<h1 id="3%E8%A1%8C%E3%81%BE%E3%81%A8%E3%82%81">
<a class="header-anchor-link" href="#3%E8%A1%8C%E3%81%BE%E3%81%A8%E3%82%81" aria-hidden="true"></a> 3行まとめ</h1>
<ul>
<li>Raspberry Pi 5はM.2 NVMe SSDから簡単にブートできる</li>
<li>Raspberry Pi 5 + M.2 NVMe SSDは良い感じに高速</li>
<li>M.2 NVMe SSDをケースに内蔵できるのでスッキリ</li>
</ul>
<h1 id="%E3%81%AF%E3%81%98%E3%82%81%E3%81%AB">
<a class="header-anchor-link" href="#%E3%81%AF%E3%81%98%E3%82%81%E3%81%AB" aria-hidden="true"></a> はじめに</h1>
<p>ついに日本でも<a href="https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1568457.html" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer">Raspberry Pi 5が発売</a>されましたね。<br>
早速、Raspberry Pi 5を入手したので、M.2 NVMe SSDからブートして、ストレージのベンチマーク測定をしてみました。</p>
<h1 id="%E6%A9%9F%E6%9D%90">
<a class="header-anchor-link" href="#%E6%A9%9F%E6%9D%90" aria-hidden="true"></a> 機材</h1>
<p>使用した機材は以下の通りです。</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th style="text-align:left">名称</th>
<th style="text-align:left">リンク</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align:left">Raspberry Pi 5 8GB</td>
<td style="text-align:left"><a href="https://www.switch-science.com/products/9250?variant=42792689008838" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer">スイッチサイエンス</a></td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Raspberry Pi 5用アクティブクーラー</td>
<td style="text-align:left"><a href="https://www.switch-science.com/products/9253?variant=42792689107142" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer">スイッチサイエンス</a></td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Geekworm X1001 V1.1 PCIe NVMe M.2 拡張ボード</td>
<td style="text-align:left"><a href="https://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B0CQ7QSKQ6/x7edimv35x-22/" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer">Amazon</a></td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Geekworm Raspberry Pi 5 ケース</td>
<td style="text-align:left"><a href="https://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B0CRDXBVHT/x7edimv35x-22/" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer">Amazon</a></td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">KIOXIA EXCERIA G2 SSD-CK1.0N3G2/N</td>
<td style="text-align:left"><a href="https://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B09KZG6PQV/x7edimv35x-22/" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer">Amazon</a></td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">ORICO M.2 SSD 外付けケース</td>
<td style="text-align:left"><a href="https://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B0CFY5C4WV/x7edimv35x-22/" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer">Amazon</a></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p><img src="https://storage.googleapis.com/zenn-user-upload/b1565b3a6dad-20240217.jpg" loading="lazy" class="md-img"></p>
<p><img src="https://storage.googleapis.com/zenn-user-upload/bbec129f4979-20240217.jpg" loading="lazy" class="md-img"></p>
<h1 id="m.2-nvme-ssd%E3%81%8B%E3%82%89%E3%81%AE%E3%83%96%E3%83%BC%E3%83%88">
<a class="header-anchor-link" href="#m.2-nvme-ssd%E3%81%8B%E3%82%89%E3%81%AE%E3%83%96%E3%83%BC%E3%83%88" aria-hidden="true"></a> M.2 NVMe SSDからのブート</h1>
<p>M.2 NVMe SSDからのブートは、以下の記事を参考にしました。</p>
<p><span class="embed-block zenn-embedded zenn-embedded-card"><iframe id="zenn-embedded__dabcf6cc8d6a9" src="https://embed.zenn.studio/card#zenn-embedded__dabcf6cc8d6a9" data-content="https%3A%2F%2Fzenn.dev%2Fusagi1975%2Farticles%2F2023-12-29-000_raspi5_boot_nvme" frameborder="0" scrolling="no" loading="lazy"></iframe></span><a href="https://zenn.dev/usagi1975/articles/2023-12-29-000_raspi5_boot_nvme" style="display:none" target="_blank">https://zenn.dev/usagi1975/articles/2023-12-29-000_raspi5_boot_nvme</a></p>
<p>上記の記事と同じように、以下の手順で進めました。</p>
<ol>
<li>microSDカードにRaspberry Pi OSを書き込み</li>
<li>microSDカードからブート</li>
<li>ブートローダーをアップデート（今回は最新だったので省略）</li>
<li>ブート設定を変更
<ol>
<li>
<code>sudo rpi-eeprom-config --edit</code>を実行</li>
<li>
<code>BOOT_ORDER=0xf416</code>に書き換え</li>
<li>
<code>PCIE_PROBE=1</code>を追加</li>
</ol>
</li>
<li>M.2外付けケースにM.2 NVMe SSDを取り付け</li>
<li>M.2 NVMe SSDにRaspberry Pi OSを書き込み</li>
<li>M.2 NVMe SSDの<code>config.txt</code>の末尾に<code>dtparam=nvme</code>を追加</li>
<li>Raspberry Pi 5にM.2 NVMe SSDを取り付け</li>
<li>M.2 NVMe SSDからブート</li>
</ol>
<p>ちなみにGIGAZINEの記事にある<code>dtparam=pciex1</code>の追加は不要でした。</p>
<p><span class="embed-block zenn-embedded zenn-embedded-card"><iframe id="zenn-embedded__02d3bf5c80d0a" src="https://embed.zenn.studio/card#zenn-embedded__02d3bf5c80d0a" data-content="https%3A%2F%2Fgigazine.net%2Fnews%2F20240126-raspberry-pi-5-ssd-boot%2F" frameborder="0" scrolling="no" loading="lazy"></iframe></span><a href="https://gigazine.net/news/20240126-raspberry-pi-5-ssd-boot/" style="display:none" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer">https://gigazine.net/news/20240126-raspberry-pi-5-ssd-boot/</a></p>
<h1 id="%E9%9B%BB%E6%BA%90%E5%95%8F%E9%A1%8C%E3%81%AB%E9%81%AD%E9%81%87">
<a class="header-anchor-link" href="#%E9%9B%BB%E6%BA%90%E5%95%8F%E9%A1%8C%E3%81%AB%E9%81%AD%E9%81%87" aria-hidden="true"></a> 電源問題に遭遇</h1>
<p>M.2 NVMe SSDからのブート自体は問題なく行えたのですが、「アクティブクーラーとM.2 NVMe SSDを組み合わせると数回に1回しか起動しない」という問題に遭遇しました。<br>
具体的には、「起動時にアクティブクーラーが回った時点で電源が切れ、再起動してしまう」という現象が発生しました。<br>
何度か試すと起動に成功し、一度起動してしまえば問題なく動作しました。恐らくアクティブクーラーによって電圧降下が生じているのだと思われます。</p>
<p>この辺りは、5V/5Aを安定して供給できる電源アダプタの登場が待たれますね。</p>
<h1 id="%E7%92%B0%E5%A2%83">
<a class="header-anchor-link" href="#%E7%92%B0%E5%A2%83" aria-hidden="true"></a> 環境</h1>
<p>ベンチマーク測定を行った環境は以下の通りです。</p>
<div class="code-block-container"><pre class="language-text"><code class="language-text">$ uname -a
Linux raspi5b8g-1 6.1.0-rpi8-rpi-2712 #1 SMP PREEMPT Debian 1:6.1.73-1+rpt1 (2024-01-25) aarch64 GNU/Linux

$ cat /etc/os-release
PRETTY_NAME="Debian GNU/Linux 12 (bookworm)"
NAME="Debian GNU/Linux"
VERSION_ID="12"
VERSION="12 (bookworm)"
VERSION_CODENAME=bookworm
ID=debian
HOME_URL="https://www.debian.org/"
SUPPORT_URL="https://www.debian.org/support"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.debian.org/"

$ grep Model /proc/cpuinfo
Model		: Raspberry Pi 5 Model B Rev 1.0

$ rpi-eeprom-update
BOOTLOADER: up to date
   CURRENT: Fri Jan  5 15:57:40 UTC 2024 (1704470260)
    LATEST: Fri Jan  5 15:57:40 UTC 2024 (1704470260)
   RELEASE: default (/lib/firmware/raspberrypi/bootloader-2712/default)
            Use raspi-config to change the release.

$ rpi-eeprom-config
[all]
BOOT_UART=1
POWER_OFF_ON_HALT=0
BOOT_ORDER=0xf416
PCIE_PROBE=1

$ free -h
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7.9Gi       223Mi       7.3Gi       5.1Mi       403Mi       7.6Gi
Swap:           99Mi          0B        99Mi

$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            3.8G     0  3.8G   0% /dev
tmpfs           805M  5.1M  800M   1% /run
/dev/nvme0n1p2  917G  1.7G  869G   1% /
tmpfs           4.0G     0  4.0G   0% /dev/shm
tmpfs           5.0M   48K  5.0M   1% /run/lock
/dev/nvme0n1p1  510M   63M  448M  13% /boot/firmware
tmpfs           805M     0  805M   0% /run/user/1000

$ lsblk
NAME        MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
nvme0n1     259:0    0 931.5G  0 disk
|-nvme0n1p1 259:1    0   512M  0 part /boot/firmware
`-nvme0n1p2 259:2    0   931G  0 part /

$ sudo apt install fio
$ fio --version
fio-3.33

$ cat &lt;&lt;EOS &gt; fio.config
[global]
ioengine=libaio
iodepth=1
size=1g
direct=1
runtime=60
directory=/tmp
stonewall

[Seq-Read]
bs=1m
rw=read

[Seq-Write]
bs=1m
rw=write

[Rand-Read-512K]
bs=512k
rw=randread

[Rand-Write-512K]
bs=512k
rw=randwrite

[Rand-Read-4K]
bs=4k
rw=randread

[Rand-Write-4K]
bs=4k
rw=randwrite

[Rand-Read-4K-QD32]
iodepth=32
bs=4k
rw=randread

[Rand-Write-4K-QD32]
iodepth=32
bs=4k
rw=randwrite
EOS
</code></pre></div><h1 id="%E6%B8%AC%E5%AE%9A%E7%B5%90%E6%9E%9C">
<a class="header-anchor-link" href="#%E6%B8%AC%E5%AE%9A%E7%B5%90%E6%9E%9C" aria-hidden="true"></a> 測定結果</h1>
<p><code>fio</code>コマンドを使いM.2 NVMe SSDのベンチマーク測定を行いました。結果は以下の通りです。</p>
<div class="code-block-container"><pre class="language-text"><code class="language-text">$ fio -f fio.config
</code></pre></div><table>
<thead>
<tr>
<th style="text-align:left">項目</th>
<th style="text-align:right">速度</th>
<th style="text-align:right">IOPS</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align:left">Seq-Read</td>
<td style="text-align:right">430MB/s</td>
<td style="text-align:right">409</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Seq-Write</td>
<td style="text-align:right">404MB/s</td>
<td style="text-align:right">385</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Rand-Read-512K</td>
<td style="text-align:right">413MB/s</td>
<td style="text-align:right">787</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Rand-Write-512K</td>
<td style="text-align:right">394MB/s</td>
<td style="text-align:right">751</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Rand-Read-4K</td>
<td style="text-align:right">55MB/s</td>
<td style="text-align:right">13.4k</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Rand-Write-4K</td>
<td style="text-align:right">132MB/s</td>
<td style="text-align:right">32.1k</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Rand-Read-4K-QD32</td>
<td style="text-align:right">441MB/s</td>
<td style="text-align:right">108.0k</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align:left">Rand-Write-4K-QD32</td>
<td style="text-align:right">291MB/s</td>
<td style="text-align:right">70.9k</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>過去に測定したRaspberry Pi 4とUSB SSDの組み合わせと比較してみると、かなり早いですね。</p>
<p><span class="embed-block zenn-embedded zenn-embedded-card"><iframe id="zenn-embedded__952a669a8a867" src="https://embed.zenn.studio/card#zenn-embedded__952a669a8a867" data-content="https%3A%2F%2Fzenn.dev%2Fyuyakato%2Farticles%2F2f7f280b3d1c1e" frameborder="0" scrolling="no" loading="lazy"></iframe></span><a href="https://zenn.dev/yuyakato/articles/2f7f280b3d1c1e" style="display:none" target="_blank">https://zenn.dev/yuyakato/articles/2f7f280b3d1c1e</a></p>
<h1 id="%E3%81%8A%E3%82%8F%E3%82%8A%E3%81%AB">
<a class="header-anchor-link" href="#%E3%81%8A%E3%82%8F%E3%82%8A%E3%81%AB" aria-hidden="true"></a> おわりに</h1>
<p>Raspberry Pi 5とM.2 NVMe SSDの組み合わせは、アクティブクーラーとの組み合わせに若干の問題がありつつも、すんなりと動作しました。また、動作もとても高速でした。</p>
<p>円安の関係もあり、Raspberry Pi 5 8GBはちょっとお高めではありますが、ホームサーバーとしては十分に使えるマシンになりそうです。</p>


Raspberry Pi 5をM.2 NVMe SSDからブートしてベンチマークしてみた

Discussion