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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 amazon
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 amazon

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]
amazon


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 amazon
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

【深層学習関連】
20.11.21 深層学習 第1回環境整備
20.12.19 深層学習 第2回マルコフ連鎖・自動歌詞生成
21.01.02 深層学習 第3回コード進行解析

【画像処理関連】

20.05.28 画像処理 第1回トイカメラ
20.06.09 画像処理 第2回カメラモジュール制御
20.06.28 画像処理 第3回リアルタイムクロック
20.07.08 画像処理 第4回電源回路
20.10.27 画像処理 第5回自作デジカメ初号機完成
20.11.10 画像処理 第6回ドーナツデジカメ
【音楽関連】

20.01.05 第1回 abcjs 楽譜作成・演奏スクリプト
20.01.09 I2S通信によるハイレゾ音源再生
20.01.18 MIDI再生:FM音源YMF825+Arduino編
20.01.24 FM音源YMF825+micro:bit編
20.02.13 Piano Hat & Rosegarden
20.06.22 波形処理 第1回 音の波と三角関数
20.07.22 波形処理 第2回 平均律と純正律
20.08.26 波形処理 第3回 黒鍵と白鍵
21.01.02 深層学習 第3回 コード進行解析
21.01.16 波形処理 第4回 コード演奏
【WEBサイト構築関連】

19.10.15 第1回 前準備
19.10.20 第2回 Ubuntu Server インストール
19.10.27 第3回 Ubuntu Server 詳細設定
19.10.28 番外編 無線LAN接続設定
19.11.02 第4回 Apache WEBサーバ設定
19.11.05 第5回 PHP 設定
19.11.10 第6回 MySQL 設定
19.11.11 第7回 DNS (bind) 設定
19.11.16 第8回 メールサーバ(Postfix)設定・前編
19.11.21 第9回 メールサーバ(Postfix)設定・後編
19.11.24 第10回 ファイアウォール(iptables) 設定
19.11.25 第11回 crontab 設定
19.12.01 第12回 運用準備
19.12.03 第13回 Windowsパソコンに開発環境を作る
19.12.05 第14回 WEBサーバー公開
19.12.10 第15回 動的サイト制作
19.12.11 第16回 簡単なアクセスカウンターを作る
20.03.04 TTGO-Camera による定点観測・WEB公開
21.03.15 第17回 サーバ・リプレイス
21.03.27 第18回 システム移行
【開発環境関連】

19.12.19 Raspbian Stretch LITE インストール
19.12.19 ファイル共有 dokany + Win-sshfs
19.12.26 Arduino開発環境構築 PlatformIO
20.02.04 電子組版 upLaTeX
21.04.13 GPIO拡張
21.04.14 無線LAN動的切替え
【SNS関連】

20.03.18 テキスト読み上げ gTTS
20.04.24 Twitter-LINE連携によるビジネス活用
20.05.19 テキスト読み上げ AquesTalk pico LSI
21.02.27 TweLite Neural Network 第1回環境設定
【周辺機器関連】

20.01.01 1280x800 HDMI MONITOR
20.01.12 micro:bitをコマンドラインで使う
20.02.04 サーマルプリンタを使う
20.03.27 M5Stackキーボードを利用する
20.06.29 液晶キャラクターディスプレイLCD1602A
20.08.03 Seeeduino XIAO
20.08.09 LGT8F328P - Arduino clone
20.09.18 電流計測モジュール INA219
21.02.09 Raspberry Pi Pico 開発環境構築
21.03.06 疑似コンソール
21.03.20 Raspberry Pi Pico 突入電流制御
21.04.04 Raspberry Pi Pico Explorer Base
【その他】

19.12.13 モバイルバッテリーによる瞬間停電対策
20.04.10 電卓を制御して数字を表示する
20.05.06 箱庭回路 蓄電&昇圧回路
20.09.04 箱庭回路 センサーライト
20.09.29 シガーライターIC s090c
20.10.13 自動給水装置 LM393+NE555
20.12.05 FM放送受信 TEA5767
21.01.30 DVD Player LED
21.02.16 癒しの電子回路

 ニーア オートマタ PLAY ARTS改 <ヨルハ 二号 B型 DX版> PVC製 塗装済み可動フィギュア
「NieR:Automata」より、ヨルハ二号B型こと2BがPLAY ARTS改に新たに登場! 高級感の感じられるコスチュームや髪の質感、洗練されたボディバランス、細かなデティールに至るまでこだわり抜かれた逸品。 DX版には通常版のラインナップに加え2Bの随行支援ユニット ポッド042などをはじめ“純白の美しい太刀"白の約定やエフェクトパーツ、自爆モードを再現できる換装用ボディパーツ、シーンに合わせて変えられる顔パーツ2種も付属する豪華な仕様に。 作中のあらゆるシーンを再現することが可能なファン必見の一品となっている。
Interface 2021年5月号
~ 5G時代のコモンセンス ! 旬の信号処理をパソコンでマスタ ! ~
☆特 集 [ザ・新人研修]Pythonで無線信号処理
☆特 設: ソフトウェア・ラジオで合点 ! 無線通信[変復調]技術
☆新連載: IoT定番プロトコルMQTT: IoTに向く理由

ラズパイマガジン2021年春号
モーターやLED、小型ディスプレイ、スイッチなど、多様な電子パーツ450種を一挙に紹介します。 特性や価格の一覧表を用意したので、用途に合った適切な製品を選べます。
トランジスタ技術 2021年4月号
☆特集~ホビーも実践も軽快・即開発のA-D内蔵ワンチップ~
「AVRでサクッとマイコン開発」
日経Linux 2021年3月号
【特集 1】まる分かり50ステップ Linux 超入門
【特集 2】あなたのワガママかなえます! WindowsのアプリをLinuxで使いたい
【特集 3】公衆Wi-Fiは危険がいっぱい!? パスワードの盗聴を実験してみた
【特集 4】キーボード一体型の新モデル Raspberry Pi 400を検証
【特集 5】ラズパイで楽しむLinuxライフ オンラインのドキュメント編集をNextcloudとCollabora Onlineで実現

15Stepで踏破 自然言語処理アプリケーション開発入門
エンジニアの実務に役立つ知識に絞り、独自に15の学習ステップを体系化しました。 数値計算にNumPy、形態素解析にMeCab、機械学習にscikit-learn、ディープラーニングに Keras等を使い、Pythonのコードを記述し動かしていきます。
プログラミング・ビットコイン ―ゼロからビットコインをプログラムする方法

Linuxサーバーがゼロから作れる本
このLinuxを使いこなす上で一番手っ取り早いのが自分でLinuxサーバーを構築してみることです。 WindowsやMacのパソコンしか使ったことが無い人でも理解できるよう、 しくみや手順の解説を丁寧にまとめ上げた、ゼロからのサーバー入門ガイドです。

Raspberry Pi 3 Model B V1.2 (日本製) 国内正規代理店品
【仕様概要】CPU:ARM 1.2GHz 4コア、GPU:2コア 3D・動画支援、RAM:1GB、ネットワーク:LAN/Wi-Fi/Bluetooth、インターフェース:USB/HDMI/オーディオ/GPIO(UART/I2C/I2S/SPI...)。

Arduino Nano
ATmega328搭載/ 動作電圧: 5V/ 入力電源電圧(推奨):7~12V/ デジタル入出力ピン: 14本/ PWMチャンネル: 6本/ アナログ入力チャンネル: 8本/ 直流電流(1ピン当り最大): 40 mA/ 直流電流(3.3Vピン、1ピン当り最大): 50 mA/ Flashメモリ: 32 KB (ATmega328) 内2KBはブートローダーで使用/ SRAM: 2 KB (ATmega328)/ EEPROM: 1 KB (ATmega328)/ Clock Speed: 16 MHz
逆引き PIC電子工作 やりたいこと事典
機能が豊富で、速度・アナログ制御・省電力性・コストの面でもアドバンテージをもつPICマイコン。そんなPICマイコンの使い方を、目的別にやりたいことから引ける、逆引きタイプのガイドブックです。
C言語による PICプログラミング大全
2002年に初版、2009年に第2版を発売した名著『C言語によるPICプログラミング入門』 が大幅リニューアルし「大全」として生まれ変わりました。 本書では、機能豊富なPIC16F1シリーズを使いこなすために、統合開発環境を MPLAB X IDEに、CコンパイラはMicrochip Technology社純正のXC8に、それぞれ変更しました。 C言語でPICマイコンのプログラミングを始めたい方から、最新のPICマイコンの機能をとことん使い倒したい方まで、必ず役に立つ1冊です。
PICと楽しむRaspberry Pi活用ガイドブック
「PICマイコン+Raspberry Pi3B」という組み合わせで、高機能な電子工作を簡単に実現し、電子工作を各段に高度化する方法について解説していきます。
ESP32&Arduino 電子工作 プログラミング入門
電子工作ファンに人気のマイコンArduino、そしてWiFiとBluetooth内蔵でネットワーク接続しやすいESP32。それらのマイコンでプログラムを組む際に使うのが「Arduino言語」です。
超特急Web接続!ESPマイコン・プログラム全集
IoT技術の回路とプログラムを解説しました. トランジスタ技術2016年9月号と2017年3月号の特集に 最新の情報を加筆して一冊に仕上げました. 回路とプログラムのサンプル資料として最適です. ラズベリー・パイやIchigoJamを連動させた例も紹介しています
M5Stack用カード型キーボードユニット
M5Stackにフル機能のQWERTY配列キーボードを実装できるユニットです。複数のボタンの組み合わせ(Sym + Key、Shift + Key、Fn + Key)や豊富なキーの値を出力することが可能です。
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本書はLinux操作に必要なコマンドを収録したポケットリファレンスです。機能別にコマンドを分類し、各コマンドページでは書式/使用例などをコンパクトにまとめています。またアルファベット順索引も用意しており、名前しかわからなくてもすぐに目的のコマンドを探すことができます。今回の改訂では仮想化、データベース、クラウド時代に対応したネットワークコマンドなどを追加しています。おもなLinuxディストリビューションのCentOS、Fedora、Debian GNU/Linux、Ubuntuに対応し、初心者から上級者まで必携の1冊です。
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番のApache独学書を改訂しました! CentOS、Ubuntu、Windows、Mac OS Xに対応しています。できるPROシリーズは、実際の画面や詳細なイラスト、概念図などで構成。 はじめての方でも理解しやすくなっています。 インストール、アクセス制限、CGI、モジュール拡張、ログ管理など、基本的なことから実践的なことまでていねいに解説しています。
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PHPを利用したいすべての方必携の「PHPポケットリファレンス」最新版がついに登場! PHP 5/4による開発の際によく利用される機能を集約し、必要な知識を目的別、逆引きでまとめました。PHP5.3以降を対象とし、PHP4からある機能はPHP4でも利用できることがわかるようになっています。またオブジェクト指向型のAPI解説を大幅に強化。開発の現場には1冊置いておきたい書籍です。
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MySQLはさまざまなWebサービスの中核を担うデータベースです。本書はMySQLの基礎的な内容を中心に、日常的によく使うちょっとしたコマンドや、外部管理ツールとの連携など、MySQLの管理/運用にあたって便利な情報を素早く探し出すことができます。MySQL自体の操作、MySQL特有のコマンド、MySQL専用管理ツール、PHPからの操作など、MySQLを実際に使っているユーザーに役立つ内容となっています。
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電子メールの配送システムの中核を担うプログラム「MTA」(Message Transfer Agent)のひとつが、「Postfix」です。 この全容を記した本です。 すところなく解説していきます。
DNSがよくわかる教科書
本書では、DNSの仕組みから、ドメイン名のルール、主なリソースレコードの内容、コマンドによる動作確認、DNSの運用ノウハウ、DNSSECの基礎知識まで、順を追ってやさしく解説します。

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