Raspberry Pi 5 у поєднанні з PoE/M.2 HAT відкриває можливість використовувати швидкі NVMe SSD-диски. Це значно підвищує швидкодію системи, робить її надійнішою у порівнянні з традиційними microSD-картами і дозволяє зберігати значно більші обсяги даних. У цій статті я покажу, як повністю перенести систему з SD на NVMe, зберігши всі розділи й налаштування.

Підготовка системи

Перш за все варто переконатися, що система оновлена та завантажувач EEPROM підтримує роботу з NVMe. Для цього в терміналі достатньо виконати оновлення пакетів, оновити прошивку завантажувача і перезавантажити Raspberry Pi. Після цього можна перевірити командою lsblk, чи бачить система новий SSD. Якщо вивід покаже пристрій nvme0n1, то все готово до наступного кроку.

apt update
apt upgrade -V

В списку я побачив, що rpi-eeprom має нову версію, тому оновлення системи буде не марним.

Після піся оновлення бажано перезавантажити Raspberry Pi, а вже після перезавантаження треба перевірити, чи NVMe SSD визначається системою:

lsblk

У списку має з’явився пристрій nvme0n1

NAME        MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
mmcblk0     179:0    0 117.1G  0 disk 
├─mmcblk0p1 179:1    0   512M  0 part /boot/firmware
└─mmcblk0p2 179:2    0 116.6G  0 part /
nvme0n1     259:0    0 238.5G  0 disk

Термінал можна закривати та переходити в графічний інтерфейс копіювання даних

Клонування SD картки

Клонування робиться дуже просто – в Raspberry Pi OS є вбудована утиліта SD Card Copier. Вона знаходиться в меню «Accessories» і дозволяє одним кліком перенести систему з картки на інший носій.

Коли програма запущена, потрібно вказати джерелом SD-картку, а ціллю – SSD. Я рекомендую поставити галочку яка створить новий UUID для розділів, щоб уникнути конфліктів. Після натискання «Start» почнеться процес копіювання, який залежно від швидкості картки та диска може тривати кілька хвилин. В моєму випадку це виглядає так:

• У полі Copy From Device треба вибрати із списку SD-картку (mmcblk0)

• У полі Copy To Device треба вибрати із списку NVMe SSD (nvme0n1).
• Поставити галочку Use new partition UUIDs – щоб уникнути конфліктів ідентифікаторів.
• Почати процес копіювання натиснувши на кнопку Start.

Користувач отримає попередження про те, що всі дані будуть видалені з NVMe диска.

Треба погодитися і тоді вже почнеться процес копіювання.

Процес може зайняти кілька хвилин (залежно від швидкості SD та SSD).

Тепер, коли картка пам’яті клонована, можна переходити до налаштувань пріоритету загрузки.

Налаштування порядку завантаження

Коли система скопійована, потрібно налаштувати завантаження так, щоб Raspberry Pi стартував із NVMe. Це робиться через raspi-config. У меню «Advanced Options» є пункт «Boot Order», де достатньо вибрати завантаження спочатку з NVMe, потім з USB і лише потім із SD. Це налаштування записується не на картку чи SSD, а у вбудований EEPROM самої плати, тому після цього Pi завжди спершу перевірятиме NVMe. Дивіться скріншоти.

sudo raspi-config

Відкриється вікно “Raspberry Pi Software Configuration Tool (raspi-config)” в якому вибрати наступні розділи меню:

Advanced Options

Boot Order

NVMe/USB (Boot from NVMe before trying USB and then SD Card)

Після вибору цього параметра, користувач отримає повідомлення про вибраний пріоритет.

Після цього можна вийти з меню налаштувань, натиснувши на кнопку “Finish“. Для застосування змін система попросить перезавантажитися зараз. Можна перезавантаження перенести на інший час, але краще це зробити одразу.

Перевірка роботи системи

Оскільки перезавантаження відбулося майже миттєво, то сумнівів в тому, що використовується саме NVMe немає, проте краще перевірити. Вимикаємо Raspberry Pi, виймаємо SD-картку, залишаємо лише SSD та знову вмикаємо пристрій. Якщо все зроблено правильно, система завантажиться вже з нового носія. У цьому можна переконатися командою lsblk або mount, де кореневий розділ / має відображатися на nvme0n1p2.

mount | grep ' / '
/dev/nvme0n1p2 on / type ext4 (rw,noatime)

Тут кореневий розділ (/) на nvme0n1p2 що свідчить про те, що завантаження відбувається саме з NVMe. Тепер можна виймати картку пам’яті та працювати вже з новеньким NVMe диском.

Після завершення всіх кроків Raspberry Pi працюватиме швидше та стабільніше, адже SSD краще справляється з інтенсивними операціями читання й запису, ніж звичайні microSD. Крім того, з’явиться запас вільного місця, що дозволяє зберігати більше даних та запускати важчі додатки.

Висновки

Перехід із SD-картки на NVMe SSD для Raspberry Pi — це простий, але дуже відчутний апгрейд. Система починає працювати значно швидше: програми відкриваються без затримок, журнали та бази даних не створюють «вузьких місць», а саме завантаження Pi скорочується у кілька разів. Окрім продуктивності, важливим є й фактор надійності — SSD набагато стійкіші до зношування, тоді як SD-картки можуть виходити з ладу після тривалого використання.

Використання вбудованої утиліти SD Card Copier робить процес міграції максимально простим навіть для новачків: усі розділи переносяться автоматично, UUID оновлюються, а розмір кореневого розділу адаптується під обсяг нового носія. Налаштування порядку завантаження через EEPROM гарантує, що Raspberry Pi завжди обиратиме NVMe як основний диск.

У підсумку, заміна microSD на NVMe SSD — це крок, який не потребує складних налаштувань, але кардинально змінює досвід роботи з Raspberry Pi. Якщо у вас є PoE/M.2 HAT і сумісний NVMe-диск, радимо зробити цей апгрейд одразу після початкового налаштування системи.

Я придбав для свого Raspberry Pi 5 адаптер PoE M.2 HAT+ від Waveshare, який дозволяє не лише живити плату через Ethernet, а й підключати NVMe-накопичувач формату M.2. Це відкриває нові можливості для використання Raspberry Pi у якості міні-сервера, NAS або системи зберігання даних з високою продуктивністю.

Щоб повною мірою використати цей потенціал, я обрав компактний та енергоефективний SSD Samsung MZ9L4256HCJQ-00BD1 об’ємом 256 ГБ. У цьому огляді я поділюся досвідом підключення, налаштування та тестування цього накопичувача у зв’язці з Raspberry Pi 5. Зокрема, ми розглянемо дизайн, основні характеристики, роботу інтерфейсу PCIe 3.0 x1, і перевіримо реальні швидкісні показники з інтерфейсом PCIe 3.0 x4.

Компактність та дизайн

Модель Samsung MZ9L4256HCJQ-00BD1 виконана у форм-факторі M.2 2230, що означає довжину всього 30 мм (на відміну від поширенішого 2280, який має 80 мм). Такий формат часто використовується в ультракомпактних пристроях – планшетах, міні-ПК, а тепер і в Raspberry Pi 5 завдяки доступним адаптерам. Через обмежену площу, накопичувачі у форматі 2230 мають певні конструктивні обмеження:

• Виробляються лише кількома компаніями (Samsung, Kioxia, Western Digital, Sabrent, та ще кілька).
• Найпоширеніші об’єми — 256 ГБ і 512 ГБ, які вважаються оптимальними за співвідношенням ціна/ємність.
• Моделі на 1 ТБ або більше існують, але їхня ціна значно вища, ніж у аналогів формату 2280, через високу щільність компонування і менший попит.

Попри компактність, SSD NVMe MZ9L4256HCJQ-00BD1 зберігає всі переваги повноцінного накопичувача: високу швидкість, низьке енергоспоживання та стабільну роботу. Форм-фактор 2230 ідеально підходить для використання з Raspberry Pi 5 у проектах, де важливі компактність і надійність.

Щоб краще уявити його габарити – я порівняв накопичувач з монетою номіналом 1 євро. Це наочно демонструє щільність компонентів досягнуту в цьому форм-факторі.

Основні характеристики

Цей SSD призначений для виробників комп’ютерів і ноутбуків, тобто це OEM-продукт і нажаль я не зміг знайти публічної сторінки на споживчих сайтах Samsung, тому його специфікацію я отримав від продавця:

• Серія – PM9B1
• Об’єм пам’яті – 256 GB
• Тип флеш-пам’яті – TLC
• Форм-фактор – M.2
• Типорозмір М2 – M.2 2230
• Інтерфейс підключення – PCI Express 4.0 x4
• Швидкість читання – 3300 Mb/s
• Швидкість запису – 1250 Mb/s

Підключення до Raspberry Pi 5

Підключення SSD до Raspberry Pi 5 через Waveshare POE M.2 HAT+ виявилося не простим. Я зіткнувся з проблемою – відсутністю гвинтика фіксації накопичувача в комплекті до SSD та в комплекті до самого PoE HAT. Через це я витратив час в його пошуки, але в результаті знайшов потрібний і зафіксував SSD.

Кожен отвір під гвинтик був із спеціальною захисною наліпкою, яка легко знімається за допомогою канцелярського ножа та пінцета.

SSD Необхідно вставити під кутом до упору та зафіксувати гвинтом, ось так буде виглядати підключене рішення.

Після підключення, переходимо до наступного етапу – налаштування та тестування швидкості.

Ідентифікація пристрою

При включенні Raspberry Pi накопичувач був коректно ідентифікований утилітою Disk як PM9B1 NVMe Samsung 256GB (46304039)

За замовчанням Raspberry Pi використовує інтерфейс PCIe 2.0. Щоб це визначити, треба виконати наступну команду, де пристрої будуть відфільтровані за ключовим словом PCIe. Серед отриманого результату важливий наступний рядок, який точно вказує на базове значення PCI Express 2.0. Не дивлячись на обмеження швидкість в 5 Гігабіт на секунду, вона все одно вища за будь яку сучасну MicroSD картку пам’яті.

dmesg | grep PCIe
[0.505851] pci 0001:01:00.0: 4.000 Gb/s available PCIe bandwidth, limited by 5.0 GT/s PCIe x1 link at 0001:00:00.0 (capable of 63.012 Gb/s with 16.0 GT/s PCIe x4 link)

Налаштування PCIe 3.0

Параметри апаратної частини прописані в файлі конфігурації, який щоразу читається при завантаженні операційної системи. Саме цей файл ми і будемо редагувати:

sudo nano /boot/firmware/config.txt

В конфігурації шукаємо параметр dtparam який відповідає за версію PCIe інтерфейса pciex1_gen і змінюємо його значення на pciex1_gen=3, якщо такого параметра нема то просто додаємо його:

dtparam=pciex1_gen=3

Зберігаємо цей файл, і перезавантажуємо распбері пай, щоб зміни були застосовані, і перевіряємо результат ще раз:

dmesg | grep PCIe
[0.401861] pci 0001:01:00.0: 7.876 Gb/s available PCIe bandwidth, limited by 8.0 GT/s PCIe x1 link at 0001:00:00.0 (capable of 63.012 Gb/s with 16.0 GT/s PCIe x4 link)

Цей запис свідчить про те, що після перезавантаження, застосувалися нові параметри, і тепер Raspberry Pi буде працювати з накопичувачем швидше.

Тестування швидкості

Ще раз повторюсь, що SSD Samsung підтримує інтерфейс PCIe Gen 4.0 x4, що забезпечує дуже високі швидкості. Однак Raspberry Pi 5 обмежує його можливості до PCIe 3.0 x1, як описано в попередньому розділі. Щоб зрозуміти, наскільки це впливає на швидкість, я провів порівняльний тест: спершу перевірив SSD на своєму ПК з PCIe 3.0 x4, а потім – на Raspberry Pi 5, вже із інтерфейсом PCIe 3.0 x1.

Тестування проводилося за допомогою утиліти KDiskMark. Ця програма є альтернативною версією CrystalDiskMark тільки для Linux операційних систем. Встановити KDiskMark можна виконавши наступні команди:

echo 'deb http://download.opensuse.org/repositories/home:/kimi:/kdiskmark/Raspbian_12/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/home:kimi:kdiskmark.list
curl -fsSL https://download.opensuse.org/repositories/home:kimi:kdiskmark/Raspbian_12/Release.key | gpg --dearmor | sudo tee /etc/apt/trusted.gpg.d/home_kimi_kdiskmark.gpg > /dev/null
sudo apt update
sudo apt install kdiskmark

Після встановлення програми можна її запустити командою

kdiskmark

В інтерфейсі треба буде вибрати диск, який розпізнався, в моєму випадку це /media/ostrich/NVME і також треба в налаштуваннях програми вибрати меню Settings та вибрати NVMe SSD для оптимізації тесту саме для NVMe дисків. Інші параметри я залишив за замовчанням. Для старту тесту клацаємо на кнопку “All” і чекаємо завершення результатів!

Я вирішив провести аналогічний тест тільки на своєму ПК. SSD я підключив до материнської плати Asus Prime A520M-K яка також підтримує PCIe 3.0 але з індексом x4, що означає 4 лінії замість однієї.

Нажаль в мене немає можливості повністю перевірити весь потенціал цього накопичувача, але різниця дуже помітна.

Висновки

Samsung MZ9L4256HCJQ-00BD1 — це надійний та швидкий SSD, який чудово підходить для розширення можливостей Raspberry Pi 5. Його головною перевагою є стабільна робота, хороша енергоефективність та швидкість читання/запису, яка максимально використовує потенціал інтерфейсу PCIe 3.0 x1 на Raspberry Pi. З таким накопичувачем ви зможете створити файловий сервер, систему зберігання даних або навіть запускати бази даних із мінімальними затримками. Якщо вам не потрібні максимальні швидкості понад 1 ГБ/с, ця комбінація — ідеальне рішення за свої гроші.