特定の使用例を念頭に置いて設計された、優れたフォーム ファクターの堅牢なハードウェアです。
長所
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小型フォームファクター
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SSDスロット
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ポエ
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USB-C
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パッシブ冷却
短所
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制限付きGPIO
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Raspberry Piといえば、おそらく興味深いプロジェクトに使うシングルボードコンピュータを思い浮かべるでしょう。しかし、Raspberry Piはコンピューティングクラスタで使用されている方も多いです。では、Raspberry Pi搭載サーバーをデータセンターに導入してみてはどうでしょうか?データセンターコンピューティングに最適なフォームファクタはブレードサーバーです。これは、ラック上で他のブレードサーバーの隣に簡単に収まるコンパクトなシャーシです。Compute Bladeは、Raspberry Pi Computeモジュールを搭載できれば、この目的を完璧に果たします。
2021年6月からIvan Kuleshov氏のCompute Bladeプロジェクトに注目していました。とても興味深いプロジェクトだったからです。もちろん、これまで様々なCompute Module 4キャリアボードを使ってきました。公式ボードであるSeeedのDual Gigabit Ethernetキャリアボードから、CytronのMakerボードまで。どれもそれぞれニッチなニーズを満たしていますが、Kuleshov氏のCompute Bladeは2年間の開発期間を経てもなお、私の興味を惹きつけています。
コンピュートブレードの仕様
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Raspberry Piの互換性 | Raspberry Pi コンピュートモジュール 4 / 4 Lite |
ストレージ | マイクロSD。M.2 NVMe(最大22110) |
ネットワーキング | ギガビット イーサネット (一部の CM4 モデルでは Wi-Fi) |
GPIO | 2 x UART |
I2Cを含む5つのユーザー制御可能なGPIO | |
ファンコネクタ(ブレード背面の四角形) | |
ユーザーボタン | |
RGB LED 2個 | |
力 | USB-C |
パワーオーバーイーサネット(PoE) | |
ポート | HDMI(4K60) |
USB A | |
安全 | TPM 2.0 |
ハードウェアで切り替え可能なWi-Fi、Bluetooth、EEPROM書き込み保護 | |
寸法 | 42.5 x 255 x 17.5 mm |
コンピュートブレードのセットアップ
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一目見てわかるように、これは単なるIOキャリアボードではありません。Compute Bladeはラックマウント用に設計されており、PoEによってRaspberry Pi CM4ボードの高密度クラスターに電力とネットワークを提供します。細長いブレードデザインはこれに最適で、巧みに設計されたコンポーネント配置により、機能がぎっしり詰まった高密度ボードとなっています。
おしゃれな赤いアルマイト加工のヒートシンク(4本のトルクス8ネジで固定)の下には、Raspberry Pi Compute Module 4用のコネクタがあります。このコネクタはCompute Module 4のどのバージョンでも使用できます。テストマシンは、4GB(32GB)のeMMCとWi-Fi内蔵のCM4です。非常に分かりやすいドキュメントに従い、専用のツールを使ってeMMCドライブをマウントし、Raspberry Pi OSをフラッシュしました。
このツール、rpibootは、Raspberry PiがeMMCフラッシュストレージをUSBドライブとしてマウントするための公式ツールです。Compute Moduleの登場当初から使用されており(最初のCompute Moduleで使い方を学んだのを覚えています)、Raspberry Pi Imagerと併用することで、あっという間にOSをフラッシュできます。
Compute Module Lite をご利用の場合は、オンボードの microSD カードスロットを使用して OS を起動できます。起動時にオンボードの USB A ポートにアクセスできないのは、Compute Blade のせいではありません。この問題は Compute Module 自体に起因しています。簡単な設定変更で解決できる問題ではなく、再起動後には USB A 2.0 ポートが使えるようになりました。
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2230から22110へのNVMeドライブの追加は、ブレードの「背面」付近にある専用エリアのおかげで簡単です。Compute Bladeの電源を切った状態で、ネジを1本外し、テストドライブを差し込んで固定するだけで済みました。Linuxターミナルから、起動時にドライブをマウントする設定など、ドライブの使用準備を行うことができました。Compute Bladeを画面に接続する必要がある場合は、オンボードHDMIポートが、ブレードの「前面」にある赤色のアルマイト加工されたヒートシンクとギガビットイーサネットポートの間にあります。
このイーサネットポートはPoE(Power over Ethernet)にも対応しており、PoE対応スイッチであるNetgear GS308Pを使用することで、1本のケーブルで電源供給とホームネットワークへの接続が可能になりました。追加の設定は不要で、プラグアンドプレイですぐに使用できます。鋭い目を持つ方は、HDMIとイーサネットの間にDIPスイッチがあることに気付いたでしょう。これらのスイッチは、書き込み保護、Wi-Fi、Bluetoothを制御します。これらのスイッチを切り替えることで、これらの機能の有効/無効を切り替えることができ、セキュリティレベルが向上します。
クローンの攻撃
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Raspberry Piコンピュートモジュールは現在、事実上入手不可能な状態にあることはご存知かと思いますが、コンピュートブレードはクローンボードでも使用できるのでしょうか? 端的に言えば「はい」ですが、Raspberry Piコンピュートモジュール4が最も優れたサポートを提供します。私は個人的にテストできませんでした。CM4の代替として使えるのはRock 3コンピュートモジュールだけですが、CM4のピン配置とは電気的に互換性がありません。
YouTuberのJeff Geerling氏は、Compute BladeでCM4互換ボードをいくつかテストした結果、Plebian Linuxを搭載したPine64 SOQuartzが最も優れたサポートを提供しているようですが、Raspberry Piと比べるとサポートが著しく不足しています。今のところ、在庫があればCM4を使い続けるのが最善でしょう。
GPIOへのアクセス
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Compute Bladeの「存在意義」ではありませんが、GPIOを利用できます。NVMe SSDスロットのすぐ下に2 x 5ヘッダーがあり、オプションのRTCモジュール用にいくつかのピンが分岐されています。ありがたいことに、これらのピンにはI2Cも含まれているため、Stemma QTインターフェースを使用して一連のI2C対応デバイスをテストできます。
I2CインターフェースのテストにはCircuitPythonを使うことにしました。Adafruitのおかげでインストールも簡単でした。BME688温度・湿度・空気質センサーの接続は簡単で、数分後には画面にデータが表示されました。Bladeの「前面」に移動すると、3Dプリントされた美しいプッシュ機構を備えたプッシュボタンが目に入りました。このボタンはGPIOに接続されており、お気に入りのプログラミング言語から自由にアクセスできます。Pythonを使ってテストしたところ、完璧に動作しました。あとは、ボタンを押した時に何が起こるかを考えるだけです。
ボタンのすぐ下には、今まで見た中で一番小さなWS2812(NeoPixel)があります。この2つのピクセルは完全にアドレス指定可能で、様々なプログラミング言語からアクセスできます。私の(悪名高い)ディスコライトシーケンスを実行してみることにしましたが、ディスコテストはクリアしました。ボードには2つのUARTインターフェースがあります。「前面」インターフェースはCH341A USB-シリアル(TTL)およびI2Cアダプターを使ってテストしました。設定を少し調整するだけで、ほとんど手間をかけずにシリアルプロンプトが動作しました。
Compute Blade で何ができますか?
Compute Bladeは、典型的なCompute Moduleキャリアボードではなく、クラスタの一部として使用されることを目的としています。Compute Module 4を搭載したクラスタは高密度のコンピューティングパワーを提供し、Compute Bladeのフォームファクタは高密度クラスタの構築を可能にします。代表的なアプリケーションとしては、エッジコンピューティング、機械学習、AI、超小規模データセンターなどが挙げられます。PoE対応のサーバーラックにブレードをスロットインすることで、すっきりとしたシンプルな設置が可能です。
結論
Raspberry Pi 4を使えばRaspberry Piベースのサーバーを構築できます。Argon EONはその好例です。しかし、高密度のRaspberry Piベースのコンピューティングパワーが必要な場合は、Compute Bladeのフォームファクタに勝るものはありません。確かにGPIO、CSI、DSIインターフェースのほとんどが失われますが、Compute Bladeはサーバーラックでの使用を想定して設計されているため、デザインを優先してこれらの機能を犠牲にしても構いません。
Compute Bladeは、よく考え抜かれたキットです。万人向けではありませんが、その機能を高く評価する人にとっては、機能主導型設計の最高峰と言えるでしょう。データセンター主導のプロジェクトに必要なものはすべて、Compute Bladeに搭載されています。
レス・パウンダーは、トムズ・ハードウェアのアソシエイトエディターです。クリエイティブテクノロジストとして、7年間にわたり、老若男女を問わず、教育と啓発のためのプロジェクトを手がけてきました。Raspberry Pi Foundationと協力し、教師向けトレーニングプログラム「Picademy」の執筆・提供にも携わっています。