Raspberry Pi SSD
Koncem října uvedla nadace Raspberry Pi na trh své vlastní rychlé NVMe SSD disky ve velikostech 256 a 512 GB, navržené speciálně pro Raspberry Pi 5 a další kompatibilní zařízení. Slibují výrazné zlepšení výkonu při I/O operacích, rychlejší start systému a spolehlivý provoz. V našem testu se podíváme na reálný výkon disků, jejich kompatibilitu s Raspberry Pi 5 a zhodnotíme, zda nová technologie splňuje očekávání. (V době psaní tohoto článku jsou k dispozici pouze disky velikosti 256 GB. Jakmile nadace uvolní do distribuce 512GB disky, zařadíme do testu i tuto variantu.)
Rychlé SSD paměťové disky se k pětkovým malinám připojují pomocí rozšiřujících desek přes rozhraní PCIe 2.0, které podporuje rychlý (až 500 MB/s) přenos dat jak ze samotných NVMe disků, tak i dalšího příslušenství jako jsou např. akcelerátory umělé inteligence.
Raspberry Pi vyvinula svoji vlastní nástavbu s označením M.2 HAT+ (kde HAT znamená Hardware Attached on Top) s podporou NVMe disků velikostí 2230 a 2242. Rychlé SSD disky se dají k malinám připojit i přes další dodavatele HATů jiných výrobců jako např. Pimoroni NVMe Base, Suptronics – X1005 2280 M.2 NVMe dual Shield nebo Pineboards – HatDrive! Piano, který cílí především na milovníky hudby. Pro náš test byla zvolena oficiální nadační sada Raspberry Pi SSD Kit obsahující M.2 HAT+ a 256 GB NVMe SSD disk.
Základní technické specifikace
Výrobce uvádí pro své NVMe SSD disky tyto specifikace:
| technické specifikace výrobce | 256 GB NVMe | 512 GB NVMe |
|---|---|---|
| 4 kB čtení (random reads) | 40k IOPS | 50k IOPS |
| 4 kB zápis (random writes) | 70k IOPS | 90k IOPS |
| M.2 2230 formát (M-Key) | ||
| vyhovuje standardu PCIe Gen 3 | ||
| rozhraní registru NVMe 1.4 a sada příkazů | ||
| vyžaduje adaptér M.2 kompatibilní s Raspberry Pi 5 | ||
| provozní teplota od 0 °C do 70 °C | ||
| kritická teplota 85 °C | ||
| podporuje SMART/Health monitoring (NVME Set Identifier Maximum: 0) | ||
| podporuje update firmwaru (frmw: 0x16) | ||
| sanitize capabilities present (sanicap: 0x60000002) |
Před samotným testováním je potřeba nainstalovat SSD disk na HAT+ desku, připojit všechna periferní zařízení a vložit do počítače microSD kartu s nejnovější verzí operačního systému Raspberry Pi OS. Po spuštění Raspberry Pi 5 se pomocí nástroje pro kopírování SD karet zkopíruje instalační balíček na připojený SSD disk. Celý proces zabere kolem pět minut. Následně se nastaví Raspberry Pi tak, aby bootovalo z NVMe. Rychlost PCIe je nastaveno na Gen 3. Po rychlém restartu bylo zařízení připraveno k testování.
Test rychlosti
Pro testování byl použit Raspberry Pi 5 (4 GB) s oficiálním Raspberry Pi M.2 HAT+, vše aktualizováno na nejnovější dostupnou verzi OS/jádra. Software pro benchmarking disku je fio. Test proběhl v režimu performance CPU governor set pro různé velikosti bloků dat. U NVMe disků testujeme jak PCIe Gen 2, tak Gen 3. Následující srovnávací graf se zaměřuje na blok dat o velikosti 4k, protože tato velikost bloků je zmíněna i v marketingových materiálech.
Zároveň musíme zmínit, že toto je čistě test rychlosti/průchodnosti na zařízení, které obsahuje operační systém a několik testovacích souborů, nic jiného. Vaše zkušenost se může lišit, jakmile se disk začne plnit daty, což je běžné u téměř všech disků.
Před samotným testováním je potřeba nainstalovat SSD disk na HAT+ desku, připojit všechna periferní zařízení a vložit do počítače microSD kartu s nejnovější verzí operačního systému Raspberry Pi OS. Po spuštění Raspberry Pi 5 se pomocí nástroje pro kopírování SD karet zkopíruje instalační balíček na připojený SSD disk. Celý proces zabere kolem pět minut. Následně se nastaví Raspberry Pi tak, aby bootovalo z NVMe. Rychlost PCIe je nastavena na Gen 3. Po rychlém restartu je zařízení připraveno k testování.
Začněme časem, který je nutný ke spuštění počítače. S originální microSD kartou Raspberry Pi kategorie A2 trvá spuštění pětkové maliny 22,71 vteřiny. Při použití SSD disku velikosti 256 GB se čas zkrátí na 19,92 vteřiny. Rozdíl je tedy necelé 3 vteřiny, nicméně SSD disky se nepořizují kvůli rychlému startu systému. Hlavní výhoda SSD disků spočívá v rychlosti zápisu a čtení dat.
Výsledky testu rychlostí Gen 2 a Gen 3:
| rychlosti PCIe Gen 2 pro Raspberry Pi NVMe SSD (256 GB) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| velikost bloku | 4k (IOPS) | 8k (IOPS) | 64k (IOPS) | 512k (IOPS) | 1m (IOPS) | 16m (IOPS) |
| čtení | 430.27 MB/s (107568) | 436.29 MB/s (54536) | 441.33 MB/s (6895) | 442.19 MB/s (863) | 443.27 MB/s (432) | 442.62 MB/s (27) |
| zápis | 385.19 MB/s (96297) | 390.04 MB/s (48756) | 395.03 MB/s (6172) | 395.34 MB/s (772) | 395.36 MB/s (386) | 396.05 MB/s (24) |
| randread | 424.98 MB/s (106246) | 430.64 MB/s (53830) | 439.83 MB/s (6872) | 441.91 MB/s (863) | 442.18 MB/s (431) | 442.37 MB/s (27) |
| randwrite | 361.05 MB/s (90264) | 366.00 MB/s (45750) | 390.24 MB/s (6097) | 396.60 MB/s (774) | 397.28 MB/s (387) | 396.05 MB/s (24) |
| rychlosti PCIe Gen 3 pro Raspberry Pi NVMe SSD (256 GB) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| velikost bloku | 4k (IOPS) | 8k (IOPS) | 64k (IOPS) | 512k (IOPS) | 1m (IOPS) | 16m (IOPS) |
| čtení | 806,98 MB/s (201745) | 782,15 MB/s (97768) | 771,78 MB/s (12 059) | 870,75 MB/s (1700) | 870,59 MB/s (850) | 871,34 MB/s (53) |
| zápis | 680,47 MB/s (170118) | 739,07 MB/s (92 384) | 742,57 MB/s (11 602) | 746,81 MB/s (1458) | 745,25 MB/s (727) | 748,61 MB/s (45) |
| randread | 787,78 MB/s (196947) | 820,45 MB/s (102 557) | 866,28 MB/s (13 535) | 870,46 MB/s (1700) | 870,31 MB/s (849) | 869,88 MB/s (53) |
| randwrite | 606,77 MB/s (151692) | 610,23 MB/s (76279) | 735,03 MB/s (11484) | 747,79 MB/s (1460) | 748,09 MB/s (730) | 748,47 MB/s (45) |
Test rychlosti ukázal, že značkové SSD disky od Raspberry Pi nabízí podobné rychlosti jako NVMe karty od jiných výrobců. Každopádně oficiální disky od Raspberry Pi dávají záruku kvality a kompatibility, a jistotu, že s Vašimi malinami budou fungovat správně.
Test provozních teplot
Jak moc se disk při provozu zahřívá? Teplota disku byla testována pomocí smartctl, což je příkaz v Linuxu, který je součástí balíčku smartmontools a slouží ke sledování aktuálního stavu disků podporujících technologii SMART.
Teplota v klidovém režimu byla testována po pěti minutách nečinnosti Raspberry Pi 5. Při použití PCIe Gen 3 byla teplota disku 28 °C. U PCIe Gen 2 byla o něco vyšší, a to 34 °C. Při zátěži dosáhla teplota u PCIe Gen 3 až 78 °C, zatímco u PCIe Gen 2 stoupla až na 81 °C.
| test provozních teplot | 256 GB NVMe | 512 GB NVMe | ||
|---|---|---|---|---|
| v klidu | při zátěži | v klidu | při zátěži | |
| PCIe Gen 2 | 34 °C | 81 °C | – | – |
| PCIe Gen 3 | 28 °C | 78 °C | – | – |
Spotřeba
Raspberry Pi využívá procesory ARM, které jsou navrženy pro nízkou spotřebu energie. Rychlé PCIe zařízení ji přirozeně zvyšují, zejména při intenzivní zátěži. Jak ukázal test, SSD karta o velikosti 256 GB zvýší při plném zatížení odběr energie přibližně o třetinu.
| spotřeba | 256 GB NVMe | 512 GB NVMe |
|---|---|---|
| provozní režim s plným výkonem | 5,36 W | – |
| provozní režim se sníženým výkonem | 4,47 W | – |
| provozní režim nízké spotřeby (500 μs výstupní latence) | 2,23 W | – |
| spánek (vstup: 210 μs, odchod: 1,2 ms latence) | 0,05 W | – |
| stav hlubokého spánku (vstup: 1 ms, výstup: 9 ms latence) | 0,005 W | – |
Závěrečné hodnocení
Nový NVMe SSD disk od nadace ocení hlavně ti, kdo chtějí poprvé vyzkoušet technologii SSD, aniž by si museli lámat hlavu s tím, zda bude fungovat s Raspberry Pi 5. Je ideální volbou pro ty, kdo ve svých projektech přecházejí z micro SD karet nebo USB úložišť. Funguje dobře, snadno se používá a přináší znatelné zrychlení při běžných úkonech.
Možná zaplatíme trochu více za značku Raspberry Pi, ale tyto peníze navíc s sebou nesou jistotu, že produkt byl testován a je kompatibilní s Pi 5. Samozřejmě můžeme něco ušetřit pořízením M.2 2230 no name disku, tím ale riskujeme, že nebude plně funkční s naším zařízením. Každopádně až 20násobný nárůst výkonu a 100% jistota kompatibility za to určitě stojí.
klady
- kompatibilita s Raspberry Pi 5
- až 20násobný nárůst výkonu při rychlostech Gen 3
- záruka kvality nadace Raspberry Pi
- PCIe Gen 3
- zvýhodněné sady od výrobce
zápory
- vyšší cena oproti neznačkové konkurenci
Zdroje
Raspberry Pi SSD – oficiální dokumentace
Článek vytvořen s pomocí redakčního textu Tom’s Hardware a bret.dk.
