构建一个网络存储设备

来认识一下 Pi NAS 吧，这是一款由 Raspberry Pi 5 与 Waveshare 的 PCIe 到 4 通道 NVMe 板组合而成的 DIY 便携式网络存储设备。

这种紧凑的配置小巧轻便，几乎可以安装在任何地方，而且携带起来也非常方便。我们在树莓派 5 上运行的是 Debian 系统作为主操作系统，而为了实现网络存储功能，我们在 Debian 系统之上安装了 CasaOS 系统。借助 CasaOS，本地网络中的任何设备都可以通过简洁且用户友好的界面访问存储在 NVMe 硬盘上的所有文件。

得益于威莎仕公司的 PCIe 四通道 NVMe 板卡，这台 Pi 能够支持多达四个 NVMe 固态硬盘。

目前，我们新增了一块 500GB 的 NVMe 固态硬盘，用于存储撰写文章时所用的所有图片和视频片段。这使得我们的工作流程更加顺畅;我们可以将存储网络设备中的媒体文件立即传输到任何设备上。

这种配置还可以用于许多其他用途：比如本地电影服务器、音乐库、ROM 桥接器或者专门用于特定任务的存储节点。而且由于它由树莓派供电，整体成本远低于传统的网络附加存储设备。这使得它非常适合轻量级、专用的存储需求，无需依赖笨重且昂贵的全尺寸网络附加存储系统。

这篇文章涵盖了这款 Pi NAS 的整个组装过程，所以让我们从组装开始吧。

所需材料

以下是我们在该项目中所使用的材料：

•树莓派 5 - 4GB 版本

•Waveshare's 4 CH NVME board

•冰柜冷却器

•M2 螺钉

•3D 打印部件

•M.2 一代 500GB SSD(使用的是来自克瑞西尔公司的产品，由于人工智能技术的出现，该公司已不再生产此款产品)

RASPBERRY PI

对于这个 NAS 项目，我使用的是 Raspberry Pi 5 型号的 4GB 内存版本。该型号的内存容量足以支持流畅的文件处理、后台服务以及运行 CasaOS，且不会出现任何性能问题。

我所使用的 Pi 5 设备没有内置 eMMC 存储模块，因此操作系统直接安装在 NVMe 固态硬盘上，利用 Pi 的 PCIe 接口来实现更快的启动时间和整体响应速度。

对于操作系统，我安装了 Debian 12 系统，它为运行 CasaOS 并管理网络存储任务提供了稳定且轻量的基础。与传统的 microSD 设备相比，搭配 NVMe 存储后，该系统运行起来明显更加迅速。

覆盆子派用冰块冷却器(适用于 5 号模具)

ICE 冷却器是一种主动式散热解决方案，旨在确保 Pi 5 强大的新硬件能在安全的温度范围内正常运行。它结合了金属散热器和一个小型高速风扇，该风扇能够将热量从中央处理器、图形处理器和内存芯片处吸走。与常规散热器或被动式散热相比，ICE 冷却器的散热性能要出色得多，尤其是在 Pi 承受高负载任务时——比如运行 NVMe 存储、托管网络附加存储系统或者进行持续的文件传输。

ICE 冷却器套件包含了将 Raspberry Pi 5 正确冷却所需的全部部件。在包装盒内，您会得到一个散热器组件、一个 40 毫米×40 毫米的 RGB 风扇、M2.5 型 PCB 支撑脚、固定金属支架、硅胶散热垫以及一套用于安装的螺栓。

我们按照附带的说明完成了散热器的组装，并将其用金属固定支架安装在了 Raspberry Pi 5 上。RGB 风扇直接连接到 Pi 内置的风扇接口，使得安装过程既简单又干净。

安装了 ICE 冷却器后，Raspberry Pi 5 现在能够以更高的性能水平运行，而无需担心过热问题。该冷却器能够有效地将热量从 CPU 上带走，有助于在进行诸如文件传输或 NAS 操作等高负载工作时避免出现性能下降的情况。

这款风扇的印刷电路板上还内置了 RGB 灯。由于风扇外壳采用透明材料制成，因此在运转时整个风扇都会亮起。这为整个设备增添了一种低调的游戏风格美感，使这个网络存储设备在保持功能性的同时，也更具视觉吸引力。

用于树莓派的 PCIe 至 4 通道 NVME 板卡

为了将我们的 Raspberry Pi 5 转变为一个真正的网络附加存储设备，我们需要一个能够利用 Pi 的 PCIe 扩展接口并允许我们添加 NVMe 存储的扩展板。

官方推出的 Raspberry Pi M.2 适配器确实提供了 M-Key 插槽，可用于连接单块 NVMe 固态硬盘，但对于网络存储系统而言，仅一个硬盘是远远不够的。

我们希望使用多块固态硬盘以获得更大的存储容量、更强的灵活性以及未来扩展的能力。因此，我们选择了 Waveshare 的 PCIe 至 4 通道 NVMe 板，这是一款功能更强大的适配器，是专门为 Raspberry Pi 5 设计的。

这块板子直接与树莓派的 16 脚 PCIe 接口相连，并支持多达四个 M.2 NVMe SSD，其尺寸包括 2230、2242、2260 和 2280 等类型，全部以 PCIe Gen2 ×1 的模式运行。

这款板子的最大优势之一在于它还支持 NVMe 启动，使得 Pi 5 能够直接从 NVMe 固态硬盘而非 microSD 卡启动操作系统，从而极大地提高了速度和可靠性。

该板配备了实用的内置指示灯，能够显示电源状态和驱动活动情况，而且它还能为 Raspberry Pi 5 本身提供电力，从而减少线缆的混乱。

凭借这些综合特性——多驱动器支持、NVMe 启动功能、广泛的 SSD 尺寸兼容性以及出色的电源处理能力——瓦什共享 4 通道 NVMe 适配器成为了构建强大、紧凑且经济实惠的 Raspberry Pi 网络存储设备的理想核心组件。

波形共享服务

特别感谢威莎仕公司为本项目提供了所需的硬件。包括 PCIe 到 4 通道 NVMe 适配板及配套配件在内的这些产品均作为测试和评估的样机提供。

威莎瑞是一家全球领先的电子元件、模块及开发工具供应商，其产品广泛应用于机器人技术、物联网、自动化、教育等领域。该公司注重品质、可靠性以及持续创新，因此赢得了全球工程师、设计师、爱好者和制造者的信任。

他们丰富的产品系列涵盖了显示器、HAT 设备、扩展板以及嵌入式模块等，这使得他们成为专业构建和 DIY 项目用户的首选之选。

威莎仕公司并未参与该项目的建设过程、配置工作、测试方法以及所分享的测试结果。所有观点、性能说明以及结论均完全出自我个人之手。

CASA OS

为了给 Pi NAS 提供动力，我选择了 Debian 12 作为基础操作系统，并在其基础上叠加了 CasaOS，这是一个专为个人云存储和家庭服务器环境设计的轻量级且直观的平台。CasaOS 通过提供简洁的基于网络的界面以及一键式安装功能(例如用于 Plex、Jellyfin 和 Nextcloud 等流行的 Docker 应用程序)，简化了 NAS 管理过程。

它是开源的，安装简便，非常适合那些希望拥有强大功能但又不想面对传统网络存储系统复杂性问题的用户。CasaOS 支持共享文件夹、远程访问以及优雅的文件管理功能，它能将任何基于 Linux 的设备转变为一个功能多样且用户友好的存储中心。

設置卡萨操作系統

安装 CASA 操作系统是一个极其简单便捷的过程。

•首先，我们执行以下命令来更新系统并确保我们的操作系统是最新的。

•接下来，我们会安装一些依赖项，比如 curl 以及其他必要的工具，如果这些工具尚未安装的话。

•接下来，我们开始执行安装脚本：CasaOS 提供了一个简洁的一行命令式的安装脚本。

安装完 CasaOS 后，我们可以通过网络浏览器使用安装程序提供的 IP 地址来访问它。

我们在与我们的 Debian 服务器处于同一网络连接的任何设备上打开浏览器，并使用安装时提供的 IP 地址进行操作。

我们按照屏幕上显示的说明完成初始设置，并创建了我们的 CasaOS 账户。

按照上述步骤操作后，CasaOS 已成功安装在我们的 Pi NAS 系统上;现在我们只需单击一下即可使用应用商店来探索并安装一系列自主托管的应用程序，通过文件浏览器轻松管理我们的文件，并通过内置的图标实时监控系统资源。

3D 模型

我们通过在 Fusion 360 软件中构建模型来启动这个项目。我们首先要做的是导入 Raspberry Pi 5、ICE 冷却器和 Waveshare NVMe 板的 3D 模型。我们已经有了 Raspberry Pi 5 的 3D 模型，所以这部分比较简单。ICE 冷却器的 3D 模型可以在 GrabCAD 上获取，所以我们从那里下载了它。

然而，NVMe 板的 3D CAD 模型无法获取，这使得事情变得棘手起来。在游标卡尺的帮助下，并凭借一些耐心，我们手动创建了 Waveshare 板的 3D 模型。

我们将冰柜放置在树莓派上，然后将两者与 NVMe 板结合在一起。围绕这些组件，我们设计了一个外壳。这个外壳有两个主要用途：首先，它起到支架的作用，使组件保持 90 度的角度;其次，在冰柜风扇前方有一个类似漏斗或管道的部件。

这个管道用于引导气流;空气从前方吸入，并通过散热器一侧排出。

我们还设计了两个位于底部的固定装置。这些固定装置起到了支撑作用，使整个外壳能略微高出地面，类似于设备上的橡胶支脚。

外壳和支架的 3D 网格文件已成功导出。外壳是使用橙色超塑材料进行打印的，而支架则是用黑色超塑材料打印的。

NAS车身组装

在进行车身组装的过程中，我们首先将两个固定部件安装在外壳底部，使用 M2 螺丝固定，每个部件使用两颗螺丝。

接下来，我们将 NVMe 板的安装孔与机箱的安装孔对齐，然后用两颗 M2 螺丝将它们固定在一起。

完成此操作后，组装过程便告结束，我们的 Pi NAS 系统也已准备就绪。

结果

要开始使用这个网络存储设备(NAS)，我们先将键盘和鼠标连接到树莓派 5 号机上，然后用一个 12 伏 4 安培的适配器为 NVMe 板供电，并配备了一台显示器用于初始设置。在进入 Debian 环境后，系统就完全能够正常运行了。实际上，一旦所有配置都完成，你甚至都不需要键盘、鼠标或显示器——只要开启系统电源就足够了。CasaOS 会自动在后台启动，使用我们的登录凭证，我们可以在本地网络中的任何设备上访问这个 NAS。

一旦连接成功，我们就能够访问 NVMe 固态硬盘中存储的所有数据，包括照片、视频、重要的工作文件，甚至还有我多年来收集的一系列复古游戏的原始程序代码。

这种网络附加存储(NAS)设置的主要理念在于创建一个中央存储系统，使我能够方便地访问旧项目文件，而无需在分散的驱动器中进行搜索。

在此次概念验证中，我使用的是一个 500GB 的 NVMe 固态硬盘，但我已经订购了一个 1TB 的固态硬盘，一旦项目规模扩大，我就会立即安装它。目前我的存储空间并不充足，但我正在逐步扩充硬件配置。

这次构建最出色的地方在于它解决了我之前面临的一个重大不便。我的项目文件、视频和媒体都存储在单独的外部 SSD 上，每当需要某项内容时，我都需要手动将其插入设备，然后查找文件并进行传输。而有了 Pi NAS，整个过程现在变得非常流畅;所有内容都存于网络中，可以从任何设备即时访问，无需进行任何插拔操作。

本文编译自hackster.io