來認識一下 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)絡存儲設備。

這種緊湊的配置小巧輕便，幾乎可以安裝在任何地方，而且攜帶起來也非常方便。我們在樹莓派 5 上運行的是 Debian 系統(tǒng)作為主操作系統(tǒng)，而為了實現(xiàn)網(wǎng)絡存儲功能，我們在 Debian 系統(tǒng)之上安裝了 CasaOS 系統(tǒng)。借助 CasaOS，本地網(wǎng)絡中的任何設備都可以通過簡潔且用戶友好的界面訪問存儲在 NVMe 硬盤上的所有文件。

得益于威莎仕公司的 PCIe 四通道 NVMe 板卡，這臺 Pi 能夠支持多達四個 NVMe 固態(tài)硬盤。

目前，我們新增了一塊 500GB 的 NVMe 固態(tài)硬盤，用于存儲撰寫文章時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;我們可以將存儲網(wǎng)絡設備中的媒體文件立即傳輸?shù)饺魏卧O備上。

這種配置還可以用于許多其他用途：比如本地電影服務器、音樂庫、ROM 橋接器或者專門用于特定任務的存儲節(jié)點。而且由于它由樹莓派供電，整體成本遠低于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡附加存儲設備。這使得它非常適合輕量級、專用的存儲需求，無需依賴笨重且昂貴的全尺寸網(wǎng)絡附加存儲系統(tǒng)。

這篇文章涵蓋了這款 Pi NAS 的整個組裝過程，所以讓我們從組裝開始吧。

所需材料

以下是我們在該項目中所使用的材料：

?樹莓派 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(使用的是來自克瑞西爾公司的產品，由于人工智能技術的出現(xiàn)，該公司已不再生產此款產品)

RASPBERRY PI

對于這個 NAS 項目，我使用的是 Raspberry Pi 5 型號的 4GB 內存版本。該型號的內存容量足以支持流暢的文件處理、后臺服務以及運行 CasaOS，且不會出現(xiàn)任何性能問題。

我所使用的 Pi 5 設備沒有內置 eMMC 存儲模塊，因此操作系統(tǒng)直接安裝在 NVMe 固態(tài)硬盤上，利用 Pi 的 PCIe 接口來實現(xiàn)更快的啟動時間和整體響應速度。

對于操作系統(tǒng)，我安裝了 Debian 12 系統(tǒng)，它為運行 CasaOS 并管理網(wǎng)絡存儲任務提供了穩(wěn)定且輕量的基礎。與傳統(tǒng)的 microSD 設備相比，搭配 NVMe 存儲后，該系統(tǒng)運行起來明顯更加迅速。

覆盆子派用冰塊冷卻器(適用于 5 號模具)

ICE 冷卻器是一種主動式散熱解決方案，旨在確保 Pi 5 強大的新硬件能在安全的溫度范圍內正常運行。它結合了金屬散熱器和一個小型高速風扇，該風扇能夠將熱量從中央處理器、圖形處理器和內存芯片處吸走。與常規(guī)散熱器或被動式散熱相比，ICE 冷卻器的散熱性能要出色得多，尤其是在 Pi 承受高負載任務時——比如運行 NVMe 存儲、托管網(wǎng)絡附加存儲系統(tǒng)或者進行持續(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，您會得到一個散熱器組件、一個 40 毫米×40 毫米的 RGB 風扇、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 風扇直接連接到 Pi 內置的風扇接口，使得安裝過程既簡單又干凈。

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行，而無需擔心過熱問題。該冷卻器能夠有效地將熱量從 CPU 上帶走，有助于在進行諸如文件傳輸或 NAS 操作等高負載工作時避免出現(xiàn)性能下降的情況。

這款風扇的印刷電路板上還內置了 RGB 燈。由于風扇外殼采用透明材料制成，因此在運轉時整個風扇都會亮起。這為整個設備增添了一種低調的游戲風格美感，使這個網(wǎng)絡存儲設備在保持功能性的同時，也更具視覺吸引力。

用于樹莓派的 PCIe 至 4 通道 NVME 板卡

為了將我們的 Raspberry Pi 5 轉變?yōu)橐粋€真正的網(wǎng)絡附加存儲設備，我們需要一個能夠利用 Pi 的 PCIe 擴展接口并允許我們添加 NVMe 存儲的擴展板。

官方推出的 Raspberry Pi M.2 適配器確實提供了 M-Key 插槽，可用于連接單塊 NVMe 固態(tài)硬盤，但對于網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)而言，僅一個硬盤是遠遠不夠的。

我們希望使用多塊固態(tài)硬盤以獲得更大的存儲容量、更強的靈活性以及未來擴展的能力。因此，我們選擇了 Waveshare 的 PCIe 至 4 通道 NVMe 板，這是一款功能更強大的適配器，是專門為 Raspberry Pi 5 設計的。

這塊板子直接與樹莓派的 16 腳 PCIe 接口相連，并支持多達四個 M.2 NVMe SSD，其尺寸包括 2230、2242、2260 和 2280 等類型，全部以 PCIe Gen2 ×1 的模式運行。

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

該板配備了實用的內置指示燈，能夠顯示電源狀態(tài)和驅動活動情況，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——多驅動器支持、NVMe 啟動功能、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 適配器成為了構建強大、緊湊且經濟實惠的 Raspberry Pi 網(wǎng)絡存儲設備的理想核心組件。

波形共享服務

特別感謝威莎仕公司為本項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的這些產品均作為測試和評估的樣機提供。

威莎瑞是一家全球領先的電子元件、模塊及開發(fā)工具供應商，其產品廣泛應用于機器人技術、物聯(lián)網(wǎng)、自動化、教育等領域。該公司注重品質、可靠性以及持續(xù)創(chuàng)新，因此贏得了全球工程師、設計師、愛好者和制造者的信任。

他們豐富的產品系列涵蓋了顯示器、HAT 設備、擴展板以及嵌入式模塊等，這使得他們成為專業(yè)構建和 DIY 項目用戶的首選之選。

威莎仕公司并未參與該項目的建設過程、配置工作、測試方法以及所分享的測試結果。所有觀點、性能說明以及結論均完全出自我個人之手。

CASA OS

為了給 Pi NAS 提供動力，我選擇了 Debian 12 作為基礎操作系統(tǒng)，并在其基礎上疊加了 CasaOS，這是一個專為個人云存儲和家庭服務器環(huán)境設計的輕量級且直觀的平臺。CasaOS 通過提供簡潔的基于網(wǎng)絡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 應用程序)，簡化了 NAS 管理過程。

它是開源的，安裝簡便，非常適合那些希望擁有強大功能但又不想面對傳統(tǒng)網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)復雜性問題的用戶。CasaOS 支持共享文件夾、遠程訪問以及優(yōu)雅的文件管理功能，它能將任何基于 Linux 的設備轉變?yōu)橐粋€功能多樣且用戶友好的存儲中心。

設置卡薩操作系統(tǒng)

安裝 CASA 操作系統(tǒng)是一個極其簡單便捷的過程。

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

?接下來，我們會安裝一些依賴項，比如 curl 以及其他必要的工具，如果這些工具尚未安裝的話。

?接下來，我們開始執(zhí)行安裝腳本：CasaOS 提供了一個簡潔的一行命令式的安裝腳本。

安裝完 CasaOS 后，我們可以通過網(wǎng)絡瀏覽器使用安裝程序提供的 IP 地址來訪問它。

我們在與我們的 Debian 服務器處于同一網(wǎng)絡連接的任何設備上打開瀏覽器，并使用安裝時提供的 IP 地址進行操作。

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

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用商店來探索并安裝一系列自主托管的應用程序，通過文件瀏覽器輕松管理我們的文件，并通過內置的圖標實時監(jiān)控系統(tǒng)資源。

3D 模型

我們通過在 Fusion 360 軟件中構建模型來啟動這個項目。我們首先要做的是導入 Raspberry Pi 5、ICE 冷卻器和 Waveshare NVMe 板的 3D 模型。我們已經有了 Raspberry Pi 5 的 3D 模型，所以這部分比較簡單。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 模型無法獲取，這使得事情變得棘手起來。在游標卡尺的幫助下，并憑借一些耐心，我們手動創(chuàng)建了 Waveshare 板的 3D 模型。

我們將冰柜放置在樹莓派上，然后將兩者與 NVMe 板結合在一起。圍繞這些組件，我們設計了一個外殼。這個外殼有兩個主要用途：首先，它起到支架的作用，使組件保持 90 度的角度;其次，在冰柜風扇前方有一個類似漏斗或管道的部件。

這個管道用于引導氣流;空氣從前方吸入，并通過散熱器一側排出。

我們還設計了兩個位于底部的固定裝置。這些固定裝置起到了支撐作用，使整個外殼能略微高出地面，類似于設備上的橡膠支腳。

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

NAS車身組裝

在進行車身組裝的過程中，我們首先將兩個固定部件安裝在外殼底部，使用 M2 螺絲固定，每個部件使用兩顆螺絲。

接下來，我們將 NVMe 板的安裝孔與機箱的安裝孔對齊，然后用兩顆 M2 螺絲將它們固定在一起。

完成此操作后，組裝過程便告結束，我們的 Pi NAS 系統(tǒng)也已準備就緒。

結果

要開始使用這個網(wǎng)絡存儲設備(NAS)，我們先將鍵盤和鼠標連接到樹莓派 5 號機上，然后用一個 12 伏 4 安培的適配器為 NVMe 板供電，并配備了一臺顯示器用于初始設置。在進入 Debian 環(huán)境后，系統(tǒng)就完全能夠正常運行了。實際上，一旦所有配置都完成，你甚至都不需要鍵盤、鼠標或顯示器——只要開啟系統(tǒng)電源就足夠了。CasaOS 會自動在后臺啟動，使用我們的登錄憑證，我們可以在本地網(wǎng)絡中的任何設備上訪問這個 NAS。

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

這種網(wǎng)絡附加存儲(NAS)設置的主要理念在于創(chuàng)建一個中央存儲系統(tǒng)，使我能夠方便地訪問舊項目文件，而無需在分散的驅動器中進行搜索。

在此次概念驗證中，我使用的是一個 500GB 的 NVMe 固態(tài)硬盤，但我已經訂購了一個 1TB 的固態(tài)硬盤，一旦項目規(guī)模擴大，我就會立即安裝它。目前我的存儲空間并不充足，但我正在逐步擴充硬件配置。

這次構建最出色的地方在于它解決了我之前面臨的一個重大不便。我的項目文件、視頻和媒體都存儲在單獨的外部 SSD 上，每當需要某項內容時，我都需要手動將其插入設備，然后查找文件并進行傳輸。而有了 Pi NAS，整個過程現(xiàn)在變得非常流暢;所有內容都存于網(wǎng)絡中，可以從任何設備即時訪問，無需進行任何插拔操作。

本文編譯自hackster.io