ラズパイで作る自宅WEBサーバ構築
第17回 サーバ・リプレイス 2021.03.15
YouTube でも紹介しています。画像をクリックすると再生できます。
今年にはいって、大きめのシステム開発依頼が続いているので、この機に自宅サーバ環境も強化することにしました。
内容としては、
1.Raspberry Pi 3 model B+ 外付けのハードディスクをSSDに換装して、消費電力を抑えシステムの安定化と設置スペースを削減します。
2.中古で購入した無停電安定化電源を新品機種へ置き換えます。
■SSDへの換装
★X850 mSATA SSD storage board
X850 V3.1 mSATA SSD storage board
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A Raspberry Pi board(Pi 3B+, 3B, 2B, B+)
The Raspberry Pi Power Supply
X850 V3.1 では、SSDをボードの背面、ラズベリーパイとは反対側に接続する仕様になっています。
★EMC（電磁両立性）の問題
現時点の大手通販サイトでは、X850 V3.0の販売が多く、このバージョンでは、SSDはボードの上部に配置されます。
X850 V3.0 raspberrypi msata ssd storage board
EMC (Electro-Magnetic Compatibility / 電磁両立性)
電磁両立性。EMCには二つの側面がある。
一つは、電気を動力とする機器が、自身の発する電磁波によってほかの機器の動作や人体に影響を与えないこと（エミッション）。
もう一つは、機器自身が、周りで発生する電磁波によって動作に影響を受けないようにすること（イミュニティ）。
これら二つの側面において一定の性能を確保することをいう。
Ref. HITACHI - 用語解説
、
X850 V3.0 では、SSDはラズベリーパイとボードに挟まれた形になります。
SAMSUNG SSDを使用している場合に、RaspberryPi WIFI信号が影響を受ける可能性があります。
★X850 V3.1での改善点
X850 V3.1 mSATA SSD storage board
X850 V3.1 では、EMCについて、PCBボードの下にmSATA SSDを配置することにより、この問題は解消されています。
★mSATA SSD
Transcend mSATA SSD 256GB SATA-III 6Gb/s DDR3キャッシュ搭載 3D TLC 採用 TS256GMSA230S
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WEBサーバではこの容量は必要ないのですが、別のファイルサーバで使用するサイズに合わせて、256GBを選びました。
本番サーバ故障時用の待機サーバ(Raspberry Pi 3 model B+)に取り付けてみました。
ラズベリーパイと一体型にしたことで、いままでUSBケーブルで接続していた外付けHDDがなくなり、省スペースになりました。
この待機サーバへ現行サーバの内容を映し込んで、差し替えます。
裏返すとこうなります。
■無停電安定化電源の交換
瞬間停電は、機器を破損する危険性が高いので、無停電安定化電源は必須です。
余談になりますが、ラズベリーパイは消費電力が少なく、停電時でも４時間程度は安定化電源からの供給で稼働することが可能なため、
いままで、シャットダウン機能を使ってわざわざサーバーを停止させたことはありません。
システム管理者の多くは、稼働しているサーバーを停止させるような状況の変化は好まないと思います。
本番サーバのライブラリー更新は危険なので、よほどのことがない限り行わないのですが、
そうした場合に再起動のタイミングでライブラリー依存性不一致によりシステムが動かないという悪夢はみたくありません。
★オムロン POWLI BW55T [UPS 常時商用(正弦波)/550VA/340W/縦型]
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| 運転方式： | 常時商用給電方式(オフライン方式) |
定格入力電圧： | AC100V |
定格入力周波数： | 50/60Hz±4Hz |
出力相数： | 単相2線(アース付) |
出力コンセント数(バックアップ)： | 4 |
消費電力(通常/最大)： | 10W/20W |
最大出力容量(W)： | 340W |
最大出力容量(VA)： | 550VA |
バッテリ容量（V/Ah）： | DC12V／7.8Ah |
バックアップ時間(フル負荷時)： | 4分 |
バッテリ動作時出力電圧： | 100V |
バッテリ動作時出力周波数： | 50/60Hz±0.1Hz |
バッテリ動作時出力波形： | 正弦波 |
バッテリへの切り替え時間： | 10msec以内 |
充電時間： | 12 |
本体サイズ(H×W×D)： | 165×90×291(H×W×Dmm) |
本体重量： | 約4.5kg |
負荷のレベルが一見でわかるので便利です。
いままで使用していた中古のOMRON BY50FW です(500VA／300W)。
横置きタイプでしたので、すごく場所を専有してしまい、これを縦にして使用すると高さがかなりあります。
状態表示は文字表示のみなので、負荷の度合いがわかりません。
■ACアダプター 5V/3.0A
ACアダプターも電力を安定して供給するための重要な要素です。慎重に選びましょう。
ラズパイ3Bおよび3B+に最適なACアダプター 5V/3.0A USB Micro-Bコネクタ出力
入力規格: 100～240V(AC)50/60Hz両対応 0.4A(最大)
出力規格: 5V(DC)MAX 3A
コネクタ: USB Micro-B
ケーブル長: 1 m
平均故障間隔: 10万時間(最小)
PSE、RoHS指令 準拠
SWITCH SCIENCE
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USB Micro-Bコネクタが付いたケーブルが直結されています。Raspberry Pi 3（Model BおよびB+）で使えます。
ケーブルの抵抗も電圧降下の原因になるので、長さは少し短めの1 mです。
また、3Aの電流を考慮して、導体の太いケーブルになっています。
アダプターを無停電電源装置の出力コンセントに挿した際に、ケーブルは電源装置から真っ直ぐ後ろに延びるので、配線の際にきれいに纏めることができます。
サーバ用途であれば、頻繁な電源のON/OFFはないので、スイッチのような余計な接点、アダプタ・ケーブル分離型の接続端子のある製品は避けましょう。
参考として下記はSWITCH SCIENCE社のACアダプター比較資料です。
CPU使用率0 %の状態からベンチマーク（SysBench 4スレッド）を実行しCPU使用率100 %になった状態の電源電圧の様子です。電源電圧はGPIOの5Vピンにオシロスコープを接続して記録しています。
緑線が本製品です。CPU使用率100 %の状態でも電圧が大きく下がりません。青のUSB ACアダプター 5V/2.0Aでは電圧が下がりすぎ、Raspberry Pi 3 Model Bが処理能力を落として電圧低下を抑えようとしている様子が確認できます。
次回はシステム移行作業を行います。
■参考文献
・X850 - Geekworm
・OMRON BW55T
・SWITCH SCIENCE - ACアダプター 5V/3.0A
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Raspberry Pi（ラズベリー パイ）は、ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ。イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されている。
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