Подключение SSD к Raspberry Pi 4
Обновлено: 21.11.2024
Прошивка Raspberry Pi 4 поддерживает загрузку через USB. Вы можете легко загрузить свою любимую операционную систему на Raspberry Pi 4 с жесткого диска USB, твердотельного накопителя или флэш-накопителя USB вместо традиционной карты microSD. У загрузки с USB много преимуществ:
1) Более дешевое хранилище
USB HDD или USB SSD дешевле, чем карта microSD той же емкости. Таким образом, стоимость хранения может быть снижена.
2) Более быстрая загрузка
Твердотельные накопители USB работают намного быстрее, чем традиционные карты microSD. Операционная система будет загружаться быстрее с USB SSD, чем с традиционной карты microSD.
3) Долговечность
USB SSD или USB HDD имеют гораздо больший срок службы, чем карта microSD. Вероятность аппаратного сбоя ниже, чем у карты microSD. Опять же, USB SSD или USB HDD могут справиться с большими рабочими нагрузками ввода-вывода, в отличие от карты microSD.
В этой статье я покажу вам, как включить загрузку с USB на Raspberry Pi 4 и загрузить ОС Raspberry Pi с USB SSD/жесткого диска/флэш-накопителя. Итак, приступим!
Вещи, которые вам понадобятся:
Чтобы следовать этой статье, вам понадобятся следующие вещи:
- Одноплатный компьютер Raspberry Pi 4
- Блок питания USB Type-C для Raspberry Pi 4
- Карта MicroSD с загруженным образом ОС Raspberry Pi
- Подключение к Интернету на Raspberry Pi 4
- Ноутбук или настольный компьютер для доступа к удаленному рабочему столу через VNC или SSH-доступа к Raspberry Pi 4.
ПРИМЕЧАНИЕ. Если вы не хотите получать удаленный доступ к Raspberry Pi 4 через SSH или VNC, вам также необходимо подключить к Raspberry Pi монитор, клавиатуру и мышь. Мне ничего из этого не понадобится, так как я буду подключать свой Raspberry Pi 4 удаленно через протокол удаленного рабочего стола VNC. Моя установка также называется безголовой настройкой Raspberry Pi 4.
Если вам нужна помощь в прошивке образа ОС Raspberry Pi на карту microSD, ознакомьтесь с моей статьей Как установить и использовать Raspberry Pi Imager.
Если вы новичок в Raspberry Pi и вам нужна помощь в установке ОС Raspberry Pi на Raspberry Pi 4, ознакомьтесь с моей статьей Как установить ОС Raspberry Pi на Raspberry Pi 4.
Кроме того, если вам нужна помощь в настройке Raspberry Pi 4 без монитора, ознакомьтесь с моей статьей Как установить и настроить ОС Raspberry Pi на Raspberry Pi 4 без внешнего монитора.
Включение загрузки через USB на Raspberry Pi 4:
В этом разделе я покажу вам, как включить загрузку с USB на Raspberry Pi 4.
Прежде чем включить загрузку с USB на Raspberry Pi 4, необходимо обновить все существующие пакеты операционной системы Raspberry Pi. Чтобы мы могли обновить прошивку и включить загрузку с USB.
Сначала обновите кэш репозитория пакетов APT с помощью следующей команды:
Кэш репозитория пакетов APT должен быть обновлен.
Как видите, у меня есть несколько доступных обновлений.
Чтобы обновить все существующие пакеты, выполните следующую команду:
Чтобы подтвердить обновление, нажмите Y, а затем нажмите .
Диспетчер пакетов APT загрузит и установит все необходимые обновления из Интернета. Это может занять некоторое время.
На этом этапе должны быть установлены все существующие пакеты.
Чтобы изменения вступили в силу, перезагрузите Raspberry Pi 4 с помощью следующей команды:
Теперь вам нужно обновить прошивку вашего Raspberry Pi 4.
После загрузки Raspberry Pi 4 откройте терминал и запустите инструмент настройки Raspberry Pi raspi-config следующим образом:
Здесь выберите «Параметры загрузки» и нажмите .
Выберите версию Boot ROM и нажмите .
Выберите «Последняя версия» «Использовать последнюю версию программного обеспечения загрузочного ПЗУ» и нажмите .
Выберите и нажмите .
Нажмите
Выберите и нажмите .
Выберите и нажмите . Ваш Raspberry Pi 4 должен перезагрузиться. После загрузки прошивка должна быть обновлена.
Теперь вы можете включить загрузку с USB на Raspberry Pi 4.
После загрузки Raspberry Pi 4 откройте терминал и запустите raspi-config следующим образом:
Выберите «Параметры загрузки» и нажмите .
Выберите Порядок загрузки и нажмите .
Выберите загрузку с USB и нажмите .
Нажмите .
Выберите и нажмите .
Выберите и нажмите . Ваш Raspberry Pi 4 должен перезагрузиться. После загрузки у вас должна быть включена загрузка через USB.
Проверка состояния загрузки USB:
Чтобы проверить, включена ли загрузка с USB, откройте Терминал и выполните следующую команду:
Если у вас есть 0xf41 в качестве BOOT_ORDER, загрузка через USB успешно включена на вашем Raspberry Pi 4.
Клонирование карты microSD на USB HDD/SDD/флеш-накопитель:
Вы можете просто установить свою любимую операционную систему на USB-накопитель с помощью Balena Etcher или Raspberry Pi Imager. Вы также можете клонировать операционную систему с карты microSD на USB-накопитель (например, жесткий диск, твердотельный накопитель или флэш-накопитель). Если вы клонируете операционную систему с карты microSD на USB-накопитель, вы можете сохранить все данные, и вам не придется перенастраивать операционную систему или переустанавливать используемые вами программы.
В этом разделе я покажу вам, как клонировать ОС Raspberry Pi с карты microSD на USB HDD/SDD/флеш-накопитель с помощью Raspberry Pi 4.
Как видите, в настоящее время ОС Raspberry Pi установлена на карту microSD mmcblk0.
Вставьте USB HDD/SSD/флешку в Raspberry Pi 4.
Он должен отображаться в списке устройств хранения/блокировки, как показано на снимке экрана ниже.
В меню ОС Raspberry Pi выберите «Аксессуары» > «Копир SD-карты».
Копир SD-карты должен запуститься.
Выберите карту microSD (источник) в раскрывающемся меню «Копировать с устройства» и выберите жесткий диск USB/SSD/флеш-накопитель (цель) в раскрывающемся меню «Копировать на устройство». Закончив, нажмите «Пуск».
Чтобы подтвердить операцию клонирования, нажмите Да.
SD Card Copier должен начать копирование содержимого с карты microSD на USB-накопитель. Это займет некоторое время.
После завершения операции клонирования нажмите OK.
Нажмите «Закрыть», чтобы закрыть копир SD-карты.
Теперь выключите Raspberry Pi 4 с помощью следующей команды:
Загрузка ОС на Raspberry Pi 4 с USB HDD/SDD/флеш-накопителя:
Теперь, когда USB-накопитель готов, извлеките карту microSD из Raspberry Pi 4 и оставьте только USB HDD/SSD/Thumb Drive. Затем включите Raspberry Pi 4.
Ваш Raspberry Pi 4 должен загружаться с USB HDD/SSD/флеш-накопителя.
Как видите, операционная система загружалась с USB HDD/SSD/флеш-накопителя.
Вывод:
В этой статье я показал вам, как включить загрузку с USB на Raspberry Pi 4 с помощью ОС Raspberry Pi. Я также показал вам, как клонировать ОС с карты microSD на USB HDD/SSD/флеш-накопитель и загружаться с USB-накопителя.
Подключив к Raspberry Pi 4 B внешний твердотельный накопитель, вы значительно ускорите открытие приложений и передачу файлов. Одним из наиболее важных улучшений Pi 4 является интерфейс USB 3.0. В то время как предыдущие модели Raspberry Pi были ограничены теоретической максимальной скоростью USB 2 480 Мбит/с/60 МБ/с при подключении к внешнему хранилищу, новая модель имеет интерфейс, который теоретически может достигать 5 Гбит/с/620 МБ/с. В реальном мире вам повезет, если вы получите половину этого, но вы все равно достигнете скорости, которая в три или четыре раза выше при выполнении важных задач.
Для сравнения: устройство чтения карт памяти microSD на Raspberry Pi 4 может поддерживать только теоретическую максимальную скорость около 50 МБ/с, что вдвое превышает пропускную способность, доступную на Pi 3 B+. Но насколько точно SSD быстрее, чем использование высококачественной карты microSD? Чтобы выяснить это, я подключил твердотельный накопитель M.2 NVMe в USB-корпусе к своему Raspberry Pi 4 и провел несколько тестов.
Условия тестирования
В качестве внешнего твердотельного накопителя я использовал Western Digital Blue SN500 (65 долларов США) в корпусе с подключаемым USB-накопителем (49,99 долларов США). Карта microSD, которую я использовал, которую я тестировал как на Raspberry Pi 4 B, так и на Pi 3 B+, была картой SanDisk Class 10 емкостью 64 ГБ.
Поскольку многие люди не захотят тратить деньги на полноценный твердотельный накопитель, я также провел тестирование с высокоскоростным флэш-накопителем USB 3.0 Patriot Memory Supersonic Rage Elite (128 ГБ, 22 доллара США). Флэш-накопитель был настолько медленным, что я тестировал его только на более быстром Pi 4.
К сожалению, в настоящее время на Pi 4 нельзя загрузиться с внешнего диска (я слышал, что грядет обновление прошивки, которое решает эту проблему), но мне удалось скопировать все, кроме загрузочного раздела, на SSD, так что с него грузились все программы и большинство основных файлов самой ОС. Посмотрите мою статью о том, как запустить Raspberry Pi 4 с USB-накопителя, если вы хотите попробовать это сами.
Время открытия приложений: заметно быстрее с SSD
Независимо от того, подключаете ли вы SSD к ПК или Raspberry Pi, вы получите больше преимуществ при открытии программ. Чтобы увидеть, насколько быстрее SSD, я записал время запуска нескольких разных приложений.
Браузер Chromium, версия Chrome с открытым исходным кодом, вероятно, является самым важным предустановленным приложением, которое вы чаще всего открываете. Он загружается на 38% быстрее с SSD, чем с картой microSD на Pi 4. Даже на Pi 3 B+, который ограничен подключением USB 2.0, SSD был на целых 24% быстрее. Также обратите внимание, что благодаря более быстрому считывателю microSD Pi 4 открывала приложение на 30 % быстрее, чем 3 B+, при этом оба они использовали одну и ту же карту памяти.
Настоящим проигрышем здесь и в других местах является USB-накопитель, скорость которого составляет половину скорости карты microSD и треть скорости SSD на Pi 4. Chromium был единственным приложением, которое мы тестировали с USB-накопителем. на 3 B+, и цифры показывают, почему. Мучительно медленно использовать USB-накопитель или, по крайней мере, накопитель Patriot Supersonic Rage, который мы использовали.
Загрузка приложения для работы с электронными таблицами LibreOffice Calc занимает немного времени, даже в самом быстром хранилище. Но, как вы можете видеть здесь, Pi 4 получил прирост скорости на 42%, когда мы перешли с microSD на SSD, и даже Pi 3 B+ выиграл на 27%. Как и ожидалось, флешка оказалась слабой.
GIMP, бесплатная альтернатива Photoshop для Linux, представляет собой мощный редактор изображений, но он также заставляет вас некоторое время смотреть на заставку, прежде чем она загрузится. Выигрыш здесь с SSD не так значителен, как на LibreOffice или Chromium. Возможно, настоящим узким местом для открытия GIMP является обработка, а не хранение.
Веб-обслуживание
Одним из распространенных вариантов использования Raspberry Pi является веб-сервер. Фактически, в Tom’s Hardware мы используем сервер Raspberry Pi 3 B как часть нашего теста батареи (ноутбуки, которые мы тестируем, загружают с него страницы). Хорошая новость заключается в том, что наличие более быстрого накопителя означает обработку большего количества запросов в секунду.
Возможно, неудивительно, что более быстрое хранилище позволит вам собирать и отправлять больше данных с сервера клиенту. Однако разница здесь очень незначительна и отсутствует для 3 B+. Я был удивлен, увидев, насколько хорошо здесь работает флэш-накопитель, учитывая, насколько плохо он работал в других местах.
Общая отзывчивость
Трудно сопоставить цифру с ощущением отзывчивости ОС, но вы знаете это, когда видите, и замечаете еще больше, когда не видите. Запуск основных частей ОС с нашего USB-накопителя был разочарованием и медлительностью. Очень часто простое открытие меню «Пуск» зависало, а подменю появлялись в течение нескольких секунд. Это произошло только с флешкой.
Передача файлов IOzone: в 2–4 раза быстрее
Аналог Crystal Disk Mark для Linux, IOzone, представляет собой синтетический тест, который обеспечивает последовательное и произвольное чтение и запись. Мы провели наши тесты с использованием файла хранилища объемом 100 МБ и обнаружили наиболее интересные результаты с размерами блоков 4 КБ, 512 КБ, 1024 КБ и 16 384 КБ (самый высокий). Блоки в нижней части спектра, особенно во время произвольного чтения и записи, представляют собой наиболее распространенный вариант использования для открытия и использования приложений, а блоки большего размера подходят для сохранения или копирования больших файлов.
Синтетические результаты IOzone подтвердили то, что мы обнаружили при регулярном использовании. SSD обычно был в 2–4 раза быстрее, чем карта microSD, и в 13 раз быстрее при последовательном чтении или записи больших объемов данных.
Практически при любом размере файла Pi 4 B с SSD лидирует, но Pi 4 B с картой microSD на удивление мощная, превосходя USB-накопитель на 4K на Pi 4 B и связывая Pi 3 B+ с USB. Флешка на другие размеры. Даже при небольших размерах блоков SSD на Pi 4 B работает в два-четыре раза быстрее, чем карта microSD.
Есть несколько исключений, в которых флэш-накопитель лидирует. Однако очень низкая производительность флэш-накопителя при случайном разрешении 4K показывает нам, почему для загрузки и загрузки приложений требуется гораздо больше времени.
Случайная запись даже важнее, чем случайное чтение, потому что операционная система и программное обеспечение (например, ваш веб-браузер, хранящий свой кеш) всегда записывают небольшие файлы, поэтому медлительность здесь приводит к медлительности и зависанию. SSD на Pi 4 определенно правит здесь, и даже Pi 3 B+ выигрывает от твердотельного хранилища. Но USB-флеш-накопитель — это катастрофа здесь, в 4K, благодаря чему карты microSD выглядят хорошо. Неудивительно, что я заметил отставание даже при открытии меню «Пуск» с помощью USB-накопителя.
При последовательной записи твердотельный накопитель опережает карту microSD в обеих системах Raspberry Pi со скоростью в 13 раз выше. Однако при больших размерах блоков флэш-накопитель USB лучше, чем карта microSD для Pi 4. Думаю, если вы собираетесь копировать большие файлы, более быстрая NAND во флэш-накопителе принесет пользу.
Опять же, в последовательном чтении, которое полезно для выполнения операций с большими файлами, таких как копирование, SSD лидирует, предлагая скорость в 3–4 раза выше, чем карта microSD. Флэш-накопитель USB хорошо работает только с большими блоками файлов.
Не быстрее: загрузка, загрузка веб-страниц, потоковое видео
Есть много задач, которые не выигрывают от более быстрого хранилища в виде твердотельного накопителя, хотя они и страдают от медленного флэш-накопителя. Я был удивлен, увидев, что переход с карты microSD по умолчанию на SSD почти не повлиял на время загрузки. Честно говоря, большая часть процесса загрузки по-прежнему выполняется с карты microSD, но остальная часть ОС, включая Windows, загружается прямо с внешнего диска.
Хотя производительность SSD и microSD была примерно одинаковой в обеих системах, флэш-накопитель действительно замедлял время загрузки.
Возможно, неудивительно, что изменение объема хранилища совершенно не повлияло на загрузку веб-страниц и потоковое веб-видео. Как я уже говорил в своем обзоре Pi 4, видео 1080p на YouTube выглядят вялыми при воспроизведении в полноэкранном режиме, но отлично воспроизводятся в окне. Это касается либо SSD, либо карты microSD. Точно так же на Pi 4 открытие документа Google заняло около 7,3 секунды, а открытие кешированной версии домашней страницы Laptop Mag заняло около 1,5 секунды.
Вы можете подумать, что рабочая нагрузка, связанная с кодированием видео или аудио, ускорится благодаря более быстрому хранилищу, но в ходе проведенных нами тестов цифры на самом деле в некоторых случаях были немного медленнее при использовании SSD.
В тесте перекодирования видео FFmpeg Pi 4 оказался немного быстрее с картой microSD. Тем не менее, 3 B+, хотя в целом намного медленнее, был немного быстрее с внешним SSD.
Кодирование файлов MP3 с помощью LAME было похожим. Не было никакой разницы между разными типами хранилищ.
Итог
Добавление мощного внешнего твердотельного накопителя к вашему Raspberry Pi 4 B может повысить производительность в определенных областях, в первую очередь время загрузки приложений и обслуживание веб-сайтов/файлов. Но, согласно нашим тестам, есть также много сценариев, таких как потоковое видео, просмотр веб-страниц или перекодирование мультимедиа, где наличие SSD не помогает.
И если вы приобретете флэш-накопитель USB (если только он не имеет особо высоких показателей произвольного чтения и случайной записи (две вещи не указаны в спецификации)), то на самом деле ваш компьютер будет гораздо более медленным, чем если вы просто придерживаетесь старой простой карты microSD. Мы хотели бы видеть доступный флэш-накопитель, который хорошо работает с Pi, но без него вы, вероятно, потратите более 100 долларов на покупку корпуса M.2-USB 3.0 и связанного с ним SSD.
Итак, на данный момент я советую приобрести внешний SSD для Raspberry Pi только в том случае, если вы планируете использовать его в качестве файлового или веб-сервера и можете позволить себе более высокую цену. Будем надеяться, что в какой-то момент мы найдем флэш-накопитель USB, который будет предлагать как доступную, так и производительную версию для Pi, но сейчас мы не думаем, что такие существуют.
Аврам Пилтч — главный редактор Tom's Hardware. Когда он не играет с новейшими гаджетами на работе или не надевает виртуальные шлемы на выставках, вы обнаружите, что он рутирует свой телефон, разбирает свой компьютер или кодирует плагины. Обладая техническими знаниями и страстью к тестированию, Аврам разработал множество реальных тестов, в том числе наш тест батареи ноутбука.
Недавно мы рассмотрели великолепный корпус от Argon (magpi.cc/argononem2), в котором наш Raspberry Pi 4 был преобразован за счет замены загрузочного диска на твердотельный накопитель M.2.
В результате скорость хранения увеличилась в десять раз, что повысило производительность по всем направлениям. Приложения загружаются быстрее, а работа в Интернете значительно улучшается. M.2 SATA также отлично подходит для работы с большими и ресурсоемкими файлами, такими как видео, большие фотоизображения и большие файлы данных.
Откройте для себя радость от электроники и начните создавать свои собственные схемы в последнем выпуске журнала The MagPi.
Недавно мы рассмотрели великолепный корпус от Argon (magpi.cc/argononem2), в котором наш Raspberry Pi 4 был преобразован путем замены загрузочного диска на твердотельный накопитель M.2.
В результате скорость хранения увеличилась в десять раз, что повысило производительность по всем направлениям. Приложения загружаются быстрее, а работа в Интернете значительно улучшается. M.2 SATA также отлично подходит для работы с большими и ресурсоемкими файлами, такими как видео, большие фотоизображения и большие файлы данных.
Последнее предложение от Raspberry Pi и нашего любимого моноблока — Raspberry Pi 400.
Поэтому мы приступили к поиску совместимого решения для Raspberry Pi 400. Благодаря портам USB 3.0 на задней панели Raspberry Pi 400 и недавней поддержке загрузки с USB по умолчанию обновление Raspberry Pi 400 оказалось простым. таким же образом.
Все, что вам нужно сделать, это найти совместимый диск M.2 SATA и корпус M.2 SATA to USB 3.0. Соедините их вместе и подключите устройство к Raspberry Pi 400, затем скопируйте в операционную систему, и все готово к загрузке.
Мы использовали Transcend M.2 SSD 430S и USB-корпус Transcend TSCM42S. У Transcend 430S было 512 ГБ, мощное обновление по сравнению с картой на 16 ГБ, поставляемой с Raspberry Pi 400. Однако вам не нужно покупать такой огромный диск, а модели на 128 ГБ будет более чем достаточно для большинства случаев использования.
01 Соберите привод
Начнем со сборки корпуса диска M.2. Наш комплект корпуса M.2 SATA to USB 3.1 SSD (TSCM42S) содержит плату SATA III to USB, на которой установлен твердотельный накопитель M.2. Вставьте интерфейс SATA III в гнездо и осторожно нажмите на твердотельный накопитель M.2. Затем один винт используется для удержания твердотельного накопителя M.2 на месте. После того, как SSD-накопитель M.2 прикреплен к плате, мы используем корпус для его размещения. Процесс сборки зависит от того, какой накопитель M.2 и корпус вы используете, но в большинстве случаев он выполняется по одному и тому же шаблону.
02 Настройте диск
Если вы хотите установить новую версию ОС Raspberry Pi на твердотельный накопитель M.2, используйте Raspberry Pi Imager (magpi.cc/imager) для установки ОС непосредственно на накопитель. Вы можете сделать это на любом компьютере, в том числе на Raspberry Pi, работающем с карты microSD. См. поле «Использование Imager» (на обороте) и перейдите к шагу 4 после установки новой установки.
Еще один вариант — загрузить Raspberry Pi с карты microSD и клонировать текущую операционную систему на твердотельный накопитель M.2. Загрузите Raspberry Pi 400 с карты microSD и — после запуска ОС Raspberry Pi — убедитесь, что на карте microSD установлена последняя версия ОС Raspberry Pi:
03 Скопируйте диск
Подключите диск M.2 к одному из двух синих разъемов USB 3.0. Откройте меню Raspberry Pi и выберите «Аксессуары» и «Копир SD-карты». Выберите карту microSD в разделе «Копировать с устройства»; наш помечен как «SC16G (/dev/mmcblk0)». В разделе «Копировать на устройство» выберите диск M.2. Он должен быть смонтирован на /dev/sda и это единственный доступный вариант.
Обязательно отметьте UUID новых разделов (это позволит вам подключать и получать доступ к обоим устройствам одновременно). Нажмите «Пуск» и «Да» в меню предупреждения «стереть все содержимое», чтобы начать процесс копирования.
04 Загрузите M.2
Когда SD Card Copier завершит копирование содержимого карты microSD на накопитель M.2, вы сможете использовать последний для загрузки и запуска Raspberry Pi 400.
Выключите Raspberry Pi (выберите «Завершение работы» > «Завершение работы» в меню приложений Raspberry Pi). Теперь извлеките карту microSD из Raspberry Pi, так как она имеет приоритет загрузки по сравнению с внешним диском M.2. Нажмите клавиши FN и Power (F10), чтобы включить Raspberry Pi 400. Он загрузится и запустится с диска M.2.
05 Установка дисков GNOME
Вы должны заметить улучшение скорости при использовании диска M.2 вместо карты microSD. Открытие программ и просмотр веб-страниц будет намного быстрее. Чтобы получить подробную информацию о скорости M.2, вы можете протестировать диск с помощью GNOME Disks. Откройте окно терминала и установите его с помощью:
Откройте меню приложений Raspberry Pi и выберите «Аксессуары» > «Диски», чтобы открыть Диски GNOME.
06 Тест скорости
Выберите раздел rootfs и нажмите значок «Дополнительные параметры раздела» (в виде двух шестеренок); выберите Контрольный раздел. Нажмите Start Benchmark и Start Benchmarking, чтобы протестировать диск. Мы получаем среднюю скорость чтения 382,4 МБ/с (намного быстрее, чем наша карта microSD).
Вставьте карту microSD и выберите ее в Дисках GNOME, чтобы выполнить сравнительный тест. Для сравнения мы получаем всего 44,9 МБ/с.
07 Поменять порядок загрузки
Теперь вы можете использовать Raspberry Pi 400 с подключенным диском M.2 и извлеченной картой microSD (поскольку он будет загружаться с диска M.2). Если вы вставите карту microSD, EEPROM (электрически стираемая программируемая постоянная память) в Raspberry Pi 400 отдаст приоритет карте microSD, а не USB.
После недавнего обновления raspi-config возможность сделать загрузку с USB более приоритетной, чем с microSD, доступна всего в несколько кликов. Откройте Терминал и введите:
Используйте клавиши со стрелками, чтобы выбрать «Дополнительные параметры» и «Порядок загрузки», затем выберите «B2 USB Boot». На экране появится надпись «USB является загрузочным устройством по умолчанию». Нажмите ENTER и выберите «Готово», а затем «Да» на «Вы хотите перезагрузить сейчас?»
При перезагрузке Raspberry Pi запускается с SDD M.2, подключенного к USB (даже если вставлена карта microSD). Теперь вы можете использовать Raspberry Pi 400 с твердотельным накопителем M.2 по умолчанию.
В этой статье я уже подробно рассказывал о преимуществах использования твердотельного накопителя (SSD) для Raspberry Pi, но в двух словах вы получаете примерно 280-процентное увеличение исходной пропускной способности и 1000-процентное увеличение случайного чтения 4 КБ. /записывает на карту MicroSD.
Это фантастика, но твердотельные накопители традиционно были очень дорогими и стоили вам столько же, сколько 4+ Raspberry Pi, поэтому было глупо использовать такой диск в качестве хранилища Pi. До сих пор.
Верно. Благодаря таким технологиям, как твердотельные флэш-накопители 3D NAND для потребителей, теперь они стали дешевле, чем карты MicroSD среднего класса. Благодаря 10-кратному увеличению производительности по сравнению с картами MicroSD, теперь их можно легко обновить для серверов или проектов Raspberry Pi с интенсивным вводом-выводом.
Почему стоит выбрать SSD?
Карты MicroSD не предназначены для постоянного хранения операционных систем. Они предназначены для таких устройств, как камеры и смартфоны, которым необходимо записывать и надежно хранить данные. Они очень хороши в этом, а некоторые карты обладают отличной пропускной способностью, достаточной для записи видео в формате 4K.
Но есть одна вещь, в которой они не очень хороши, — это случайная запись и перезапись 4 КБ. Это небольшие операции записи по всему диску, на которые приходится около 25% всей активности жесткого диска на компьютере. Почти каждое ваше действие и даже обычные обновления файла журнала запускают эти обновления, поэтому они очень важны для производительности.
Чтобы показать вам разницу в производительности, я разработал тест, который может запустить любой, и загрузить результаты на сайт. Нажмите здесь, чтобы просмотреть результаты тестов.
Как видите, все первые места в результатах занимают твердотельные накопители. Кроме того, твердотельные накопители опережают самые быстрые карты MicroSD примерно на 300%.
Производительность MicroSD сильно различалась в зависимости от качества карты. Но даже самые лучшие и дорогие карты MicroSD были полностью уничтожены даже самыми дешевыми твердотельными накопителями. Это связано с тем, что твердотельные накопители настолько быстры, что их скорость ограничена скоростью портов USB 2.0 Raspberry Pi.
Твердотельные накопители также имеют очень большой кэш записи. Это позволяет вашему Raspberry Pi передавать данные на диск и начинать делать другие вещи, а диск сам определяет, как организовать данные. Большая часть пропускной способности и других различий в производительности на приведенной выше диаграмме связана с гораздо лучшим и более быстрым кэшированием чтения/записи.
Какой SSD купить?
Несколько претендентов на контрольные показатели хранилища RPI
Поскольку все модели и типы твердотельных накопителей достигают ограничения скорости передачи USB 2.0 Raspberry Pi, вам следует купить самый дешевый из них, который соответствует вашим потребностям!
Если ваш Raspberry Pi в основном стационарный, проще и дешевле всего использовать обычный 2,5-дюймовый твердотельный накопитель SATA с USB-адаптером. Вот моя рекомендация:
Твердотельный накопитель Kingston A400 2,5 дюйма с интерфейсом SATA
Адаптер StarTech 2,5″ SATA/USB 3.0/3.1
Варианты 2,5-дюймового SATA-адаптера StarTech с USB 3.0 и USB 3.1 хорошо работают с Pi 4. Я использовал вариант 3.0 с Pi 4 с момента запуска, и он всегда работал хорошо. Позже я купил вариант 3.1 и получил такой же положительный опыт. Эти два варианта адаптера — мои переходные адаптеры для всех моих проектов, связанных с Pi, которым нужен быстрый и простой 2,5-дюймовый твердотельный накопитель SATA!
Диск Kingston A400 очень хорошо показал себя в тестах Raspberry Pi Storage Benchmarks. Это отличный накопитель, и он дешевле, чем многие карты MicroSD среднего класса. Другой популярный выбор — Crucial BX500, который иногда можно найти в очень дешевой версии на 120 ГБ:
Твердотельный накопитель Crucial BX500 2,5 дюйма с интерфейсом SATA
Crucial BX500 — еще один отличный выбор накопителя для Pi. Это второй по популярности твердотельный накопитель, для которого было представлено более 840 тестов. Низкое энергопотребление и широкое распространение!
Вышеупомянутый 2,5-дюймовый адаптер SATA-USB позволяет нам подключать такой диск к нашему Pi с помощью USB. Адаптер питания не требуется, поскольку 2,5-дюймовые твердотельные накопители, использующие адаптеры, имеют малое энергопотребление и питаются от Pi через USB. Будьте осторожны с корпусами, поскольку они потребляют немного больше энергии (см. раздел «Требования к электропитанию» ниже).
Варианты компактных твердотельных накопителей
Если вы часто перемещаете свой Pi или вам нужно что-то более компактное, есть несколько вариантов. Это исключает необходимость использования дополнительных кабелей, поскольку они подключаются непосредственно к разъему USB.
Твердотельный накопитель SanDisk Extreme Pro
Твердотельный накопитель SanDisk Extreme Pro USB — это настоящий твердотельный накопитель.Это отличается от типичного «флеш-накопителя», который использует чрезвычайно дешевую память и имеет очень низкую производительность/пропускную способность произвольного ввода-вывода по сравнению с реальным твердотельным накопителем. Я успешно использовал варианты USB 3.1 и USB 3.2 с Pi, и они показали очень хорошие результаты!
Твердотельный накопитель Orico GV100 NVMe
Orico GV100 — это портативный USB-накопитель NVMe. Это очень быстро, потому что на самом деле это настоящий диск NVMe в очень компактной форме. Это отличный выбор, если вы строите установку с очень ограниченным пространством или наличие болтающегося адаптера/корпуса может быть проблематичным.
Вы должны быть предельно осторожны при их поиске, так как 99,9% флэш-накопителей НЕ являются твердотельными. SanDisk Extreme Pro — это настоящий твердотельный накопитель. Более дешевые SanDisk Extreme и Extreme Gos не являются (должны быть профессионалами). Если вы смотрите на USB-накопитель, а на нем явно не указано, что это твердотельный накопитель, то это определенно не так!
Другие варианты SSD
Существует множество других типов твердотельных накопителей и адаптеров хранения, которые вы можете использовать. Например, существует более старый тип дисковой технологии, называемый mini-SATA или mSATA, который можно найти во многих старых ноутбуках или купить по очень низкой цене. Я написал статью об адаптерах хранения данных с mSATA на USB 3.0, в которой рассказывается об этом.
Также доступны различные варианты M.2 NVME на USB 3.0 и M.2 SATA на USB 3.0. Вы можете создать твердотельный накопитель M.2 SATA или M.2 NVME, но вам нужно быть осторожным с типом накопителя M.2, который у вас есть/покупается. Они могут быть с ключом B, ключом M или ключом M+B. На сегодняшний день наиболее распространенными и дешевыми являются SATA с ключом B или B+M. У меня есть этот адаптер. * Полный обзор различных доступных вариантов см. в моем Руководстве по загрузке USB-накопителя Raspberry Pi 4, где коллективно, как сообщество, мы составили лучший список рабочих и нерабочих адаптеров. < /p>
Требования к питанию
Большинство типов адаптеров могут питаться от самой Pi. Одним заметным исключением являются корпуса NVMe. На протяжении многих лет мы получали сотни комментариев от людей, у которых не было проблем с питанием 2,5-дюймовых корпусов SATA, но которые вообще не могли заставить NVMe работать без концентратора USB с питанием.
Известно, что очень большие старые 3,5-дюймовые диски SATA требуют больше энергии, чем может обеспечить Pi, а также некоторые типы моделей с очень высокой производительностью, которые были разработаны для сжигания большего количества энергии для получения дополнительного прироста производительности.
Известно, что старые модели твердотельных накопителей потребляют больше энергии, чем их более новые аналоги. Если у вас есть диск, который, по вашему мнению, может попасть в эту категорию, обязательно обратите внимание на проблемы, связанные с питанием, и будьте особенно осторожны с настройкой питания. Высокопроизводительные модели с «экстремальной» производительностью также имеют тенденцию потреблять больше энергии (диски Samsung 970 NVMe* — одни из самых быстрых в мире, но также довольно энергоемкие для Pi).
Симптомы недостаточной мощности
Симптомы отсутствия питания на диске могут включать в себя то, что система загружается только иногда (или не загружается вообще) или некоторое время работает, а затем зависает. То, что накопитель загружается, не означает, что он получает достаточно энергии.
Некоторые комментаторы предыдущих статей описывали, что это работало нормально, пока не произошел внезапный всплеск загрузки ЦП, когда они пытались сделать несколько вещей одновременно (высокая загрузка ЦП, доступ к хранилищу, активация различного оборудования одновременно), а затем они получить блокировку/сбой.
Это связано с тем, что Pi балансирует на грани недостаточной мощности, и этот всплеск привел к тому, что он упал достаточно, когда накопитель фактически потерял мощность (вероятно, только на крошечные доли секунды). Этой нестабильности достаточно, чтобы легко вызвать сбой и, что еще хуже, если это случилось в середине написания чего-то важного! Обычно ничего не происходит, кроме того, что вам придется перезапустить Pi, но из-за риска потери данных и, в конечном итоге, повреждения файлов. При этом, если вам особенно не повезло, вам придется проверить диск или, возможно, даже переустановить его образ, если fsck не сможет исправить повреждение!
Лучший ответ – проверить стабильность. Сделайте это, нагружая Pi, и убедитесь, что вы одновременно выполняете действия, которые нагружают ЦП и хранилище, например, просматриваете веб-страницы и т. Д., И если вы можете делать это в течение нескольких часов / дней без зависания / сбоя, тогда вы иметь стабильную настройку питания!
Решение USB-концентратора с питанием
Для корпусов NVMe и энергоемких дисков я лично использую этот USB-концентратор с питанием от Sabrent и уже давно рекомендую его здесь, в блоге:
Концентратор USB 3.0 с питанием от Sabrent
USB-концентратор с питанием от Sabrent обеспечивает колоссальную мощность 2,5 А для устройств, подключенных через USB. Это почти столько же, сколько рассчитано на сам адаптер Pi (3,0 А). Он легко справится с самыми требовательными установками, такими как корпуса NVMe.
Примечание. Убедитесь, что Amazon не пытается предложить вам версию без питания, а именно версию с адаптером переменного тока, который подключается для обеспечения дополнительной мощности.
Если этот концентратор вам не подходит и у вас его еще нет, вы можете попробовать его, а затем поищите в отзывах людей, которые говорят, что он работает с Raspberry Pi. Некоторые USB-концентраторы с питанием не будут хорошо работать с Pi, поэтому перед покупкой обязательно ознакомьтесь с обзорами и внимательно изучите, чего ожидать от Raspberry Pi!
Большой адаптер питания
Это решение подойдет для установок, которые находятся на грани наличия и недостатка мощности. Например, если вы можете получить стабильную загрузку, но время от времени сталкиваетесь с зависаниями/зависаниями, когда мощность падает чуть ниже необходимого порога.
Если вы используете мощный накопитель NVMe/корпус, такой как ICY BOX, с высокопроизводительным диском Samsung NVMe, даже с дополнительными 500 мА, он все равно даже не загрузится. У меня были эти адаптеры большого размера, и они великолепны, но для очень мощной комбинации привод/адаптер вам понадобится более 500 мА.
Адаптер питания CanaKit 3,5 А
Адаптер CanaKit 3,5A имеет дополнительную емкость в полампера (500 мА), чтобы дать вашим аксессуарам передышку. Это больше, чем у официального блока питания Pi, который обеспечивает 3,0 А.
Это намного меньше лишних проводов и на одну вилку переменного тока меньше, хотя, если вы находитесь прямо на границе и вам просто нужно немного больше. Это будет зависеть от вашей индивидуальной комбинации диска и адаптера, достаточно ли этого или вам придется перейти на USB-концентратор с полным питанием!
В предыдущих статьях читатели говорили мне, что этот конкретный адаптер трудно найти за пределами Северной Америки. Я попытался указать столько регионов, сколько смог найти, но в вашем регионе должно быть что-то эквивалентное (скорее всего, оно не будет специально разработано для Pi, а будет более универсальным зарядным устройством USB-C).
Ищите блок питания USB-C с номинальным током около 3,5 А. 3,0 А или ниже не принесут большой пользы, так как это почти наверняка то, что вы уже используете. Вы можете использовать более высокий (на свой страх и риск). Самый большой из тех, что я когда-либо использовал, — это адаптер питания USB-C мощностью 30 Вт для моего ноутбука Dell. Вероятно, это не очень хорошая идея, чтобы пойти слишком большим, чем это, или даже использовать один такой большой в течение длительного времени (я не делал этого, только для случайного тестирования и в качестве аварийного резервного копирования), но USB-C имеет некоторые улучшения спецификации, связанные с для управления питанием, которые, кажется, обеспечивают здесь некоторую гибкость.
Ограничения мощности
Pi может передавать только ограниченное количество дополнительной энергии. На Pi 4 это до 1,2 А дополнительной мощности для периферийных устройств (в совокупности) сверх номинальной мощности платы 3,0 А. Это намного больше, чем у Pi 2 и некоторых других предыдущих моделей, которые составляли всего около 0,5 А. Это также означает, что использование адаптера питания с номинальным током выше 4,2 А бессмысленно, поскольку Pi в любом случае не позволит большему количеству энергии передаваться на плату к периферийным устройствам через USB, даже если он доступен.
Я немного упрощаю, чтобы проиллюстрировать суть, но если вам нужны полные технические подробности, они доступны здесь, в документации Raspberry Pi USB. Важным выводом является то, что превышение 3,5-4,0 А или около того фактически не обеспечит больше мощности для Pi из-за этих ограничений. Если вы достигли этого потолка, но этого все еще недостаточно, вам нужен концентратор USB с питанием.
Я также использовал те, которые заряжают мобильные телефоны для питания Pi, и они, скорее всего, попадают в диапазон, близкий к тому, что использует Pi. Большинство из тех, что у меня были дома для телефонов, были на 2,5 А (едва ли мало) или 3,0 А, поэтому их было достаточно для резервного запаса, но недостаточно для обеспечения дополнительной мощности. Тем не менее, определенно стоит проверить, что у вас уже есть, и посмотреть, есть ли поблизости зарядные устройства USB-C для тестирования!
Обратите внимание, что USB-концентратор с питанием обходит эти ограничения, поскольку питание для ваших периферийных устройств, таких как USB-накопитель, будет поступать от адаптера переменного тока, подключенного к USB-концентратору с питанием, а не от Pi.
Устранение неполадок USB-концентратора с питанием
Большинство концентраторов, включая упомянутый выше Sabrent, могут возвращать питание на Pi, что может привести к тому, что он не загрузится при подключении питания. Причина этого в том, что Pi обнаруживает питание и пытается включить питание от этого источника, но выдаваемого тока недостаточно для фактической загрузки Pi.
Решение этой проблемы состоит в том, чтобы на мгновение отключить USB-концентратор от вашего Pi, а затем подключить питание. Быстро подключите USB-концентратор обратно после повторного подключения питания Pi (если у вас настроена собственная загрузка USB), и если вы действительно не возитесь с повторным подключением, он будет подключен задолго до того, как он попытается загрузиться с SSD!
Если этот трюк не сработает, возможно, у вас есть USB-концентратор с питанием, который не будет работать с Pi.Стоит проверить, есть ли какие-либо обновления прошивки для вашего USB-концентратора, прежде чем отказываться от него, поскольку некоторые читатели сообщили мне в комментариях к предыдущим статьям, что им удалось заставить некоторые концентраторы работать после обновления прошивки! < /p>
Сравнение/тестирование хранилища
Если вы получаете низкую производительность или просто хотите убедиться, что все работает правильно, вы можете запустить мой тест хранилища с помощью:
Если вы ищете модель своего диска в Pi Benchmarks, вы можете сравнить свой результат с другими и убедиться, что диск работает правильно!
Создать загрузочный диск
Создать загрузочный диск также очень просто. Вы просто создаете образ так же, как и пустой MicroSD.
Я использую Win32DiskImager и просто выбираю подключенный USB-накопитель, как если бы вы использовали карту MicroSD, и записываю образ. Это очень просто!
Не забудьте поместить пустой файл «ssh» в каталог /boot, если вы хотите подключиться через SSH.
Предотвращение высокой загрузки ЦП
Существует проблема, из-за которой использование твердотельного накопителя приводит к тому, что kworker постоянно потребляет около 1–10 % вашего ЦП. Это связано с тем, что Pi постоянно опрашивает вставленную карту Micro SD.
Есть два способа исправить это. Один из них — вставить пустую карту Micro SD в слот Micro SD и оставить ее там все время. Другой — добавить строку в ваш файл /boot/config.txt. Откройте config.txt и добавьте следующее:
Этот параметр указывает Pi проверять наличие карты Micro SD только один раз при загрузке. Это означает, что если вы хотите получить доступ к карте, она должна быть в Pi до ее загрузки.
Твердотельный накопитель с Raspberry Pi 4
Raspberry Pi 4 изначально не поддерживал загрузку с USB при запуске, в отличие от предыдущих моделей Pi 3. Это потому, что они фактически добавили в плату физический чип хранения прошивки EEPROM. В связи с этим ранее я опубликовал обходной путь, как настроить загрузку с USB, используя SD-карту в качестве загрузчика.
К счастью, наконец-то появилась встроенная поддержка загрузки с USB на Pi 4. Я подробно рассказываю, как перейти на новую прошивку и включить встроенную загрузку с USB в моем новом Руководстве по загрузке Raspberry Pi 4 с USB (рекомендуется).
Твердотельный накопитель с Raspberry Pi 3
После того как вы выбрали твердотельный накопитель, пришло время настроить Raspberry Pi для загрузки с USB-накопителя. К счастью, это очень просто. Чтобы включить загрузку с USB-накопителя, просто загрузите Raspberry Pi и выполните следующую команду:
В качестве альтернативы вы можете вставить MicroSD в свой компьютер, открыть /boot/config.txt и добавить строку:
Теперь перезагрузите Pi, и поддержка загрузки через USB будет включена постоянно. Это нужно сделать только один раз для каждого Raspberry Pi, так как изменение является постоянным.
Теперь вы можете полностью удалить карту Micro SD и подключить внешнее хранилище, которое вы подготовили в предыдущем разделе. Включите Pi, и он загрузится прямо с USB-накопителя!
SSD с Raspberry Pi 1 / 2 / Zero W
Старое семейство Pi и Zero/Zero W также поддерживают загрузку с USB, но с небольшой загвоздкой. Вам все еще нужно вставить карту Micro SD в Pi только с одним файлом (bootcode.bin). Это связано с тем, что эти Pi используют более старый
BCM2835, который является загрузчиком только для Micro SD.
Хорошая новость заключается в том, что если мы поместим туда пустую карту Micro SD с этим файлом, Pi сможет нормально загружаться с USB-накопителя и в полной мере использовать преимущества увеличенной скорости и размера хранилища. Bootcode.bin в основном предоставляет инструкции для Pi, говорящие ему, как загружаться с USB.
Сначала отформатируйте карту Micro SD в FAT32. FAT32 — это тип раздела, который может читать загрузчик Pi, и он имеет тот же формат, что и раздел /boot/ на полностью созданной карте Pi.
Затем скачайте последний файл bootcode.bin из официального репозитория Raspberry Pi по адресу bootcode.bin в официальном репозитории Raspberry Pi GitHub
Скопируйте файл bootcode.bin на только что созданную и в противном случае пустую карту Micro SD с изображением FAT32, а затем вставьте карту Micro SD обратно в Raspberry Pi.
Теперь снова подключите USB-накопитель к Pi и включите его. Pi будет загружаться прямо с вашего USB-накопителя!
Заключение
Твердотельный накопитель — это самое большое обновление, которое вы можете сделать для своего Pi. Когда я настраиваю свои серверы Minecraft Raspberry Pi, разница в производительности бывает днем и ночью. Они быстрее загружаются, быстрее реагируют и намного быстрее пишут/читают. Очень сложно вернуться к MicroSD после использования одного из них с вашим Pi.
Я настоятельно рекомендую провести тест самостоятельно, чтобы понять, какую производительность вы можете увеличить!
Другие ресурсы
Если вам нужно руководство по настройке загрузки SSD с вашим Pi, ознакомьтесь с моим Руководством по загрузке USB-накопителя Pi 4 Native
Если вы хотите узнать о лучших адаптерах хранения и твердотельных накопителях для Pi, ознакомьтесь с лучшими адаптерами хранения для Raspberry Pi 4/400
Чтобы исправить адаптеры хранения/улучшить производительность с помощью обновлений встроенного ПО: Исправление адаптеров хранилища для Raspberry Pi с помощью обновлений встроенного ПО
Читайте также: