Category: Raspberry Pi

なんか定性的，体感的なことばかりでもしょうがないので，きっとCPU冷却効果のテストツールがあるだろうとざっと調べたらStressberryというものがあることがすぐわかりました．

単体のアプリでなく, “stress” というCPUに負荷をかけるバイナリーがあり，それを制御して温度を記録するRaspberry Pi用のPythonスクリプトが “Stressberry” です．

インストール方法や使い方はあちこちにあると思うので “stressberry” で検索してみてください．

Raspberry Pi 3 Model B

たぶんRaspberry Pi Model B (RPi), Raspberry Pi 2 Model B (RPi2)も持っていましたが，故障して捨てたのだと思います．今あるうちで一番古いのがRaspberry Pi 3 Model B (RPi3)です．上の写真の左端のもので，左から3番めのRPi4と同じブランドのやや大きいクーリングファンの付いたクリアケースを使っています．飛び出た配線と電子部品はLIRC用の赤外線受信器です．

さて，Stressberryによる測定結果は次のとおりです．

150秒間のアイドル状態のあと “stress” を4タスク動かしてCPUをフルロード状態にします．CPUの温度は29℃から急激に上がり50℃を超え，あとはなだらかに上昇して52℃に漸近し300秒間のフルロードからまたアイドルとなります．すべてのテストはこのCPUのロードのパターンで行われます．

アイドルになってから150秒後にテスト前の29℃にほぼ戻るというわかりやすいパターンでした．

Raspberry Pi 3 Model B+

冒頭の写真の左から二番目で，クーリングファンはなく，ケース全体がヒートシンクとなっているパッシブタイプです．

RPi3+の結果です．ファン付きのRPi3と比べるとわかりにくい感じです．CPUの温度はアイドル時の38℃からフルロードになってから急に47.5℃まであがり，それから水平な線に漸近すると思いきや，ジリジリと上がり続けます．最終的な温度は56℃でそこでアイドルとなりますが，CPUの温度は開始時の38℃には近づかず42℃からは緩く下がるようです．

このCPUの温度は30分とか1時間アイドルにしておくとテスト開始前の38℃に戻ります．

温度の上がり下がりに二重の時定数があるようです．フルロード状態を300秒よりも長く続けた場合，長い時定数の方で温度上昇がどこまで行くのか気がかりなところではあります．

Raspberry Pi 4 Model B

冒頭の写真の左から3台めです．RPi3と同じブランドのもので大きめのファンが付いています．

どちらかというとRPi3の温度変化のパターンに似ています．フルロード時の温度は50℃でほぼ一定になっているようです．フルロード後のアイドル150秒間ではテスト開始前の32℃までは下がりきっていませんが，RPi3+の二重時定数というほどではないようで，もう少し放置すればフルロード前の32℃まで下がりそうです．

Raspberry Pi 5 Model B + 純正ファン付きケース

冒頭の写真の右端です．Raspberry Pi純正ケースとそれに付属するファンをそのまま使っています．

なかなか面白いパターンです．RPi3と同様にフルロード終了後のアイドル時に短時間で開始前の温度51℃に戻ります．しかし，フルロード時の温度変化が不思議で，いったん70℃まで上がりますがその後低下して，66℃付近に漸近していきます．

生データを見てみましたが，フルロード時のクロックは2.4GHzのまま変わらないです．

RPi5のファンは専用のコネクターに接続しているので，考えられるのは温度上昇によりファンの回転数が上がったのではないかということです．回転数は測れませんがあとで観察してみます．

Raspberry Pi 5 Model B + Active Heatsink

同じRPi5ですが，純正ケース付属のファンとCPUの両面テープで付けるヒートシンクを外して，ファン付きヒートシンクをつけました．

パッシブなヒートシンクを使用しているRPi3+と同様の “二重時定数” と思われる温度変化のパターンになりました．

ケースに付属したファンと同じように最大の温度は70℃ですが，こちらのほうはフルロードを更に続けるともっと温度が上がりそうで不安が残ります．

Raspberry Pi 5 Model B + Active Heatsinkのファンを止めた状態

これはおまけなのですが，前項で使用したファン付きのヒートシンクのファンがどうも頼りなく見え，ファンを止めて果たしてファンが効いているのかを確認したテストです．

CPUの温度は80℃を超え，このままフルロードを続けたらどこまで上がるかわからないような恐ろしいパターンです．まあ100℃まではまだまだ余裕がありますが．

明らかにファンの効果はあるといえます．たぶんヒートシンクのファンはそのまま使い，ケース全体も冷やすファンを付けるのが一番良さそうです．デスクトップPCはそうなっている訳です．

さて，Raspberry Pi 5 Model B (RPi5)は，初めて日本語環境で実用的workstation (WS)として動くRaspberry Piだと感じます．

先日届いた “1台目” のRPi5をいじる前までは，さっさと2台目のRPi5を買って現在RPi4で走らせている某サーバーと入れ替えようかなと考えていましたが，いろいろ解ってきたこともあって方針を変更することにしました．

まず，現時点での制約として， Raspberry Pi OS + PIXEL でしかGUI環境は動かない，ということが挙げられます．

そこで，Manjaro ARMとRapberry Pi OS + KDE Plasma Desktopの双方がRPi5対応になるまで待ちます．

両方の対応版が出た時点で日本語WSの評価用に使用していたRPi4 8GBをRPi5に置き換え（「評価用」から「実用」に），RPi4が一台余るのでそれを使ってRaspberry Pi OS (64bit)によるサーバーを仕立てます．

現在Slackware ARMで動かしている機能， httpd (WordPress, PukiWiki, phpMyAdmin), MariaDB, OpenLDAP(slapd), afpd, samba, sendmail, DovecotをRasPiOSで動くようにして，Slackware ARMの内容を移すことに成功したら，サーバーを入れ替えます．

結果的に，サーバーのOSをSlackware ARM (32bit)からRaspberry Pi OS (64bit)にいれかえ，ハードウェアはRPi4 4GB RAMからRPi4 8GB RAMに置き換えるだけです．

その状態でしばらく動かしてからRPi5をもう一台購入して，サーバーのハードウェアを入れ替えることもありかと思います．ただし，RPi5をサーバーで使用するにはCPUの冷却問題を解決しないといけません．

今回AliExpressから購入したRaspberry Pi 5 Model B (RPi5)は，RPi5 8GB基板，5V5A純正AC電源(US仕様)，ファン付き純正ケースのセットのつもりでした．

ところがファン付きのヒートシンクも付いていて，純正ケースのファンを外して代わりに取り付けました．

ファンが付いたヒートシンクって強力そうなんですがそうでもなくて，CPUの温度は常に55〜60℃です．ちなみに，RPi5のファンはCPUの温度が47℃以上で動くようになっているそうです．ですから事実上回りっぱなしなんですが温度はあんまり下がりません．

どうも心象として，ファンがヒートシンクを効率よく冷やしているようではないようです．

純正ケースに付属してきたヒートシンクとファンと交換して様子を見てみます．

大差ない感じ

純正のファン付きケースのファンに戻しましたが，CPUの温度変化の傾向は大差ないですね．55前後から60℃台前半で推移しています．また，どちらのファン+ヒートシンクを使用してもケース全体がかなり暖かくなるので，サードパーティーの大型ヒートシンクが付いたパッシブなものを購入しようと思います．信頼できないファンが付いているよりパッシブな方が安心です．

RasPi4は30℃台

ちなみに，Raspberry Pi 4のほうはこのような少し大きめのファンのついたケースに入れていて，この時期CPUの温度は普通の使用時で30℃台前半です．

届いたRaspberry Pi 5 Model B (RPi5) について，ソフトウエアコンパチだろうとこれまでRPi4で構築して動かしてきた環境をそのまま試しました．

最初はmicroSDカードに普通にインストールしたRaspberry Pi OSです．デスクトップはdefaultのPIXELです．これは全く問題なく動きました．

つぎに，USB接続のSSDにインストールしてあるRaspberry Pi OSを試しました．こちらはデスクトップをKDE Plasmaにしています．CUIは起動しますが，sddmが立ち上がりません．CUIでコンソールにログインして，sddmを再起動したりしましたがだめです．xdmが使えるかどうか後で試してみます．

さらに，Manjaro ARM64も試しました．こちらはmicroSDに/bootを書き込んであり，ルートドライブはSSDのパーティションを使っています．こちらはブートさえしてくれませんでした．どうも使用しているモニターの省エネ機能が災いして，起動時のメッセージがうまい具合に表示されないのですが，何回か試して表示されました．

中程に，

The installed operating system (OS) does not indicate support for Raspberry Pi 5

とあり，やはりKernelやfirmwareがRPi5に対応していないようです．いちおうこのメッセージに示された選択肢に従い，config.txtに，

os_check=0

を書き込んでみましたが，ブートしませんでした．

まとめ

2024年1月6日(土)現在，Raspberry Pi 5 Model Bで動作確認した結果は以下のとおりです．

動く

• Paspberry Pi OS + PIXEL (defaultのGUI)

動かない

• Raspberry Pi OS + KDE Plasma Desktop
• Manjaro ARM64 (KDE Plasma Desktop)

Raspberry Pi OSの方は，CUIは動きますがKDE Plasma Desktop標準のsddmが機能しません．xdmに差し替えてもNGでした．

Manjaro ARM64はCUIがブートしないので，他のdesktopを使用しても動く可能性は低いです．

年末にShenzhenから発送されすぐに成田に着いたと思いますが，税関が休みで1月3日まで留め置かれていたようです．昨日(4日)こちらの配送業者に渡したとオンラインで確認しましたが，早くも今日届きました．AliExpressのアプリの到着見込みでは1月7〜11日となっていました．

早速ヒートシンクなどをつけてケースに組み込んで，Raspberry Pi 4 Model Bと入れ替えてみました．まだ技適は取れてないと思うので有線LAN接続です．

速いです．というか，日本語workstationとして実用的に使うにはこのくらいの速度がないと不十分かもしれません．