf-editor、x11vnc等，在做项目时，我尝试了多个VNC，最后不得不选择x11vnc。其实，vnc4server扩展性更好，支持多用户操作，x11vnc并不支持多用户，但在我换源并尝试多次后，始终未对最新版的系统找到合适的vnc4server包，故不得不放弃，而系统自带的桌面共享vino+dconf-editor，每次连接需要手动在树莓派端确认，如此不切实际的操作让我望尘莫及，而tightvnc也是错误不断，最后不得不选择了x11vnc。
以下便针对x11vnc的安装进行讲解。
2.安装X11VNC

sudo apt install x11vnc
sudo x11vnc -storepasswd  #设置VNC密码
sudo x11vnc -storepasswd in /etc/x11vnc.pass #将密码文件保存到/etc目录

3.配置X11VNC服务

sudo gedit /lib/systemd/system/x11vnc.service

输入以下命令：

[Unit] 
Description=Start x11vnc at startup. 
After=multi-user.target 
 
[Service] 
Type=simple 
ExecStart=/usr/bin/x11vnc -auth guess -forever -loop -noxdamage -repeat -rfbauth /etc/x11vnc.pass -rfbport 5900 -shared -o /home/<你的用户名>/.vnc/x11vnc.log
ExecStop=/usr/bin/killall x11vnc
Restart=on-failure
RestartSec=5

[Install] 
WantedBy=multi-user.target

其中-o /home//.vnc/x11vnc.log为设置日志文件保存位置，-rfbport 5900为设置端口号5900，这里也可以自行更改，-rfbauth /etc/x11vnc.pass为设置密码文件地址。
4.启动服务并设置开机自启

sudo lightdm #启动lightdm服务
sudo systemctl daemon-reload 
sudo systemctl enable x11vnc.service #设置开机自启
sudo systemctl start x11vnc.service #开启x11vnc服务

在此之后，可进行系统重启，并通过top命令查看x11vnc进程是否运行
5.通过VNC连接树莓派
X11VNC需借助VNC软件对树莓派远程访问，这里推荐使用VNC Viewer，其界面如下：

在输入栏中输入树莓派地址，如192.168.1.100:5900，输入设置的VNC密码，此时，便可连接树莓派：

6.问题描述
密码总是不对？（password check failure?）???
!!!恭喜你，遇到和我一样的问题了，如果你找到了更好的解决方案，请告诉我。
在使用X11VNC时，我遇到了密码总是匹配不成功的情况，打开VNC日志文件，并未察觉出错误原因，在尝试多种方案后，果断放弃设置密码（万不得已不要使用！！！），在第三步的配置文件中，删去-rfbauth /etc/x11vnc.pass

五、结束？开始使用？！

如果上述情况，你都正常运行，并能连接到桌面环境，我用一个棒棒糖赌你还在用着显示器 ( =•ω•= )m，不妨把显示器拔掉？
当你觉得你的树莓派可以正常裸奔使用了，那你可能考虑少了！！！因为脱离显示器后，树莓派开机便不会进入桌面环境，更不可能打开VNC服务。
那么，肿么办？有两种方案，简单粗暴：1.买一个HDMI虚拟负载，插在你的HDMI口上，告诉树莓派，我可连了一个显示器哦，你的桌面要正常打开( ﹁ ﹁ ) ~→；2.安装虚拟显示组件。以第二种方法为例，进行讲解：
1.安装模块：

sudo apt install xserver-xorg-video-dummy

2.编辑配置文件：

sudo nano /usr/share/X11/xorg.conf.d/xorg.conf

输入以下内容：

Section "Monitor"
  Identifier "Monitor0"
  HorizSync 28.0-80.0
  VertRefresh 48.0-75.0
  # https://arachnoid.com/modelines/
  # 1024x768 @ 60.00 Hz (GTF) hsync: 47.70 kHz; pclk: 64.11 MHz
  Modeline "1024x768_60.00" 64.11 1024 1080 1184 1344 768 769 772 795 -HSync +Vsync
EndSection
Section "Device"
  Identifier "Card0"
  Driver "dummy"
  VideoRam 256000
EndSection
Section "Screen"
  DefaultDepth 24
  Identifier "Screen0"
  Device "Card0"
  Monitor "Monitor0"
  SubSection "Display"
    Depth 24
    Modes "1024x768_60.00"
  EndSubSection
EndSection

通过语义，大家应该可以自行了解并更改里面的参数。
3.最后的最后
要自动登录桌面会话，需利用lightdm，将其配置文件增添命令：
打开配置文件：

sudo nano /etc/lightdm/lightdm.conf

添加内容：

[SeatDefaults]
autologin-user=<你的用户名>
autologin-user-timeout=0
user-session=ubuntu

至此，重启以下，已经可以正常使用了呢：

最后感叹一句：有男朋友真好啊 ━┳━　━┳━