0010 MPSD2.5GD（双SSD和双2.5G以太网）：修订间差异

2024年9月30日 (一) 16:08的最新版本

关键词

树莓派5、PCIe扩展、Raspberry Pi5、SSD启动、NAS、测速、固态硬盘、Switch、RTL8125、2.5Gbps、以太网、iperf3测速

一、简介

MPSD2.5GD扩展板通过PCIe switch芯片实现PCIe一扩四设计，采用16pin弯PCIe屏蔽线和树莓派5连接。其中两路PCIe用于接M.2 M-KEY NVMe SSD固态硬盘，支持2280/2242/2230；两路PCIe用于接2.5G以太网。

MPSD2.5GD扩展板需要独立供电，可通过DC5.5外部电源供电(支持7-24V宽电压输入)，也可以通过5V USB Type-C供电，还可以通过2.54mm 2Pin线缆从树莓派5的40Pin取电。

二、硬件资源

1. 通过PCIe Switch芯片实现PCIe一扩四;用0.5mm 16P 弯PCIe屏蔽线和树莓派5链接；

2. 采用PCIe接口扩展两路2.5Gbps以太网(RTL8125)；在树莓派官方OS和Openwrt系统下免驱，Ubuntu系统下需安装驱动；

3. 采用PCIe接口扩展两路NVMe协议的SSD固态盘接口；支持2230/22242/2280尺寸(默认焊接2280固定柱),仅支持PCIe 2.0 x1 Gen2；不支持SATA和GNFF硬盘；

4. 硬盘可用于存储扩展，也可支持从SSD启动，需更新树莓派官方固件至2024.5.13及以后版本；

5. 供电:支持7-24V 宽电压DC5.5供电；支持5V USB-C供电；

7. 可选按键开关机；可选钣金外壳。

注意：USB Type-C和7-24V DC5.5口不可同时使用！

树莓派5可以独立供电，也可以直接用此扩展板供电。

具体供电方式如下：

1. 树莓派5不供电，仅靠此扩展板直接供电。则需通过底板的2.54mm-2p电源口接到树莓派5的40pin GPIO。

1) 如果用板载USB Type-C口，必须要5V5A；

2) 如果用DC5.5-2.1供电，支持7-24V宽电压，比如12V2A；

通过扩展板直接供电，操作系统会报低功率，但是不影响使用。

2. 树莓派5独立供电，此时不能接扩展板的2p线到树莓派40Pin GPIO。

扩展板独立供电，可以7-24V宽电压DC5.5-2.1供电或5V3A USB Type-C口供电。

三、系统烧写

3.1 概述

本文档采用树莓派OS、Ubuntu OS和OpenWrt系统进行测试。

1) 树莓派OS的版本为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz，树莓派OS下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

2) Ubuntu OS的版本为ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，Ubuntu OS下载地址：

https://ubuntu.com/download/raspberry-pi

3) OpenWrt系统版本为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz

3.2 系统烧写在SD（TF）卡上

点击直达烧写方法说明。

3.3 系统烧写在SSD硬盘上

点击直达烧写方法说明。

四、树莓派系统下使用演示

4.1 SSD作为存储扩展

关于对SSD硬盘的基本操作，我们可以参考以下链接：

SSD用作存储扩展（树莓派OS下）

对SSD进行分区等操作

安装硬盘测速软件hdparm

4.1.1 查看SSD硬盘状态

树莓派开发板默认设置为从TF卡启动，将两块SSD硬盘各自插入扩展板的M.2接口，从TF卡启动树莓派OS。

在树莓派OS中对SSD硬盘进行授权后，打开File Manager，我们可以看到两个SSD的分区，桌面上也有两个SSD的分区的快捷图标。如下图所示：

在树莓派终端中输入df命令，我们也可以看到两个SSD的分区信息，我们可以将这个SSD作为存储设备：

4.1.2 对SSD硬盘进行测速

因为MPS2.5G无法工作在PCIe Gen3模式下，所以我们无需更改PCIe模式，直接使用hdparm软件测试速度即可。

在上一节的分区信息中，我们可以看到两个SSD分区名为nvme0n1p1、nvme1n1p1：

对nvme0n1p1进行测速，运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1

对nvme1n1p1进行测速，运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

sudo hdparm -t /dev/nvme1n1p1

可见两个测试硬盘的运行速度为430MB/s左右。

注意：硬盘运行速度受硬盘质量、硬盘上的文件存储情况等多种因素影响，以上测试结果仅供参考，不作为实际产品的最终参数。

4.2 SSD用于系统启动

关于启动顺序的设置，请参考下面的链接：

调整外设启动顺序

将树莓派OS烧写进SSD，然后拔掉TF卡，或者在启动顺序设置中，把从NVMe（SSD）启动设置成第一位。

经我们的测试，单个SSD插在任何一个SSD插槽上均可启动系统（横向插槽是04插槽，竖向插槽06插槽）；若两个插槽都插上SSD，如果只有一个SSD烧写了系统，那将从烧写了系统的SSD启动，若两个SSD都烧写了系统，则将从04插槽优先启动系统。插槽在扩展板上的位置如下图所示：

两个插槽的具体信息，可以在终端中输入lspci来查看：

4.3 2.5G以太网测试

4.3.1 Internet网络测试

MPSD2.5GD扩展板上的2.5G网口在树莓派OS下即插即用，系统起来后，在树莓派终端中输入ifconfig -a命令，两个网口分别被识别为eth1和eth2：

对两个网口分别连外网（200M宽带）测速，结果如下：

注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。

4.3.2 2.5G内网测试

安装网络测速工具iperf3：

sudo apt install iperf3

利用iperf3，通过2.5G路由器，在树莓派OS与PC之间进行测速。

eth1测速结果如下：

当树莓派OS作为client时，速度大约为2.02Gbps：

当树莓派OS作为server时，速度大约为1.85Gbps：

eth2测速结果如下：

当树莓派OS作为client时，速度大约为2.02Gbps：

当树莓派OS作为server时，速度大约为1.84Gbps：

注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。

4.3.3 固定2.5G网口的MAC地址

2.5G网口为RTL8125网卡，在使用过程中的MAC地址是不固定的，每次重新上电后MAC地址都会随机改变。下面讲解如何为RTL8125网卡设置固定MAC地址。

本讲解也适用于Ubuntu系统。

首先在树莓派终端中查看RTL8125网卡的识别信息：

ipconfig -a

这里两块RTL8125网卡分别为eth1和eth2，实际操作中可能会因为系统识别名称不同而不同。

然后输入：

sudo mousepad /etc/systemd/system/macspoof@eth1.service

或：

sudo nano /etc/systemd/system/macspoof@eth1.service

eth1为上面显示的网卡识别名称。

运行上面的命令后会新建一个文档，输入以下文本：

[Unit]

Description=MAC Address Change %I

Wants=network-pre.target

Before=network-pre.target

BindsTo=sys-subsystem-net-devices-%i.device

After=sys-subsystem-net-devices-%i.device

[Service]

Type=oneshot

ExecStart=/usr/bin/ip link set dev %i address xx:xx:xx:xx:xx:xx

ExecStart=/usr/bin/ip link set dev %i up

[Install]

WantedBy=multi-user.target

其中“xx:xx:xx:xx:xx:xx”为想要指定的MAC地址，可以按MAC地址格式自行确定（不要和其它网络设备重复），设置完成后保存并退出。

随后输入下面的命令使能服务：

sudo systemctl enable macspoof@eth1.service

这样就完成了对eth1的固定MAC地址。

对如eth2这样的其它网卡，也是按照上述步骤进行操作。

全部操作完毕后重启系统，系统重启完毕后，执行ipconfig -a即可看到MAC地址更改成功：

五、Ubuntu系统下使用演示

5.1 SSD作为存储扩展

5.1.1 SSD硬盘的操作

关于对SSD硬盘的基本操作，我们可以参考以下链接：

SSD用作存储扩展（Ubuntu系统下）

对SSD进行分区等操作

安装硬盘测速软件hdparm

5.1.2 查看SSD硬盘状态

树莓派开发板默认设置为从TF卡启动，将两块SSD硬盘各自插入扩展板的M.2接口，从TF卡启动Ubuntu系统。

在Ubuntu系统中无需对SSD硬盘进行授权（但需在Files里面先进入一遍这两个分区），打开Files，我们可以在Other Locations中看到两个SSD的分区，桌面上也有两个SSD的分区的快捷图标。如下图所示：

在Ubuntu终端中输入df命令，我们也可以看到两个SSD的分区信息，我们可以将这个SSD作为存储设备：

5.1.3 对SSD硬盘进行测速

因为MPS2.5G无法工作在PCIe Gen3模式下，所以我们无需更改PCIe模式，直接使用hdparm软件测试速度即可。

在上一节的分区信息中，我们可以看到两个SSD分区名为nvme0n1p1、nvme1n1p1：

对nvme0n1p1进行测速，运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1

对nvme1n1p1进行测速，运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

sudo hdparm -t /dev/nvme1n1p1

可见两个测试硬盘的运行速度为430MB/s左右。

注意：硬盘运行速度受硬盘质量、硬盘上的文件存储情况等多种因素影响，以上测试结果仅供参考，不作为实际产品的最终参数。

5.2 SSD用于系统启动

关于启动顺序的设置，请参考下面的链接：

调整外设启动顺序

将Ubuntu系统烧写进SSD，然后拔掉TF卡，或者在启动顺序设置中，把从NVMe（SSD）启动设置成第一位。

经我们的测试，单个SSD插在任何一个SSD插槽上均可启动系统（横向插槽是04插槽，竖向插槽06插槽）；若两个插槽都插上SSD，如果只有一个SSD烧写了系统，那将从烧写了系统的SSD启动，若两个SSD都烧写了系统，则将从06插槽优先启动系统（与树莓派OS相反）。插槽在扩展板上的位置如下图所示：

两个插槽的具体信息，可以在终端中输入lspci来查看：

5.3 2.5G以太网驱动的使用

5.3.1 安装RTL8125驱动

请参阅此链接：双网口驱动安装步骤

5.3.2 2.5G Internet网络测试

对两个网口分别连外网（200M宽带）测速，结果如下：

注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。

如果使用Ubuntu内置的Firefox浏览器时运行速度很慢或者经常无响应，建议安装轻量浏览器Falkon：

sudo apt install falkon

5.3.3 2.5G内网测试

安装网络测速软件iperf3：

sudo apt install iperf3

利用iperf3，在Ubuntu系统与PC之间进行测速。

第一个网口测速结果如下：

当Ubuntu系统作为client时，速度大约为2.35Gbps：

当Ubuntu系统作为server时，速度大约为1.84Gbps：

第二个网口测速结果如下：

当Ubuntu系统作为client时，速度大约为2.35Gbps：

当Ubuntu系统作为server时，速度大约为1.84Gbps：

注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。

六、OpenWrt系统操作演示

6.1 概述

MPSD2.5GD扩展板在OpenWrt系统下，扩展板上的两个2.5G网口可以作为LAN口，树莓派5上的原生网口可以作为WAN口，这样就能配置成一个双LAN口的2.5G路由器，同时接在LAN口上的设备之间的传输速度最高可达2.5Gbps。

6.2 准备工作

本文档使用的OpenWrt系统为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz

烧写OpenWrt系统并上电启动后，我们将网线一端插在树莓派5的原生网口上，另一端插在PC上，待PC的网卡与树莓派5上的网口连接成功后，我们在Windows设置中找到网络和Internet，在以太网中打开连接的网络查看默认网关的IP地址，这个地址就是OpenWrt系统的后台配置页面地址，如图所示，本文测试的地址为192.168.198.1：