EDATEC在Raspberry Pi 4上USB啟動(dòng)

為什么樹(shù)莓派愛(ài)好者在談?wù)?USB 啟動(dòng)時(shí)會(huì)感到興奮？因?yàn)樗箻?shù)莓派明顯更快?；蛘?，更準(zhǔn)確地說(shuō)，內(nèi)存隨閃存 （ROM） 傳輸。RPi 啟動(dòng)速度更快，尤其是在 64 位操作系統(tǒng)中，因?yàn)樗且粋€(gè)未壓縮的內(nèi)核?；蛘邔㈨?yè)面從緩存加載到 Chromium 中。因此，任何使用閃存?zhèn)鬏敶罅繑?shù)據(jù)的東西都會(huì)更快。但是，例如，深度學(xué)習(xí)應(yīng)用程序不會(huì)運(yùn)行得更快，因?yàn)樗鼈冎饕褂?RAM。你也不會(huì)更好地傳輸YouTube流;這與您的互聯(lián)網(wǎng)帶寬有關(guān)，與您的閃存卡無(wú)關(guān)。
USB啟動(dòng)如此受歡迎的另一個(gè)原因是，使用過(guò)的SSD卡比較小的SD卡磨損得更少。

硬件

USB 啟動(dòng)需要專(zhuān)用硬件。一個(gè)簡(jiǎn)單的USB 3.0盤(pán)可以完成這項(xiàng)工作，但傳輸速度與SD卡相同，約為80-100MB / s。網(wǎng)絡(luò)，它會(huì)更糟一些，因?yàn)樵诔跏蓟疪Pi板上的USB控制器時(shí)大約有0.5秒的開(kāi)銷(xiāo)。
只有使用快速 SSD 驅(qū)動(dòng)器（400 MB/s 或更高），您才能從 USB 啟動(dòng)中充分受益。這些 SSD 驅(qū)動(dòng)器不作為 USB 設(shè)備提供。需要一個(gè)額外的USB 3.0適配器將其連接到樹(shù)莓。確保使用適合 UASP 傳輸?shù)倪m配器。它是USB 3.0支持的新的，最快的協(xié)議。最后要考慮的一點(diǎn)是功耗。相對(duì)較小的SSD驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)USB端口供電。這是首選，因?yàn)榉駝t，您還需要額外的電源。一個(gè)相對(duì)便宜的組合是金士頓240GB A400 SATA 3（32歐元）和Inateck 2.5硬盤(pán)盒（15歐元）。

樹(shù)莓派 4 USB 啟動(dòng)

樹(shù)莓派巧妙地啟動(dòng)。啟動(dòng)后，位于EEPROM中的小程序立即僅加載I/O的驅(qū)動(dòng)程序。這就是為什么，例如，即使沒(méi)有插入SD卡，您仍然會(huì)看到診斷屏幕。然后，該程序嘗試在樹(shù)莓派中加載操作軟件。完成后，它將控制權(quán)轉(zhuǎn)移到樹(shù)莓派，并在其余時(shí)間保持空閑狀態(tài)。

到目前為止，啟用USB啟動(dòng)的最簡(jiǎn)單方法是使用Raspberry Pi Imager。從 1.6 版開(kāi)始，您可以找到適用于 USB 啟動(dòng)的專(zhuān)用 EEPROM 設(shè)置?？纯聪旅娴幕脽羝?/p>

在PC中插入（小型）SD卡，然后燒錄您選擇的EEPROM鏡像?？梢允褂脝?dòng)順序首先是SD卡，其次是USB，或者在幻燈片中選擇的啟動(dòng)順序，USB優(yōu)先，SD卡其次。使用樹(shù)莓派 4 和 EEPROM 更新中新閃存的 SD 卡啟動(dòng)。屏幕變?yōu)榫G色后，您的EEPROM已準(zhǔn)備就緒。您始終可以通過(guò)簡(jiǎn)單地使用不同的設(shè)置重復(fù)上述過(guò)程來(lái)更改啟動(dòng)順序。

其余過(guò)程與第一段中所述的標(biāo)準(zhǔn)SD卡安裝相同。使用imager在 USB 設(shè)備上燒錄樹(shù)莓派 64 操作系統(tǒng)，從樹(shù)莓派 4 中取出 SD 卡，然后將 USB 設(shè)備插入（藍(lán)色）USB 3.0 連接器?，F(xiàn)在，按照通常的安裝順序進(jìn)行操作。

密切關(guān)注 USB 設(shè)備的功耗。一個(gè)SSD卡沒(méi)有問(wèn)題，但更多的就需要一個(gè)單獨(dú)的電源集線(xiàn)器。

故障 排除

最常見(jiàn)的故障原因是 USB 到 SATA（SSD 卡）適配器不支持 UASP 協(xié)議。UASP代表USBAttachedSCSIProtocol，Raspberry Pi使用的一種極快的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。一些適配器，如流行的JMicron，在某些UASP命令上會(huì)有問(wèn)題。您會(huì)看到性能緩慢、頻繁斷開(kāi)連接或錯(cuò)誤報(bào)告。即使連接到USB 2.0也無(wú)法解決問(wèn)題，因?yàn)?a target="_blank">Linux內(nèi)核在看到USB 3.0設(shè)備時(shí)仍然使用UAS命令。

唯一的解決方案是在啟動(dòng)后立即使用命令禁用 UASP 傳輸。在command.txt文件中，您需要提供 USB 驅(qū)動(dòng)器的硬件 ID。您可以通過(guò)將SSD驅(qū)動(dòng)器連接到仍在SD卡上工作的Raspberry Pi的USB來(lái)獲得它。

# Get the verdor and product ID
$ lsusb

找到的數(shù)字在命令usb-storage.quirks=xxxx：yyyy：u中作為參數(shù)給出
此命令必須設(shè)置為 /boot/cmdline.txt中找到的長(zhǎng)行中的第一個(gè)參數(shù)。
在 USB 文件夾的啟動(dòng)部分找到該文件。請(qǐng)參閱下面的屏幕轉(zhuǎn)儲(chǔ)，從常規(guī)SD卡啟動(dòng)的RPi。啟動(dòng)后連接 USB 設(shè)備。

你也可以使用nano編輯器

Benchmark

經(jīng)過(guò)所有的努力，大多數(shù)人只想知道一件事：值得嗎？答案很簡(jiǎn)單是肯定的。
您不僅擁有更多的內(nèi)存空間，而且具有分布式磨損的SSD卡的使用壽命也比SD卡長(zhǎng)得多。
而且SSD卡要快得多。您可以在樹(shù)莓菜單上找到Benchmark測(cè)試工具。
執(zhí)行后，您可以請(qǐng)求報(bào)告。

我們研究了三種不同的選擇。首先是標(biāo)準(zhǔn)的SD卡，當(dāng)然是最慢的。
第二種選擇是帶有不支持 UASP 的 SATA 到 USB 轉(zhuǎn)換器的 SSD 卡;進(jìn)步很大。
第三個(gè)選項(xiàng)是相同的SSD卡，但現(xiàn)在具有支持UASP的轉(zhuǎn)換器。顯然是最快的。
不得不說(shuō)，如果沒(méi)有UASP，你仍然有很多速度增益。

最后兩點(diǎn)意見(jiàn)
在樹(shù)莓診斷報(bào)告中，您會(huì)看到 IOPS。它代表每秒的 I/O 操作數(shù)。如您所見(jiàn)，一次讀取或?qū)懭雮鬏敒?4 KBYTE。您可以將這些數(shù)字相乘以獲得以每秒（兆）字節(jié)為單位的傳輸速率。
這些令人印象深刻的傳輸速率僅反映從ROM讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，而不是工作存儲(chǔ)器（RAM）。最終，您的Raspberry Pi將運(yùn)行得更快，但是，例如，使用SSD卡在RAM中具有模型的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用程序不會(huì)更快。

啟動(dòng)順序

對(duì)于高級(jí)用戶(hù)，有引導(dǎo)加載程序配置文件指示Raspberry Pi將如何啟動(dòng)。在rpi-eeprom-config文件中，您可以定義兩個(gè)媒體（SD、USB、UART、網(wǎng)絡(luò)）嘗試引導(dǎo) RPi。如果第一個(gè)（例如SD卡）出現(xiàn)故障，它將嘗試從第二個(gè)（可以是您的USB）啟動(dòng)。這樣，當(dāng)SSD驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，您的SD卡可以用作一種備份。

但是請(qǐng)注意，一旦啟動(dòng)，您將只能使用該設(shè)備。換句話(huà)說(shuō)，如果由于功能不當(dāng)，您從“舊”SD卡而不是“新”SSD驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)，則由于加載了“舊”SD卡文件結(jié)構(gòu)，您將丟失SSD驅(qū)動(dòng)器上的所有工作。如果您的 SSD 驅(qū)動(dòng)器仍在內(nèi)部啟動(dòng)或其電源尚不可用，則可能會(huì)發(fā)生這種情況。您必須采取預(yù)防措施來(lái)解決此問(wèn)題。一定次數(shù)的引導(dǎo)重試可能是解決方案。

在開(kāi)始修改rpi-eeprom-config文件之前，請(qǐng)仔細(xì)閱讀此頁(yè)面上的說(shuō)明。

$ sudo -E rpi-eeprom-config --edit
# modify BOOT_ORDER=0xf41 
# first SSD (USB), second SD card
$ BOOT_ORDER=0xf14
# save +, , 
$ sudo reboot

同樣，這適用于高級(jí)用戶(hù)。大多數(shù)人只需從Pi中取出SD卡即可享受改進(jìn)的性能。

審核編輯：湯梓紅