Raspberry Pi 4にHDD2台をコンセント1つUSB端子1つで接続するには

ストレージ系のサーバを構築したいとき。

HDDやSSDを2台接続、1台にデータを入れて、2台目をバックアップ用に使用すると、メインのストレージが壊れてもデータの消失を防ぐことができます。

Raspberry Pi 4でそのような運用をするために。

USB端子1つ・コンセント1つで、2.5インチのHDDを2台接続する方法を記録しておこうと思います。


使用する機材

Raspberry Pi本体

USB3.0端子を持つRaspberry Pi 4を使用しました。

microSDカードは使用せず、接続するHDDから起動しています。

2.5インチHDD

ドライブの厚さは9.5mmのものを選択します。価格が下がってきたSSDを選択しても良さそうですね。

2.5インチHDDケース

HDDはこちらのケースを使用しています。

こちらのケースに5V 2AのACアダプタが梱包されていますが使用せず、USB電源とmicroBのUSBケーブルを使用しました。

USB電源

Raspbery Pi本体に3A、ストレージに2Aを想定して、25W以上の電源を選択しました。

Raspberry Pi用Type-Cケーブル

USB電源とRaspberry Piを接続する電源ケーブルになります。

HDD用microBケーブル

USB電源とHDDケースを接続する電源ケーブルになります。


電源が複数あると電位差が生まれて機器に悪影響

コンセントを2つ使用しない、明確な理由があります。

それは、複数のコンセントを使用すると、「同じ5V(ボルト)という電圧でも、複数の電源(ACアダプタ)を使うと、わずかに電圧が異なり、電位差が生まれるから」です。

Raspberry Pi用に電源(ACアダプタ)を1つ、HDD用に別の電源を1つ使うと、実は必ず電圧の違いが生じます。

具体的には、たとえばRaspberry Piが5.01V、HDDが4.98Vという場合があります。これをケーブルで接続すると、0.03Vの電位差が生じます。その結果、電圧の高い方から低い方へわずかに電流が流れてしまうため、HDD側の電源に負荷がかかってしまいます。

結果として、動作に悪影響を及ぼしたり、電源や機器の寿命を縮める事になります。

よって、電源は1つにまとめたほうが、電位差がないフラットな状態になり、機器への負担を減らす事ができる、という理由に基づいています。


HDDケースの組み立て

HDDケースにはドライバーが梱包されていますので、工具は不要です。

HDDを2台セットして、外側のアルミケースにはめ込んで、ネジを2箇所締めます。ケースの前面は、左からUSB microBタイプの電源端子、Raspberry Piに接続するUSB 3.0端子、モード設定用のスイッチ、リセットスイッチが並んでいます。

モード設定は、JBODを選択しました。接続したHDD2台は、それぞれ/dev/sdaと/dev/sdbとして認識されます。

全体的な配線はこのような感じになります。左上のカラフルなケーブルはシリアルコンソールです。


HDDから起動する場合

HDDから64ビット版のUbuntu 20.04.1 LTSを起動する手順は次の記事になります。


2台のドライブが正しく使用できるか確認

/dev/sda1にOSをインストールして実際にHDDから起動してみました。このような感じで、問題なく/dev/sda1から起動しました。

2台目の/dev/sdbも正しく認識されています。

/dev/sdbにLinuxパーティションを作成してみました。このような感じで、fdiskコマンドで/dev/sdb1パーティションを作成、mkfs.ext4コマンドでフォーマット後、fsckコマンドでパーティションをチェックしました。

ただ、1つ気になる点があります。


Partition does not start on physical sector boundaryの修正

/dev/sdbは2TBのHDDを接続しましたが、普通にパーティションを作成した場合、「Partition 1 does not start on physical sector boundary.」という警告が表示されます。

おそらく、パーティションの開始位置が、セクターの境界に合っていないためだと思います。

次のコマンドで修正しました。

sudo fdsik /dev/sdb
xでエクスパートモード
bで境界選択
8を入力
rでエクスパートモード終了
wで書き込み

これで警告が表示されなくなりました。


このような感じで、Raspberry Pi 4にHDDを2台接続してみました。

使用するUSB端子は1つ、使用するコンセントも1つで済みます。

1台目のドライブから、64ビット版Ubuntu 20.04.1 LTSを起動することができました。

2台目のドライブは、夜間のデータバックアップに使用する予定です。autofsを使用すれば、昼間はアンマウント=HDDが回転しないモードで使用できますので、ストレージの寿命を伸ばす事ができます。

さて。今使用しているIntel NUCのNextcloudサーバが壊れた場合は、Raspberry PiでNextcloudサーバを構築する準備ができました。

またはPodmanで各種サーバを構築するのも良い感じです。

応用範囲は広そうです。宜しければお試し下さい。

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