RasPi 5にSSD+NPUの構成を構築するのは思いの外難しい

この記事について

Raspberry Pi 5(以下、RasPi5)を数ヶ月前に購入しました。5世代目からは何と言ってもNVME SSDをPCIeインターフェースを介して接続出来る様になったことが一番の目玉でしょう。筆者もNVMeのSSDを購入してUbuntuを起動出来る様にしようと公式のSSDを購入するも1ヶ月で故障¹し、Acer製のゲーム機用SSDを導入して漸く安定稼働しました。しかし、更に欲が出て、RasPi用のNPUなるものの存在を知り、早速購入してSSD+NPUという構成にパワーアップすることを試みるも。。。 詳細は本文を参照下さい。

SSD+NPUというロマン有る構成

RasPi5からはPCIeインターフェースが搭載されました。と言ってもPCIe2.0 x1なので最新のPCのマザーボードに搭載されているそれよりは大幅に性能は劣りますが、あくまで組み込みボードです。そこはご愛敬という訳ですが、これまではMicro SDカードのみの対応でした。読み込み、書き込み速度は格段に向上しています。筆者も購入したRasPi 5にSSDを取り付けて動かしていましたが、ここでRasPi用NPUの存在を知ります。イスラエルのHailoという企業が開発しているHailo-8LというNPUが有り、それをRasPi 5に取り付ければ高速SSDとアクセラレータの二段構えとなりRasPi 5上でSLMが動かせるのでは？と考えました。とてもロマン有る構成だと思います。

ロマン構成の実現方法

ロマン構成を実現する方法ですが、Hailo-8LはRasPi公式のAI kitとして実はM2インターフェースを採用したアクセラレータカードとHatが付属したセットが販売されています。(最近在庫が僅少です)それを偶然筆者は楽天市場で入手したため、SSDとデュアル構成にすることを思いついた訳です。ところが、付属のHatはNPUしか搭載出来ません。SSDのHatも然り。このままではどちらかを外して運用となります。しかし、あくまでデュアルロマン構成を目指していますので色々探していました。するとスイッチサイエンスで以下の様なパーツを発見します。

これを利用すれば、SSD＋NPUデュアルロマン構成が実現出来てしまいます！善は急げと購入したのですが。。。以下の様な問題が発生しました。

問題1 セットアップ方法が分からない

届いた箱を開封してビックリ！マニュアルが有りません。ネット検索するも古い世代？類似製品のセットアップ方法はヒットするも、購入した製品のマニュアルはヒットせず。セットアップ方法が分からず途方に暮れていると。。。購入ページの下部に小さな文字で「wiki」の表記が。

ビックリしたのがGPIOにバネ付きの電極を押し当てて固定するという方式を採用している点。以下の図の様に固定するとのことなのです。ところで、下図内のスペーサーは現在の製品には含まれていませんでした。

問題2 NVMe SSDが認識しない

無事取付が終わってセットアップ完了とRasPi 5を起動するもUbuntuが起動しない。ファームウェアを更新したり、手を替え品を替えあの手この手と試すも全く起動する気配無し。Micro SSDからUbuntuを起動してlspciコマンドで見てみるとSSDとNPUは認識はされています。ところがNVMeのSSDとして認識されておらず、ディスク内のOSが起動できない状況となりました。

解決策: 別の製品を試す

更なる支出を覚悟でAmazonを探していると以下の製品を発見しました。RasPi 5向けのケースです。クリアボディにRGBファンやLEDまで搭載して非常にスタイリッシュなケースであると同時にSSD+NPUまたはSSD RAID構成に対応している拡張カードが搭載されているということで迷わず購入しました。

遂にロマン構成完成！?

SSDにインストールしたUbuntuが無事起動しました。起動後にlspciコマンドを実行し、SSD+NPUが認識されていることを確認し、念のためにls /dev/nvme*も実行してSSDが正しく認識されていることを確認しました。さてこれでめでたしめでたしとはならず。。。

またもや新たな問題浮上

このケース「Pironman 5-MAX Raspberry Pi 5用ケース」にはRGBファンとシステム情報が表示されるインジケータディスプレイが正面左上に搭載されているも沈黙。。。初期不良品かなと疑っていたのですが、制御ソフトウェアがOSSとして公開されていて、バックグラウンドデーモンジョブとなるはずが。。。壊れてる？様なのです。以下、GitHubに筆者が投稿したIssueです。

解決策: Crontabジョブとして力業で実行

物は試しよとばかりに制御アプリのPythonスクリプトをえいや〜と力業で動作させてみたら。。。動いてしまいました。RGBファンは唸り(常時動作なので)、インジケータは電源ボタンを軽く押すごとに動作してシステム情報を表示出来る様になりました。

sudo crontab -e に以下を登録

@reboot sleep 5 && /usr/local/bin/pironman5 start >> /var/log/pironman5.log 2>&1 &

まとめ

RasPi 5でSSD+NPUというロマン構成を構築しようとしたら予想以上にトラブル続きで解決に数日を要しました。同様の構成を考えておられる方の参考になればと思います。因みにスイッチサイエンスには動作不良について説明し、交換品を送って貰ったり、こちらでも色々試したり、純正SSDを持っている友人に協力してもらったりするも結局デュアルHATに問題が有るという結論になりました。スイッチサイエンスには後日返品し、無事購入代金は返金して貰えました。この記事の続編としてHailo-8LのセットアップやYOLOサンプルの実行、性能測定、唸るRGBファンを静音ファンに交換してみたりなどを投稿できればと思います。

友人は以下の様な面白い記事を既に投稿してくれています。冷却性能について丁寧に検証してくれています。文中の師匠はどうやら私のことなのですが、弟子に取った覚えは有りません。。。

1. これはショックでした。恐らく初期不良品だったのだと思います。しかも、無料交換保証期限をギリギリ超えてしまっていたので交換も適わず。。。 ↩