Išsamus vadovas, kaip optimizuoti „Raspberry Pi“ energijos suvartojimą

Jei galvojate apie namų serverio įrengimą arba esamos įrangos atnaujinimą, jus tikriausiai suvilios rinkodara ir norėsite įsigyti naujausią modelį su visais priedais. Problema ta, kad jei nebūsite atsargūs, galiausiai išleisite daugiau pinigų ir elektros energijos, nei projektui iš tikrųjų reikia. Norint išvengti pinigų švaistymo, svarbiausia suprasti, kaip veikia aparatinė įranga, ir skirti laiko konfigūracijos suderinimui, kad būtų pasiekta stabili, bet energiją taupanti sistema.

Šiame straipsnyje išsamiai apžvelgsime, kaip apsaugoti „Raspberry Pi“ nuo finansinių nuostolių. Aptarsime viską – nuo ​​tinkamo modelio pasirinkimo iki konkrečių energijos taupymo komandų, SSD diskų poveikio ir faktinių įrenginio naudojimo 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę išlaidų apskaičiavimo. Tikslas – užtikrinti, kad nedirbtumėte aklai ir tiksliai žinotumėte, kur reikia koreguoti našumą.

Nepirkite energijos, kurios nenaudosite

Viena dažniausių klaidų – „Raspberry Pi 5“ pirkimas paprastoms užduotims atlikti. Tiesa, tai įspūdingas įrenginys su „Broadcom BCM2712“ procesoriumi ir iki 16 GB RAM, tačiau daugeliui namų projektų tai per daug . Pavyzdžiui, jei norite tik „Pi-hole“ serverio reklamoms filtruoti, „Raspberry Pi Zero 2W“ yra daugiau nei pakankamai, o energijos suvartojimas yra labai mažas.

Tas pats pasakytina ir apie „Home Assistant“ arba klasikinių konsolių emuliaciją. Norint atlikti pagrindinius namų automatizavimo procesus arba žaisti NES ir „PlayStation 1“ žaidimus, „Pi 3 B+“ yra daugiau nei pakankamai. Atnaujinti į „Pi 5“ prasminga tik tuo atveju, jei ketinate intensyviai apdoroti dirbtinį intelektą arba jei reikia pasinaudoti PCIe magistralės greičiu. Be to, energijos suvartojimo skirtumas yra reikšmingas: nors „Pi 5“ gali sunaudoti iki 27 W, ankstesni modeliai sunaudoja daug mažiau, o tai pastebima jūsų elektros energijos sąskaitoje metų pabaigoje.

Išplėstiniai nustatymai config.txt faile energijai taupyti

Kai norime, kad „Pi“ sunaudotų kuo mažiau energijos, failas /boot/config.txt Tai mūsų geriausias sąjungininkas. Idėja čia ne spartinti procesorių, o padaryti priešingai: kontroliuojamai nepakankamai išnaudoti aparatinę įrangą„WiFi“ ir „Bluetooth“ galime išjungti naudodami programinę įrangą, pvz., dtoverlay=pi3-disable-wifi y dtoverlay=pi3-disable-bt.

Taip pat galima apriboti procesoriaus apkrovą, kad jis ne visada veiktų maksimaliu pajėgumu. Reguliuojant arm_freq ir arm_freq_minGalime priversti sistemą veikti žemais dažniais (pavyzdžiui, 150 MHz) ir padidinti juos iki 900 MHz tik tam tikru metu. Dar vienas triukas... nepagrįstas, taikant neigiamas reikšmes over_voltage sumažinti pagrindinę įtampą, jei sistema išlieka stabili.

Paslėptas tinklo ir periferinių įrenginių poveikis

Paprastai vadovuose neminima, kiek energijos sunaudoja Ethernet sąsaja, kai veikia 1 Gbps greičiu. Sistemose su ribotais maitinimo šaltiniais arba labai ilgais kabeliais tai gali sukelti nestabilumą. Priverstinis ryšio nutraukimas 100 Mbps pilnas dvipusis ryšys per /etc/network/interfaces Tai sumažina energijos poreikį ir neleidžia plokštei patekti į perkrovimo ciklus.

Jei jūsų projektas yra grynai įterptinis, galite žengti dar toliau ir išjungti USB prievadus. Daugelyje modelių Ethernet valdiklis dalijasi maitinimu su USB prievadais, todėl veikiant echo '1-1' | sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/unbindIšjunkite abu. „Bluetooth“ ir „Wi-Fi“ ryšiams įrankis rfkill Tai greičiausias būdas blokuoti radijo imtuvus ir sutaupyti kelis miliamperus.

Saugyklos optimizavimas: SD apklausos problema

Įprasta „microSD“ kortelę pakeisti SSD disku, kad padidėtų greitis. Tačiau jei paliksite kortelės lizdą tuščią, „Pi“ „lauks“, kol įdėsite kortelę, ir nuolat atliks patikrinimus . Tai padidina procesoriaus apkrovą ir priverčia žalią šviesos diodą nuolat mirksėti, be reikalo eikvojant išteklius.

Norėdami tai ištaisyti, galite tiesiog įdėti tuščią SD kortelę arba, elegantiškiau, pridėti eilutę dtparam=sd_poll_once konfigūracijos faile. Tai leidžia sistemai Patikrinkite kortelę tik paleidimo metuPašalinus įvesties/išvesties triukšmą ir sumažinus procesoriaus apkrovą, sumažėja šilumos išsiskyrimas ir veikia švariau.

Sąnaudų analizė: Raspberry Pi ir x86 serveriai

Norėdami suprasti sutaupymą, turime pažvelgti į skaičius. „Raspberry Pi 4“ vidutiniškai sunaudoja nuo 3 iki 5 W. Jei pridėsime maitinimo nuostolius, faktinis suvartojimas sieniniame lizde yra apie 4,2 W budėjimo režimu ir 6,2 W esant vidutinei apkrovai. Esant 0,30 €/kWh elektros energijos kainai, jo įjungimas 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę kainuoja nuo 12 iki 18 € per metus.

Jei palygintume tai su mini kompiuteriu arba senu nešiojamuoju kompiuteriu, paverstu serveriu, kuris sunaudoja apie 60 W, skirtumas yra stulbinantis. Toks x86 įrenginys vien už elektrą galėtų kainuoti apie 170–180 eurų per metus. Net ir itin mažos galios „Intel Atom“ procesoriai (10 W TDP) sunaudoja du ar tris kartus daugiau nei „Raspberry Pi“ . Todėl, nors pradinė investicija į aparatinę įrangą yra panaši, „Raspberry Pi“ atsiperka per kelis mėnesius dėl sutaupytos energijos.

Mokamų paslaugų pakeitimas patentuota technine įranga

Be to, kad „Raspberry Pi“ taupo ne tik vatais, bet ir leidžia sutaupyti pinigų, nes pakeičia mėnesines prenumeratas. Sukūrus savo debesį naudojant „Nextcloud“ , nebereikia mokėti už „Google“ diską ar „Dropbox“. Naudojant „WireGuard“ kuriant savo VPN, nebereikia išorinių paslaugų, o centralizuotas namų automatizavimas naudojant „Home Assistant“ padeda optimizuoti šildymą ir apšvietimą , taip sumažinant bendras energijos sąskaitas.

Ją taip pat galima naudoti kaip medijos serverį su „Plex“ arba „Kodi“ savo turiniui valdyti arba net kaip nebrangią vaizdo stebėjimo sistemą. Šios programos paverčia plokštę netiesioginiu finansų valdymo įrankiu , panaikinančiu fiksuotas mėnesines išlaidas mainais už minimalų elektros energijos suvartojimą.

Elektros energijos tiekimo svarba

Ne visi maitinimo šaltiniai yra vienodi. Naudojant pigius įkroviklius, kurie žada 3 A srovę, bet jos netiekia, „Raspberry Pi“ turi sumažinti procesoriaus dažnį, kad išliktų, todėl gali atsirasti kliūčių ir gedimų . Kokybiškas maitinimo šaltinis, turintis gerą filtravimą ir srovės rezervą, ne tik užtikrina stabilumą, bet ir optimizuoja energijos konversijos efektyvumą.

Pramoninėje aplinkoje optimizavimas dar labiau sustiprinamas naudojant kintamo dažnio pavaras varikliams ir šilumos atgavimui. Nors „Raspberry Pi“ yra mažas įrenginys, nuolatinio stebėjimo principų taikymas leidžia aptikti „vampyrišką“ energijos suvartojimą ir koreguoti darbo grafikus, kad būtų kuo mažesnis poveikis sąnaudoms.

Efektyvi sistema apima tinkamos aparatinės įrangos pasirinkimą užduočiai atlikti, nenaudojamų programinės įrangos paslaugų išjungimą, procesoriaus dažnių ribojimą ir stabilaus maitinimo užtikrinimą. Derinant šias priemones su optimizuotų SSD diskų naudojimu ir belaidžių sąsajų išjungimu, pasiekiama pusiausvyra, kai našumas yra pakankamas, o energijos suvartojimas praktiškai nereikšmingas, palyginti su bet kuria x86 architektūros alternatyva.