來(lái)認(rèn)識(shí)一下 Pi NAS 吧，這是一款由 Raspberry Pi 5 與 Waveshare 的 PCIe 到 4 通道 NVMe 板組合而成的 DIY 便攜式網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備。

這種緊湊的配置小巧輕便，幾乎可以安裝在任何地方，而且攜帶起來(lái)也非常方便。我們?cè)跇?shù)莓派 5 上運(yùn)行的是 Debian 系統(tǒng)作為主操作系統(tǒng)，而為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)功能，我們?cè)?Debian 系統(tǒng)之上安裝了 CasaOS 系統(tǒng)。借助 CasaOS，本地網(wǎng)絡(luò)中的任何設(shè)備都可以通過(guò)簡(jiǎn)潔且用戶(hù)友好的界面訪問(wèn)存儲(chǔ)在 NVMe 硬盤(pán)上的所有文件。

得益于威莎仕公司的 PCIe 四通道 NVMe 板卡，這臺(tái) Pi 能夠支持多達(dá)四個(gè) NVMe 固態(tài)硬盤(pán)。

目前，我們新增了一塊 500GB 的 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)，用于存儲(chǔ)撰寫(xiě)文章時(shí)所用的所有圖片和視頻片段。這使得我們的工作流程更加順暢;我們可以將存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的媒體文件立即傳輸?shù)饺魏卧O(shè)備上。

這種配置還可以用于許多其他用途：比如本地電影服務(wù)器、音樂(lè)庫(kù)、ROM 橋接器或者專(zhuān)門(mén)用于特定任務(wù)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。而且由于它由樹(shù)莓派供電，整體成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)設(shè)備。這使得它非常適合輕量級(jí)、專(zhuān)用的存儲(chǔ)需求，無(wú)需依賴(lài)笨重且昂貴的全尺寸網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)系統(tǒng)。

這篇文章涵蓋了這款 Pi NAS 的整個(gè)組裝過(guò)程，所以讓我們從組裝開(kāi)始吧。

所需材料

以下是我們?cè)谠擁?xiàng)目中所使用的材料：

?樹(shù)莓派 5 - 4GB 版本

?Waveshare's 4 CH NVME board

?冰柜冷卻器

?M2 螺釘

?3D 打印部件

?M.2 一代 500GB SSD(使用的是來(lái)自克瑞西爾公司的產(chǎn)品，由于人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，該公司已不再生產(chǎn)此款產(chǎn)品)

RASPBERRY PI

對(duì)于這個(gè) NAS 項(xiàng)目，我使用的是 Raspberry Pi 5 型號(hào)的 4GB 內(nèi)存版本。該型號(hào)的內(nèi)存容量足以支持流暢的文件處理、后臺(tái)服務(wù)以及運(yùn)行 CasaOS，且不會(huì)出現(xiàn)任何性能問(wèn)題。

我所使用的 Pi 5 設(shè)備沒(méi)有內(nèi)置 eMMC 存儲(chǔ)模塊，因此操作系統(tǒng)直接安裝在 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)上，利用 Pi 的 PCIe 接口來(lái)實(shí)現(xiàn)更快的啟動(dòng)時(shí)間和整體響應(yīng)速度。

對(duì)于操作系統(tǒng)，我安裝了 Debian 12 系統(tǒng)，它為運(yùn)行 CasaOS 并管理網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)任務(wù)提供了穩(wěn)定且輕量的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的 microSD 設(shè)備相比，搭配 NVMe 存儲(chǔ)后，該系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)明顯更加迅速。

覆盆子派用冰塊冷卻器(適用于 5 號(hào)模具)

ICE 冷卻器是一種主動(dòng)式散熱解決方案，旨在確保 Pi 5 強(qiáng)大的新硬件能在安全的溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。它結(jié)合了金屬散熱器和一個(gè)小型高速風(fēng)扇，該風(fēng)扇能夠?qū)崃繌闹醒胩幚砥鳌D形處理器和內(nèi)存芯片處吸走。與常規(guī)散熱器或被動(dòng)式散熱相比，ICE 冷卻器的散熱性能要出色得多，尤其是在 Pi 承受高負(fù)載任務(wù)時(shí)——比如運(yùn)行 NVMe 存儲(chǔ)、托管網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)系統(tǒng)或者進(jìn)行持續(xù)的文件傳輸。

ICE 冷卻器套件包含了將 Raspberry Pi 5 正確冷卻所需的全部部件。在包裝盒內(nèi)，您會(huì)得到一個(gè)散熱器組件、一個(gè) 40 毫米×40 毫米的 RGB 風(fēng)扇、M2.5 型 PCB 支撐腳、固定金屬支架、硅膠散熱墊以及一套用于安裝的螺栓。

我們按照附帶的說(shuō)明完成了散熱器的組裝，并將其用金屬固定支架安裝在了 Raspberry Pi 5 上。RGB 風(fēng)扇直接連接到 Pi 內(nèi)置的風(fēng)扇接口，使得安裝過(guò)程既簡(jiǎn)單又干凈。

安裝了 ICE 冷卻器后，Raspberry Pi 5 現(xiàn)在能夠以更高的性能水平運(yùn)行，而無(wú)需擔(dān)心過(guò)熱問(wèn)題。該冷卻器能夠有效地將熱量從 CPU 上帶走，有助于在進(jìn)行諸如文件傳輸或 NAS 操作等高負(fù)載工作時(shí)避免出現(xiàn)性能下降的情況。

這款風(fēng)扇的印刷電路板上還內(nèi)置了 RGB 燈。由于風(fēng)扇外殼采用透明材料制成，因此在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)整個(gè)風(fēng)扇都會(huì)亮起。這為整個(gè)設(shè)備增添了一種低調(diào)的游戲風(fēng)格美感，使這個(gè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備在保持功能性的同時(shí)，也更具視覺(jué)吸引力。

用于樹(shù)莓派的 PCIe 至 4 通道 NVME 板卡

為了將我們的 Raspberry Pi 5 轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)真正的網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)設(shè)備，我們需要一個(gè)能夠利用 Pi 的 PCIe 擴(kuò)展接口并允許我們添加 NVMe 存儲(chǔ)的擴(kuò)展板。

官方推出的 Raspberry Pi M.2 適配器確實(shí)提供了 M-Key 插槽，可用于連接單塊 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)，但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)而言，僅一個(gè)硬盤(pán)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

我們希望使用多塊固態(tài)硬盤(pán)以獲得更大的存儲(chǔ)容量、更強(qiáng)的靈活性以及未來(lái)擴(kuò)展的能力。因此，我們選擇了 Waveshare 的 PCIe 至 4 通道 NVMe 板，這是一款功能更強(qiáng)大的適配器，是專(zhuān)門(mén)為 Raspberry Pi 5 設(shè)計(jì)的。

這塊板子直接與樹(shù)莓派的 16 腳 PCIe 接口相連，并支持多達(dá)四個(gè) M.2 NVMe SSD，其尺寸包括 2230、2242、2260 和 2280 等類(lèi)型，全部以 PCIe Gen2 ×1 的模式運(yùn)行。

這款板子的最大優(yōu)勢(shì)之一在于它還支持 NVMe 啟動(dòng)，使得 Pi 5 能夠直接從 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)而非 microSD 卡啟動(dòng)操作系統(tǒng)，從而極大地提高了速度和可靠性。

該板配備了實(shí)用的內(nèi)置指示燈，能夠顯示電源狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)活動(dòng)情況，而且它還能為 Raspberry Pi 5 本身提供電力，從而減少線纜的混亂。

憑借這些綜合特性——多驅(qū)動(dòng)器支持、NVMe 啟動(dòng)功能、廣泛的 SSD 尺寸兼容性以及出色的電源處理能力——瓦什共享 4 通道 NVMe 適配器成為了構(gòu)建強(qiáng)大、緊湊且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的 Raspberry Pi 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備的理想核心組件。

波形共享服務(wù)

特別感謝威莎仕公司為本項(xiàng)目提供了所需的硬件。包括 PCIe 到 4 通道 NVMe 適配板及配套配件在內(nèi)的這些產(chǎn)品均作為測(cè)試和評(píng)估的樣機(jī)提供。

威莎瑞是一家全球領(lǐng)先的電子元件、模塊及開(kāi)發(fā)工具供應(yīng)商，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化、教育等領(lǐng)域。該公司注重品質(zhì)、可靠性以及持續(xù)創(chuàng)新，因此贏得了全球工程師、設(shè)計(jì)師、愛(ài)好者和制造者的信任。

他們豐富的產(chǎn)品系列涵蓋了顯示器、HAT 設(shè)備、擴(kuò)展板以及嵌入式模塊等，這使得他們成為專(zhuān)業(yè)構(gòu)建和 DIY 項(xiàng)目用戶(hù)的首選之選。

威莎仕公司并未參與該項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程、配置工作、測(cè)試方法以及所分享的測(cè)試結(jié)果。所有觀點(diǎn)、性能說(shuō)明以及結(jié)論均完全出自我個(gè)人之手。

CASA OS

為了給 Pi NAS 提供動(dòng)力，我選擇了 Debian 12 作為基礎(chǔ)操作系統(tǒng)，并在其基礎(chǔ)上疊加了 CasaOS，這是一個(gè)專(zhuān)為個(gè)人云存儲(chǔ)和家庭服務(wù)器環(huán)境設(shè)計(jì)的輕量級(jí)且直觀的平臺(tái)。CasaOS 通過(guò)提供簡(jiǎn)潔的基于網(wǎng)絡(luò)的界面以及一鍵式安裝功能(例如用于 Plex、Jellyfin 和 Nextcloud 等流行的 Docker 應(yīng)用程序)，簡(jiǎn)化了 NAS 管理過(guò)程。

它是開(kāi)源的，安裝簡(jiǎn)便，非常適合那些希望擁有強(qiáng)大功能但又不想面對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)復(fù)雜性問(wèn)題的用戶(hù)。CasaOS 支持共享文件夾、遠(yuǎn)程訪問(wèn)以及優(yōu)雅的文件管理功能，它能將任何基于 Linux 的設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)功能多樣且用戶(hù)友好的存儲(chǔ)中心。

設(shè)置卡薩操作系統(tǒng)

安裝 CASA 操作系統(tǒng)是一個(gè)極其簡(jiǎn)單便捷的過(guò)程。

?首先，我們執(zhí)行以下命令來(lái)更新系統(tǒng)并確保我們的操作系統(tǒng)是最新的。

?接下來(lái)，我們會(huì)安裝一些依賴(lài)項(xiàng)，比如 curl 以及其他必要的工具，如果這些工具尚未安裝的話(huà)。

?接下來(lái)，我們開(kāi)始執(zhí)行安裝腳本：CasaOS 提供了一個(gè)簡(jiǎn)潔的一行命令式的安裝腳本。

安裝完 CasaOS 后，我們可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器使用安裝程序提供的 IP 地址來(lái)訪問(wèn)它。

我們?cè)谂c我們的 Debian 服務(wù)器處于同一網(wǎng)絡(luò)連接的任何設(shè)備上打開(kāi)瀏覽器，并使用安裝時(shí)提供的 IP 地址進(jìn)行操作。

我們按照屏幕上顯示的說(shuō)明完成初始設(shè)置，并創(chuàng)建了我們的 CasaOS 賬戶(hù)。

按照上述步驟操作后，CasaOS 已成功安裝在我們的 Pi NAS 系統(tǒng)上;現(xiàn)在我們只需單擊一下即可使用應(yīng)用商店來(lái)探索并安裝一系列自主托管的應(yīng)用程序，通過(guò)文件瀏覽器輕松管理我們的文件，并通過(guò)內(nèi)置的圖標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)資源。

3D 模型

我們通過(guò)在 Fusion 360 軟件中構(gòu)建模型來(lái)啟動(dòng)這個(gè)項(xiàng)目。我們首先要做的是導(dǎo)入 Raspberry Pi 5、ICE 冷卻器和 Waveshare NVMe 板的 3D 模型。我們已經(jīng)有了 Raspberry Pi 5 的 3D 模型，所以這部分比較簡(jiǎn)單。ICE 冷卻器的 3D 模型可以在 GrabCAD 上獲取，所以我們從那里下載了它。

然而，NVMe 板的 3D CAD 模型無(wú)法獲取，這使得事情變得棘手起來(lái)。在游標(biāo)卡尺的幫助下，并憑借一些耐心，我們手動(dòng)創(chuàng)建了 Waveshare 板的 3D 模型。

我們將冰柜放置在樹(shù)莓派上，然后將兩者與 NVMe 板結(jié)合在一起。圍繞這些組件，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)外殼。這個(gè)外殼有兩個(gè)主要用途：首先，它起到支架的作用，使組件保持 90 度的角度;其次，在冰柜風(fēng)扇前方有一個(gè)類(lèi)似漏斗或管道的部件。

這個(gè)管道用于引導(dǎo)氣流;空氣從前方吸入，并通過(guò)散熱器一側(cè)排出。

我們還設(shè)計(jì)了兩個(gè)位于底部的固定裝置。這些固定裝置起到了支撐作用，使整個(gè)外殼能略微高出地面，類(lèi)似于設(shè)備上的橡膠支腳。

外殼和支架的 3D 網(wǎng)格文件已成功導(dǎo)出。外殼是使用橙色超塑材料進(jìn)行打印的，而支架則是用黑色超塑材料打印的。

NAS車(chē)身組裝

在進(jìn)行車(chē)身組裝的過(guò)程中，我們首先將兩個(gè)固定部件安裝在外殼底部，使用 M2 螺絲固定，每個(gè)部件使用兩顆螺絲。

接下來(lái)，我們將 NVMe 板的安裝孔與機(jī)箱的安裝孔對(duì)齊，然后用兩顆 M2 螺絲將它們固定在一起。

完成此操作后，組裝過(guò)程便告結(jié)束，我們的 Pi NAS 系統(tǒng)也已準(zhǔn)備就緒。

結(jié)果

要開(kāi)始使用這個(gè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備(NAS)，我們先將鍵盤(pán)和鼠標(biāo)連接到樹(shù)莓派 5 號(hào)機(jī)上，然后用一個(gè) 12 伏 4 安培的適配器為 NVMe 板供電，并配備了一臺(tái)顯示器用于初始設(shè)置。在進(jìn)入 Debian 環(huán)境后，系統(tǒng)就完全能夠正常運(yùn)行了。實(shí)際上，一旦所有配置都完成，你甚至都不需要鍵盤(pán)、鼠標(biāo)或顯示器——只要開(kāi)啟系統(tǒng)電源就足夠了。CasaOS 會(huì)自動(dòng)在后臺(tái)啟動(dòng)，使用我們的登錄憑證，我們可以在本地網(wǎng)絡(luò)中的任何設(shè)備上訪問(wèn)這個(gè) NAS。

一旦連接成功，我們就能夠訪問(wèn) NVMe 固態(tài)硬盤(pán)中存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)，包括照片、視頻、重要的工作文件，甚至還有我多年來(lái)收集的一系列復(fù)古游戲的原始程序代碼。

這種網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)設(shè)置的主要理念在于創(chuàng)建一個(gè)中央存儲(chǔ)系統(tǒng)，使我能夠方便地訪問(wèn)舊項(xiàng)目文件，而無(wú)需在分散的驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行搜索。

在此次概念驗(yàn)證中，我使用的是一個(gè) 500GB 的 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)，但我已經(jīng)訂購(gòu)了一個(gè) 1TB 的固態(tài)硬盤(pán)，一旦項(xiàng)目規(guī)模擴(kuò)大，我就會(huì)立即安裝它。目前我的存儲(chǔ)空間并不充足，但我正在逐步擴(kuò)充硬件配置。

這次構(gòu)建最出色的地方在于它解決了我之前面臨的一個(gè)重大不便。我的項(xiàng)目文件、視頻和媒體都存儲(chǔ)在單獨(dú)的外部 SSD 上，每當(dāng)需要某項(xiàng)內(nèi)容時(shí)，我都需要手動(dòng)將其插入設(shè)備，然后查找文件并進(jìn)行傳輸。而有了 Pi NAS，整個(gè)過(guò)程現(xiàn)在變得非常流暢;所有內(nèi)容都存于網(wǎng)絡(luò)中，可以從任何設(shè)備即時(shí)訪問(wèn)，無(wú)需進(jìn)行任何插拔操作。

本文編譯自hackster.io