Der Raspberry Pi hat sich vom bescheidenen Lernprojekt zum vielseitigen Mini-PC entwickelt, der in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird – von Heimautomatisierung und Mediacenter bis hin zu Edge Computing und Robotik. Der Raspberry Pi 5 stellt hierbei einen deutlichen Leistungssprung dar, insbesondere durch die Einführung von PCIe. Diese Schnittstelle eröffnet ganz neue Möglichkeiten, allen voran die Nutzung von NVMe SSDs. Doch der Weg dorthin war steinig und mit einigen Herausforderungen verbunden, die Bastler und Profis gleichermaßen frustrierten. Dieser Artikel beleuchtet die anfänglichen Probleme mit der PCIe-SSD-Integration am Raspberry Pi 5, die Lösungen, die gefunden wurden, und wie Sie jetzt das volle Potenzial Ihres Mini-PCs ausschöpfen können.
Das Versprechen von PCIe und NVMe SSDs
Vor dem Raspberry Pi 5 waren Nutzer auf SD-Karten oder USB-basierte Speicherlösungen angewiesen. SD-Karten sind zwar kostengünstig, aber notorisch langsam und anfällig für Ausfälle. USB-basierte SSDs bieten eine Verbesserung, sind aber durch die Bandbreite des USB-Ports begrenzt. PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) ist ein viel schnellerer Schnittstellenstandard, der in Desktop-PCs und Servern weit verbreitet ist. NVMe (Non-Volatile Memory Express) ist ein Kommunikationsprotokoll, das speziell für die Nutzung von Flash-Speicher über die PCIe-Schnittstelle entwickelt wurde. Die Kombination aus PCIe und NVMe-SSDs ermöglicht Datenübertragungsraten, die SD-Karten und USB-Lösungen um ein Vielfaches übertreffen. Das bedeutet:
- Deutlich schnellere Bootzeiten: Ihr Raspberry Pi 5 startet in Sekundenschnelle.
- Schnellere Anwendungsstarts: Programme öffnen sich sofort und reagieren schneller.
- Verbesserte Leistung bei datenintensiven Aufgaben: Videobearbeitung, Datenbankanwendungen und sogar Gaming profitieren enorm.
- Längere Lebensdauer des Speichers: NVMe SSDs sind in der Regel robuster und langlebiger als SD-Karten.
Die anfängliche Ernüchterung: Probleme und Hürden
Die Ankündigung der PCIe-Unterstützung im Raspberry Pi 5 wurde von der Community begeistert aufgenommen. Doch die Realität sah zunächst anders aus. Es gab eine Reihe von Problemen, die die Nutzung von NVMe SSDs erschwerten:
- Kompatibilitätsprobleme: Nicht alle NVMe SSDs funktionierten auf Anhieb mit dem Raspberry Pi 5. Es gab Berichte über Inkompatibilitäten und instabile Verbindungen.
- Treiberprobleme: Die notwendigen Treiber und Firmware-Updates waren nicht immer sofort verfügbar oder funktionierten nicht einwandfrei.
- Stromversorgungsprobleme: NVMe SSDs können relativ viel Strom verbrauchen. Das originale Raspberry Pi 5 Netzteil war in manchen Fällen nicht ausreichend, um die SSD zuverlässig zu betreiben.
- Boot-Probleme: Das Booten von der NVMe SSD gestaltete sich kompliziert und erforderte umfangreiche Konfigurationen in der Konsole.
- Kühlungsprobleme: NVMe SSDs können warm werden. Ohne ausreichende Kühlung drohten Leistungseinbußen oder sogar Schäden.
- Mechanische Herausforderungen: Die Integration der NVMe SSD in das Raspberry Pi 5 Gehäuse war nicht immer einfach, da der Platz begrenzt ist und spezielle Adapter benötigt werden.
Diese Probleme führten zu Frustration in der Community und ließen viele Nutzer an der Sinnhaftigkeit der PCIe-Unterstützung zweifeln. Der Traum vom schnellen Mini-PC schien in weiter Ferne.
Die Lösungen: Wie die Community und die Raspberry Pi Foundation das Problem angingen
Glücklicherweise ließ die Community nicht locker. Durch gemeinsames Testen, Experimentieren und Teilen von Informationen wurden Lösungen für die meisten Probleme gefunden. Auch die Raspberry Pi Foundation reagierte auf das Feedback der Nutzer und veröffentlichte Updates, die die Kompatibilität und Stabilität verbesserten:
- Firmware-Updates: Die Raspberry Pi Foundation veröffentlichte regelmäßig Firmware-Updates, die die Kompatibilität mit verschiedenen NVMe SSDs erhöhten und Boot-Probleme behoben.
- Kernel-Updates: Neue Kernel-Versionen enthielten verbesserte Treiber für NVMe SSDs, die die Leistung und Stabilität erhöhten.
- Angepasste Bootloader: Es wurden angepasste Bootloader entwickelt, die das Booten von der NVMe SSD vereinfachen und beschleunigen.
- Community-getriebene Kompatibilitätslisten: Die Community erstellte umfangreiche Listen mit kompatiblen NVMe SSDs, die anderen Nutzern bei der Auswahl halfen.
- Empfehlungen für Netzteile: Es wurden Empfehlungen für leistungsstärkere Netzteile gegeben, die ausreichend Strom für den Raspberry Pi 5 und die NVMe SSD liefern.
- Kühllösungen: Es wurden verschiedene Kühllösungen entwickelt, darunter passive Kühlkörper und aktive Lüfter, die die Temperatur der NVMe SSD im optimalen Bereich halten.
- Adapter und Gehäuse: Diverse Hersteller entwickelten Adapter und Gehäuse, die die Integration der NVMe SSD in das Raspberry Pi 5 Gehäuse vereinfachen und eine sichere Befestigung ermöglichen.
Der aktuelle Stand: PCIe-SSD auf dem Raspberry Pi 5 – Ein Erfolg
Dank der gemeinsamen Anstrengungen der Community und der Raspberry Pi Foundation ist die Nutzung von PCIe-SSDs auf dem Raspberry Pi 5 mittlerweile deutlich einfacher und zuverlässiger geworden. Die meisten anfänglichen Probleme sind gelöst, und es gibt eine große Auswahl an kompatiblen NVMe SSDs, Adaptern, Netzteilen und Kühllösungen. Das Booten von der NVMe SSD ist mit den aktuellen Firmware- und Kernel-Versionen unkompliziert, und die Leistung ist beeindruckend.
Schritt-für-Schritt-Anleitung: So bringen Sie Ihre PCIe-SSD auf dem Raspberry Pi 5 zum Laufen
Hier ist eine einfache Schritt-für-Schritt-Anleitung, die Ihnen hilft, Ihre PCIe-SSD auf Ihrem Raspberry Pi 5 in Betrieb zu nehmen:
- Kompatible Hardware auswählen: Stellen Sie sicher, dass Ihre NVMe SSD mit dem Raspberry Pi 5 kompatibel ist. Verwenden Sie die Community-getriebenen Kompatibilitätslisten als Referenz. Benötigen Sie außerdem einen PCIe-Adapter, ein ausreichend starkes Netzteil und gegebenenfalls eine Kühllösung.
- Raspberry Pi OS installieren: Laden Sie die neueste Version von Raspberry Pi OS herunter und installieren Sie sie auf einer SD-Karte.
- Booten Sie von der SD-Karte: Legen Sie die SD-Karte in Ihren Raspberry Pi 5 ein und starten Sie ihn.
- Firmware aktualisieren: Öffnen Sie ein Terminalfenster und führen Sie die folgenden Befehle aus, um die Firmware zu aktualisieren:
sudo apt updatesudo apt full-upgradesudo rpi-eeprom-update -asudo reboot
- PCIe-SSD anschließen: Schalten Sie den Raspberry Pi 5 aus und schließen Sie die NVMe SSD mit dem PCIe-Adapter an. Achten Sie darauf, dass alles korrekt verbunden ist.
- Bootloader konfigurieren: Bearbeiten Sie die Datei
/boot/firmware/config.txtmit einem Texteditor (z.B.sudo nano /boot/firmware/config.txt) und fügen Sie die folgende Zeile hinzu:dtparam=pciex1
Speichern Sie die Datei und schließen Sie den Editor.
- Bootreihenfolge ändern: Bearbeiten Sie die Datei
/boot/firmware/cmdline.txtund fügen Sieusb-storage.quirks=174c:55aa:u(ersetzen Sie 174c:55aa durch die Vendor- und Produkt-ID Ihres Adapters, falls abweichend) hinzu, um USB-Boot zu ermöglichen (falls Sie das SSD-Gehäuse über USB anschließen). Führen Sie dannsudo raspi-configaus, wählen Sie „6 Advanced Options”, dann „A6 Boot Order” und ändern Sie die Bootreihenfolge, sodass die SSD priorisiert wird. - Raspberry Pi OS auf die NVMe SSD kopieren: Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Raspberry Pi OS auf die NVMe SSD zu kopieren. Eine einfache Methode ist die Verwendung des „SD Card Copier”-Tools im Raspberry Pi OS.
- Von der NVMe SSD booten: Schalten Sie den Raspberry Pi 5 aus und entfernen Sie die SD-Karte. Starten Sie den Raspberry Pi 5 neu. Er sollte nun von der NVMe SSD booten.
Tipps und Tricks für optimale Leistung
Hier sind einige zusätzliche Tipps und Tricks, um die Leistung Ihrer PCIe-SSD auf dem Raspberry Pi 5 zu optimieren:
- Verwenden Sie ein aktuelles Betriebssystem: Stellen Sie sicher, dass Sie die neueste Version von Raspberry Pi OS verwenden, um von den neuesten Treiber- und Firmware-Updates zu profitieren.
- Aktivieren Sie TRIM: TRIM optimiert die Leistung von SSDs, indem es ungenutzte Speicherzellen freigibt. Aktivieren Sie TRIM mit dem Befehl
sudo systemctl enable fstrim.timer. - Überwachen Sie die Temperatur: Verwenden Sie ein Tool wie
vcgencmd measure_temp, um die Temperatur Ihrer CPU und SSD zu überwachen. Stellen Sie sicher, dass die Temperatur im sicheren Bereich bleibt. - Experimentieren Sie mit verschiedenen Dateisystemen: EXT4 ist ein gängiges Dateisystem, aber F2FS ist speziell für Flash-Speicher optimiert und könnte in einigen Fällen eine bessere Leistung bieten.
Fazit: Der Raspberry Pi 5 als leistungsstarker Mini-PC
Die Integration von PCIe-SSDs in den Raspberry Pi 5 war zunächst mit einigen Herausforderungen verbunden. Dank der engagierten Community und der kontinuierlichen Verbesserungen der Raspberry Pi Foundation ist es nun jedoch möglich, das volle Potenzial dieser Schnittstelle auszuschöpfen. Mit einer schnellen NVMe SSD wird der Raspberry Pi 5 zu einem leistungsstarken Mini-PC, der in der Lage ist, anspruchsvolle Aufgaben zu bewältigen. Der Traum vom schnellen Mini-PC ist endlich Realität geworden.