Начало работы с NVMe и Raspberry Pi 5

Как мы все уже знаем, Raspberry Pi 5 обеспечивает значительный прирост производительности по сравнению с предыдущими поколениями устройств Raspberry Pi. Однако использование карт MicroSD в качестве хранилища связано с рядом проблем, таких как скорость и надежность. Используя NVMe SSD с расширительным HAT, мы можем значительно улучшить скорость, надежность и срок службы нашего хранилища. В этой статье мы расскажем о настройке хранилища NVMe на Raspberry Pi 5, обеспечивая бесперебойную и оптимизированную работу.

Почему NVMe вместо карт MicroSD?

Хотя карты MicroSD компактны и широко используются для хранения данных на Raspberry Pi, они медленнее и имеют меньший срок службы. Диски NVMe предлагают очень высокую скорость чтения/записи (до 7 000 МБ/с - хотя Raspberry Pi 5 ограничен PCIe Gen 3 x1, что снижает скорость до примерно 985 МБ/с), что значительно ускоряет время загрузки и выполнение задач, требующих интенсивной работы с данными.

Помимо скорости и надежности, твердотельные накопители NVMe обеспечивают большую стабильность при интенсивных нагрузках. В отличие от карт MicroSD, которые быстро изнашиваются при многократных записях, диски NVMe разработаны для поддержания высокой производительности. Это делает их идеальными для таких приложений, как работа с базами данных, медиа-серверами и нагрузками, связанными с искусственным интеллектом на Raspberry Pi 5, где стабильное и высокоскоростное хранилище абсолютно критично.

Инструкции по предварительной подготовке

Прежде чем настраивать хранилище NVMe на Raspberry Pi 5, начните с существующей карты MicroSD, на которой установлена последняя версия ОС Raspberry Pi. Если вам нужна помощь в настройке Raspberry Pi 5, обратитесь к нижеследующему учебному пособию.

Затем убедитесь, что на вашем Raspberry Pi установлен последний загрузчик, выполнив команду: 

Get Ready for the Electronics Design Jobs You Want

Experience hands-on learning in PCB and hardware design with Altium's Student license, cloud access & comprehensive curriculum.

Enroll for Free

sudo rpi-eeprom-update -a

в терминале. После завершения обновления безопасно извлеките карту MicroSD из Raspberry Pi в подготовке к установке NVMe.

Установка оборудования

В этой статье мы будем использовать Geekworm X1001 NVMe HAT (не путать с официальным Raspberry Pi NVMe HAT). Я также приобрел Silicon Power 512 GB NVMe диск, который довольно доступен по цене. Обратите внимание, что существуют известные проблемы совместимости с различными типами NVMe дисков, хотя это всегда меняется с обновлениями EEPROM (отсюда настойчивость обновить EEPROM перед началом работы). 

Физическая установка HAT довольно проста. Сначала добавьте стойки к плате и вставьте шлейф в слот PCIe на Raspberry Pi. После этого положите HAT сверху на стойки и закрепите его, ввинчивая плату в стойки. Наконец, подсоедините шлейф от Raspberry Pi к HAT.

Прошивка через USB корпус

Как и в видео для начинающих, мы будем использовать Raspberry Pi Imager, но будем прошивать наш NVMe диск. Вам понадобится внешний NVMe в USB корпус для этого. Запустите Raspberry Pi Imager, выберите ОС, NVMe накопитель и начните прошивку. После завершения прошивки устройства отключите его и снова подключите. Откройте NVMe диск и добавьте следующие две строки в config.txt:

dtparam=pciex1

dtparam=pciex1_gen=3

На этом этапе вы можете извлечь диск из корпуса и установить его на Raspberry Pi HAT.

Launch Your Career in Electronics Design

Gain the skills top employers look for. Start mastering PCB design with the Altium Student Lab today!

Enroll for Free

Убедитесь, что вы извлекли карту MicroSD перед включением Raspberry Pi.

Прошивка через SD Card Copier

Альтернативный метод - скопировать содержимое вашей MicroSD на NVMe диск с помощью утилиты в вашей ОС Raspberry Pi (Bookworm), которая находится в разделе Приложения (иконка малины в верхнем левом углу) > Аксессуары > SD Card Copier. Перед этим вам нужно будет добавить следующие строки в /boot/firmware/config.txt (используя команду sudo nano /boot/firmware/config.txt):

dtparam=pciex1

dtparam=pciex1_gen=3

После перезагрузки NVMe должен отобразиться как внешний диск. В программе копирования SD-карт установите "Копировать с устройства" на вашу карту MicroSD и путь "Копировать на устройство" на диск NVMe. После успешного клонирования вашей карты MicroSD выключите Raspberry Pi, извлеките карту MicroSD и снова включите устройство.

Запуск и отладка

На этом этапе ваш NVMe должен загружать операционную систему так же, как это делает ваша карта MicroSD, но вы заметите значительное увеличение скорости/производительности. Неизбежно, что жизнь приносит сюрпризы и что-то может пойти не так. Для устранения различных проблем я использовал руководство по помощи от Geekworm, но, надеюсь, у вас эти проблемы не возникнут. Отличный способ отладить процесс загрузки - нажимать пробел после включения устройства Raspberry Pi до тех пор, пока не появится экран загрузки. После этого вы можете нажать 6 для загрузки через NVMe и наблюдать за процессом загрузки.

Как я уже упоминал выше, абсолютно критично обновить последнюю прошивку на вашем Raspberry Pi (через sudo rpi-eeprom-update -a). Я обнаружил, что это имеет значение с точки зрения поддержки жестких дисков. Я также тестировал различные диски NVMe и обнаружил, что некоторые просто никак не работают. Это капризный процесс, поэтому лучше придерживаться того, что предлагает Geekworm или то, что я использовал (вышеупомянутый Silicon Power или WD Black SN770 NVMe диск).

Lay Out Your Track: Prepare for a Career in PCB Design

Develop the electronics design expertise that employers look for with Altium’s free Student Lab!

Enroll Today

Заключение

Переход с MicroSD на хранение NVMe на Raspberry Pi 5 открывает высокую производительность, улучшенную надежность и более долговечное решение для хранения данных. Хотя настройка требует NVMe HAT и некоторых изменений в конфигурации, преимущества значительно перевешивают усилия. Будь то поиск более быстрого времени загрузки или более надежной системы для интенсивных приложений, NVMe - это будущее хранения данных для Raspberry Pi.