Бюджетный домашний сервер на OrangePi 4 Pro. На что способен этот SBC?

Друзья, всем привет! Представляю вашему вниманию первую часть обзора на одноплатные компьютеры Orange Pi (SBC) и их использование в качестве домашнего сервера, в том числе — ядра умного дома. В данном обзоре мы познакомимся с Orange Pi 4 Pro — достаточно интересной моделью на Allwinner A733, которая содержит в себе 2 ядра Cortex-A76 и 6 ядер Cortex-A55. Данное решение интересно, прежде всего, соотношением производительности к своей весьма привлекательной цене. В обзоре мы попытаемся понять, стоит ли рассматривать данный ARM SBC в качестве сервера и хорошая ли это альтернатива решениям на архитектуре x86-64. Приглашаю ↓

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

• Процессор (SoC): Allwinner A733
• Центральный процессор (CPU): 8 ядер (2 производительных ядра Cortex-A76 + 6 энергоэффективных ядер Cortex-A55), максимальная тактовая частота 2.0 ГГц
• Графический ускоритель (GPU): Imagination BXM-4-64
• Нейропроцессор (NPU): 3 TOPS @ INT8, поддерживает смешанную точность INT8/INT16/FP16/BF16
• Микроконтроллер (MCU): Сопроцессор RISC-V E902 (200 МГц)
• Контроллер питания (PMIC): AXP318
• Оперативная память: Поддержка до 16 ГБ LPDDR5
• Накопители и расширение памяти:
• Слот для съёмного модуля eMMC (доступны варианты на 16 ГБ / 32 ГБ / 64 ГБ / 128 ГБ)
• Посадочное место под чип SPI Flash (128 Мбит или 256 Мбит)
• Разъём M.2 M-Key (интерфейс PCIe 3.0, поддержка быстрых NVMe SSD-накопителей)
• Поддержка модулей UFS (на плату можно установить либо модуль eMMC, либо UFS на выбор)
• Слот для карт памяти MicroSD (TF) емкостью до 128 ГБ
• Беспроводные интерфейсы: Встроенный Wi-Fi 6 и Bluetooth 5.4 (с поддержкой BLE)
• Сетевой интерфейс (Ethernet): Гигабитный порт (встроенный чип PHY: YT8531CA), реализована поддержка питания по сетевому кабелю (PoE)
• Вывод видео (Дисплей):
• 1 порт HDMI 2.0 с поддержкой вывода изображения до 4K при 60 Гц
• 1 интерфейс MIPI DSI (4 линии) для подключения дисплеев
• Подключение камер:
• 1 интерфейс MIPI CSI (2 линии)
• 1 интерфейс MIPI CSI (4 линии)
• Интерфейсы USB:
• 1 высокоскоростной порт USB 3.0 Host (работающий по факту как USB 3.2 Gen 2)
• 3 порта USB 2.0 Host
• Аудиовозможности: Аудиоразъём 3.5 мм (комбинированный, поддерживает вход и выход), разъём для одного динамика, разъём для одного микрофона
• Управляющие кнопки: 1 кнопка BOOT (для прошивки), 1 кнопка сброса (Reset), 1 кнопка питания (Power)
• Часы реального времени (RTC): 2-контактный разъём для резервной батарейки
• Интерфейс расширения (GPIO): 40-контактная гребенка (40PIN) с поддержкой различных функций, включая GPIO, UART, I²C, SPI и PWM
• Питание платы: Разъём Type-C, постоянный ток 5В / 3А
• Физические размеры: 89 x 56 мм
• Вес устройства: 58 г

РАСПАКОВКА И ВНЕШНИЙ ВИД:

Поставляется устройство в антистатическом пакете, помещённом в защитный пластиковый бокс и обёрнутом в картонную обложку. В целом упаковка производит очень приятное впечатление. Компьютер выполнен в привычном для своей категории, достаточно консервативном дизайне. Будучи очень компактным, он в то же время предлагает большое количество портов: Ethernet RJ45, четыре USB (из которых всего один — высокоскоростной, заявленный производителем как USB 3.0), полноразмерный HDMI, 3.5-мм аудиоразъём, 40-пиновую «гребенку» для модулей расширения, слот для карт памяти MicroSD, а также порт M.2 M-key (NVMe PCIe 3.0).

В базовой комплектации SBC отсутствует встроенная eMMC-память, однако в случае необходимости модуль можно докупить и установить в соответствующий разъём на обратной стороне платы. Вообще, такое решение мне нравится. eMMC — это деталь, имеющая определенный ресурс износа. Если она выйдет из строя, не придется идти в мастерскую и заниматься перепайкой: достаточно просто заменить модуль.

Также под систему можно использовать либо MicroSD-карту, либо NVMe-диск (с установкой загрузчика в SPI-модуль). Как именно это делается — производитель достаточно подробно и с иллюстрациями описывает в инструкции.

Часть инструкции, в которой описан процесс установки системы на NVMe

ТЕСТИРОВАНИЕ:

Друзья, формат моего тестирования не претендует на лабораторное исследование, исчерпывающую демонстрацию всех возможностей (которые в Linux близки к бесконечности) или на роль универсальной инструкции. Я оцениваю продукт со своей прагматичной точки зрения, тестируя его в сценариях, актуальных и интересных лично для меня. При этом, безусловно, я стараюсь затронуть моменты, которые могут быть полезны широкому кругу читателей.

На официальном сайте можно найти подробные иллюстрированные инструкции на английском языке (учитывая, в какое технологическое время мы живем, не думаю, что это станет проблемой), а также ссылки на образы операционных систем. Несмотря на то, что в меню загрузки опубликовано 6 пунктов, эта «плашка» является универсальной, и не за каждой строчкой скрываются готовые сборки. Конкретно для данной модели доступны:

• Debian: 11 и 12 версии с ядром 5.15.147.7 (доступны как серверная версия, так и с графической оболочкой XFCE).
• Ubuntu: 22.04 с ядром 5.15.147.7 (также серверная и с GUI XFCE).
• Android: 13 (обычная версия и вариант для LCD-дисплеев, подключаемых к разъёму MIPI DSI).

ANDROID

По правде говоря, у меня нет цели детально на нем останавливаться, так как это достаточно нишевая история, рассчитанная скорее на разработчиков. Но учитывая, что такая возможность заявлена, я решил поставить систему с единственной целью — проверить аппаратное декодирование видео силами графики Imagination BXM-4-64. У Rockchip с этим не всегда всё гладко, а у Allwinner и подавно.

Устанавливается Android на флешку с помощью фирменного софта с официального сайта, так как требуется особая разметка разделов. На 4PDA есть русифицированная версия этой программы (на официальном сайте она доступна только на китайском), но благодаря пошаговой иллюстрированной инструкции процесс не вызывает сложностей.

Нас встречает стандартная планшетная версия Android.

Поддержку кодека AV1 приложение SmartTube ожидаемо не предложило, так как его аппаратного декодера в графическом чипе Imagination BXM-4-64 попросту нет. Будем тестировать народный 4K 60 FPS VP9. 

Результатом я был приятно удивлен. Проигрывание SDR-видео не дало дропов вообще. На HDR-контенте пропуски кадров появились, но не критичные — порядка 143 кадров за минуту. Когда я тестировал Kickpi K7 на базе Rockchip RK3576, там результат был куда скромнее. От Allwinner я ожидал в лучшем случае стабильные 1080p, но плата справилась достойно. На этом экспресс-обзор Android объявляю завершённым)

LINUX XFCE

Безусловно, вряд ли кто-то захочет на полном серьезе использовать подобное устройство в качестве основного десктопа. Но как дополнительная опция к серверу (возможность запустить браузер или легкий офис прямо на месте) — это может быть вполне актуально в ряде сценариев.

Ставится система проще некуда. Нужно лишь через Balena Etcher накатить скачанный образ на MicroSD, вставить карточку в одноплатник и подать питание. В случае с опциональными eMMC или NVMe придется воспользоваться дополнительным софтом и инструкцией с официального сайта.

Интерфейс XFCE «из коробки» выглядит довольно аскетично, но при желании легко кастомизируется.

Аппаратного декодирования видео в браузере нет, и это было абсолютно ожидаемо.

Следовательно, даже в разрешении 720p на YouTube вас встретят сумасшедшие дропы кадров. Десктопный Linux на одноплатниках — история явно не про мультимедиа.

А вот обычный браузинг и работа с документами показали себя вполне неплохо — даже лучше, чем я ожидал. Никаких тормозов при скроллинге страниц, быстрое переключение между вкладками. Базовые офисные задачи в условных «Таблицах» или «Тексте» вполне работоспособны.

LINUX SERVER

Мы подошли к основной части тестирования. Для начала я хотел бы определить реальную производительность интерфейсов: Wi-Fi, Ethernet, шины PCIe, портов USB и MicroSD. Производитель в спецификациях скромно указывает просто «USB 3.0», но учитывая сегодняшнюю путаницу в классификациях, это мало о чем говорит.

Wi-Fi 6 (802.11ax) при максимальном уровне сигнала и пропускной способности канала в 600 Мбит/с показал реальную скорость около 378 Мбит/с. Результат предсказуемый, учитывая антенную схему 1x1 MIMO. Проводной Ethernet выдал честные 941 Мбит/с, что полностью соответствует заявленному гигабитному порту.

Что касается высокоскоростного USB — на борту распаян отличный порт, который хоть и назван «USB 3.0», на деле ведет себя как полноценный USB 3.2 Gen 2 с шикарной пропускной способностью. Напрасно производитель поскромничал в описаниях, умолчав о таких скоростях.

Тест карт памяти MicroSD показал: чтение — 67 МБ/с, запись — 61 МБ/с. Думаю, для плавной работы операционной системы на первое время таких скоростей будет вполне достаточно.

Тестирование скоростного USB-порта выжимает максимум из возможностей шины — около 1040 МБ/с. Средняя задержка при этом составила порядка 15.9 мс. Это подтверждает, что перед нами полноценные 10 Гбит/с.

Интерфейс PCIe оказался чуть скромнее USB по линейной скорости, выдав приличные ~700 МБ/с. Однако средняя задержка составила всего ~3.8 мс, что значительно ниже, чем у USB-подключения. На мой взгляд, развертывание системы на M.2 NVMe SSD — это самые идеальные условия для данной платы.

После запуска системы и выполнения стандартных команд:

sudo apt update & sudo apt upgrade -y

абсолютно ничего не сломалось и не слетело, стабильность операционной системы порадовала.

Следующий обзор будет больше ориентирован на практическую часть настройки. Чтобы не дублировать информацию, сейчас я расскажу в целом о возможностях, которые открываются в рамках концепции «домашнего сервера».

Поднимать сервер я буду на базе CasaOS. Многие при слове «сервер» представляют себе исключительно черный экран терминала со множеством непонятных строк кода. Но данная система предлагает совершенно иной опыт. Это удобная надстройка над Linux, которая объединяет в себе управление Docker-контейнерами, SMB-ресурсами и другими инструментами, упаковывая их в очень красивую и понятную графическую оболочку. Самое приятное — устанавливается вся эта красота всего одной командой в терминале.

После установки в браузере по IP-адресу нашего одноплатника открывается дружелюбный интерфейс с поддержкой множества языков, встроенным файловым менеджером и собственным «магазином приложений». В нем Docker-контейнеры можно ставить буквально как приложения на смартфон (правда, есть свои нюансы, о которых мы подробно поговорим в следующей части).

После подключения сторонних репозиториев в «магазине» становится доступно более 730 различных контейнеров, да и «из коробки» их предлагается немало — более 400. К примеру, вы можете развернуть:

Локальный менеджер 2FA-авторизаций (планирую изучить его подробнее, особенно в плане создания бэкапов).

Самохостинговую поваренную книгу.

Ваш личный «офис в браузере».

DLNA-сервер с собственной медиатекой.

Мощный комбайн: личное «облако» (при наличии «белого» IP или настроенного туннеля с VPS через роутер) со своим локальным мессенджером и хранилищем фото.

Собственный фотохостинг (визуально очень похож на Google Фото), причем с отличным мобильным приложением.

Сервер для синхронизации браузерных закладок, которым лично я пользуюсь уже очень давно.

Также отмечу отличную утилиту для любителей заметок в Obsidian. Синхронизация через их официальное облако платная, но с помощью специального Docker-контейнера и плагина для Obsidian локальное облачное сохранение становится абсолютно бесплатным.

В общем, возможности безграничны. И, конечно же, куда без классической связки умного дома во главе с Home Assistant.

А теперь перейдем к достаточно необычному бенчмарку. Компиляция проектов в ESPHome — это отличный стресс-тест, загружающий процессор на полные 100%. Запустим одновременную компиляцию трех проектов (для плат ESP32-C3, ESP8266 и микроконтроллера BK7231N) на Orange Pi и на мини-ПК с процессором Intel N95, после чего сравним время выполнения задач.

Без активного охлаждения температура процессора Orange Pi моментально улетела в космос, достигнув 92 °C. Хотя для ARM-архитектуры это не столь критично, я направил на плату обычный USB-вентилятор, после чего температура упала сразу на 34 градуса — до комфортных 58 °C. Это красноречиво свидетельствует о том, что при подобных нагрузках охлаждение плате объективно необходимо.

На AliExpress я видел подходящие акриловые корпуса в комплекте с кулером, термопрокладками и радиаторами — думаю, такая покупка точно не будет лишней. Единственный нюанс: выделенного разъёма для подключения вентилятора на самой плате нет. Придется подключать его напрямую к 5V-пинам GPIO-гребенки, из-за чего обороты будут фиксированными. Впрочем, отмечу, что при обычной «серверной» работе фоновая нагрузка на процессор редко превышает 30% лишь в кратковременных всплесках. 

Результаты компиляции проектов:

• Orange Pi (Allwinner A733, 2x Cortex-A76 + 6x Cortex-A55): ESP8266 — 246 секунд; BK7231N — 280 секунд; ESP32-C3 — 671 секунда.
• Beelink S12 (Intel N95, 4x x86-64): ESP8266 — 215 секунд (быстрее на 14.5%); BK7231N — 238 секунд (быстрее на 18%); ESP32-C3 — 455 секунд (быстрее на 47.5%).

Я ожидал, что Intel N95 победит с куда более существенным отрывом, но по факту разница в скорости выполнения задач в среднем составила около 24%.

При этом показатели энергопотребления в режиме компиляции распределились следующим образом:

• Beelink S12 (Intel N95): 16.8 Вт (в простое ~13.5 Вт)
• Orange Pi 4 Pro (Allwinner A733): 5.8 Вт (в простое ~2.5 Вт)

Монтирование внешних USB-дисков в CasaOS происходит автоматически при их подключении — никаких ручных прописываний в fstab и прочих консольных «архаизмов». А организация общего сетевого доступа к папкам (шаринг) — это вообще отдельная песня:

Всё настраивается буквально по одному щелчку мыши. На данном железе всё это работает просто прекрасно. Детальнее об этом поговорим в следующем обзоре.

Также стоит упомянуть, что в данном SoC установлены два дополнительных специализированных сопроцессора:

• NPU (Нейропроцессор, 3 TOPS): Это аппаратный ускоритель для задач искусственного интеллекта и компьютерного зрения (например, для распознавания лиц или объектов в системах видеонаблюдения уровня Frigate). Вместо того чтобы перегружать основной CPU сложной математикой нейросетей, NPU выполняет эти вычисления в разы быстрее и с минимальным потреблением энергии. Мощность в 3 TOPS (триллиона операций в секунду) и поддержка смешанной точности (от быстрых INT8 до точных FP16) превращают плату из обычного микро-ПК в полноценное ядро для локальных ИИ-проектов умного дома.
• Сопроцессор MCU RISC-V E902 (200 МГц): Энергоэффективный микроконтроллер, интегрированный прямо в основной чип. Он работает независимо от операционной системы Linux/Android (своего рода встроенная «Arduino»). Сопроцессор отвечает за управление питанием платы в режиме глубокого сна, обработку нажатий кнопок и мгновенный опрос датчиков или портов GPIO в реальном времени. Благодаря ему плата может бодрствовать, потребляя микроамперы, мгновенно просыпаться по внешнему сигналу и обрабатывать низкоуровневые задачи без задержек, свойственных «тяжелой» операционной системе.

ИТОГИ И ВЫВОДЫ: 

Одноплатный компьютер мне очень понравился. Он энергоэффективный и достаточно производительный для своих габаритов. За свою цену это отличный «порог входа» в мир домашних серверов, если у вас до сих пор его нет. Когда-то я обозревал ТВ-бокс TANIX W2 в роли мини-сервера — сейчас его цена составляет около $30. Здесь же, доплатив условные $20, мы получаем принципиально другой уровень производительности. Это и сетевое файловое хранилище, и ядро умного дома, и личное облако (что особенно круто реализуется при наличии доступа из интернета с помощью «белого» IP или встроенных сервисов вроде KeenDNS).

Современные программные решения все ещё не позволяют полностью забыть о существовании терминала, однако теперь настройка и администрирование стали намного проще и дружелюбнее к пользователю. Что касается самого устройства — порадовали компактность, малый вес и обилие интерфейсов. Жаль, конечно, что на плате нет отдельного разъёма для подключения вентилятора — доступны только пины 5V на общей гребенке GPIO. Активное охлаждение я бы крайне рекомендовал купить: если вентилятор нужен в зависимости от интенсивности ваших задач, то радиаторы на термопрокладках лишними точно не будут. Очень здорово, что нашлось место для полноценного слота M.2, более того — реализована возможность ставить операционную систему прямо на NVMe-накопитель. Также мне по душе, что память eMMC не распаяна намертво, а идет отдельным съёмным модулем (правда, докупать его придется отдельно).

Из того, что показалось странным: распайка трех портов USB 2.0 и всего одного скоростного порта, отмеченного как USB 3.0. На мой взгляд, было бы куда логичнее сделать по два разъёма каждого типа (два «чёрных» и два «синих»). Впрочем, копеечный USB-хаб легко решает эту проблему. Также стоит учесть, что, несмотря на неплохой выбор официальных ОС, используемое ядро пока ещё достаточно специфическое — в заводских сборках нет встроенной поддержки TUN-интерфейса, из-за чего не получается с ходу поднять привычный ядерный WireGuard. Сообщество энтузиастов у Orange Pi довольно большое, для плат часто выходят отличные кастомные сборки (вроде того же Armbian), но тут работает стандартное правило: чем новее устройство, тем меньше стабильных альтернативных опций доступно на старте. На форуме 4PDA уже есть успешный опыт самостоятельной сборки ядра с поддержкой TUN и WG. Но когда это работает «из коробки» или силами профессиональных мейнтейнеров — это одна история, а когда приходится вставать на путь самурая и компилировать ядро самому — совсем другая :) Так что в целом устройство не обошлось без компромиссов, но за свою стоимость, по моему мнению — это однозначный ТОП.

Продукт на официальных площадках компании:

• Официальный сайт: orangepi.org/html/hardWare/computerAndMicrocontrollers/details/Orange-Pi-4-Pro.html
• Aliexpress: aliexpress.com/item/1005010198029047.html
• Amazon: amazon.com/dp/B0GS5BL6Z1

Я прикладываю максимум усилий, чтобы делать обзоры полезными. Рад, что думающая аудитория портала это видит и поддерживает меня. К слову, всплеск активности в комментариях со стороны некоторых персонажей (и их альтернативных аккаунтов) на тему того, откуда у меня появляется железо для тестов, меня даже радует. Зависть — штука естественная, ведь доверие брендов и качественные девайсы на обзор нужно еще заслужить. Так что спасибо хейтерам за бесплатное продвижение публикации, а моим постоянным читателям — за поддержку! Всем хорошего настроения, позитива, добра и мира!