Tom's Hardware Italia
Computer Portatili

Raspberry Pi 4 con un SSD: come cambiano le prestazioni

Come cambiano le prestazioni di un Raspberry Pi 4 usando un SSD NVMe collegato alla porta USB? Abbiamo fatto alcuni test per scoprirlo.

Se collegate un SSD esterno al vostro Raspberry Pi 4 B, l’apertura delle applicazioni ed il trasferimento dei file diventa significativamente più veloce.

Uno dei miglioramenti più importanti del Pi 4 è infatti la sua interfaccia USB 3.0: laddove i precedenti modelli di Raspberry Pi erano limitati ai 480 Mbps / 60 Mbps teorici dell’USB 2.0 per il collegamento a soluzioni di archiviazione esterna, il nuovo modello ha un’interfaccia che, sempre teoricamente, può raggiungere i 5 Gbps / 620 Mbps.

Nell’uso reale sarete fortunati se si raggiungerete velocità dimezzate rispetto a quelle massime, ma otterrete comunque una velocità tre o quattro volte maggiore rispetto alla precedente interfaccia nei processi che contano.

Per rendere l’idea, il lettore di schede microSD del Raspberry Pi 4 riesce a gestire una velocità massima teorica di circa 50 Mbps, che è il doppio del bandwidth rispetto al Pi 3 Bi+. Ma esattamente quanto è più veloce un SSD rispetto all’uso di una scheda di memoria di alta qualità? Per scoprirlo abbiamo collegato al Raspberry Pi 4 un SSD NVMe M.2 in un box esterno USB e condotto alcuni test.

Come abbiamo fatto il test

Come SSD esterno abbiamo usato un Western Digital Blue SN500 (76 euro), inserito in un case Plugable (57,95 euro), collegandole tramite un’interfaccia USB. La microSD che abbiamo usato invece è una SanDisk Classe 10 da 64GB con cui abbiamo testato sia il Raspberry Pi 4 che il Pi 3 B+.

Dato che molte persone non intendono spendere soldi per un SSD ad alte prestazioni, abbiamo anche provato con un’unità flash USB 3.0 ad alta velocità, la Patriot Memory Supersonic Rage Elite 128 GB (25,99 euro). L’unità USB era così lenta che ci siamo limitati a testarla solo sul Pi 4.

Sfortunatamente, al momento, non è possibile avviare il Pi 4 da un’unità esterna (sembra però che un aggiornamento del firmware che risolverà il problema sia in arrivo), tuttavia siamo riusciti a copiare tutto sull’SSD esclusa la partizione di avvio, quindi tutti i programmi e la maggior parte dei file principali del sistema operativo sono stati caricati da lì.

Tempo di apertura dei software: l’SSD cambia tutto

Aggiungendo un SSD a un PC si vedono subito grandi benefici nell’apertura dei programmi. Per vedere quanto sia più veloce l’SSD, abbiamo registrato i tempi di avvio di diverse applicazioni.

Raspberry Pi 4 SSD

Il browser Chromium, la versione open source di Chrome, è probabilmente una delle applicazioni più importanti preinstallate e quella usata più di frequente. Il browser viene caricato il 38% più velocemente con un SSD rispetto a una scheda microSD sul Pi 4.

Perfino sul Pi 3 B+, limitato a una connessione USB 2.0, l’SSD si è dimostrato il 24% più veloce. È da notare anche che il Pi 4, grazie al lettore microSD più veloce, ha aperto le applicazioni il 30% più velocemente del Pi 3 B+, con entrambi i dispositivi che usavano la medesima scheda di memoria.

Il vero perdente è l’unità USB, con una velocità dimezzata rispetto alla microSD e addirittura di un terzo rispetto all’SSD al Pi 4. Chromium è l’unica app che abbiamo testato tramite USB su Pi 3 B+, e i numeri spiegano il perché. Usare una chiavetta USB è un’esperienza estremamente lenta o quantomeno con la Patriot Supersonic Rage che abbiamo utilizzato.

Raspberry Pi 4 SSD

Il software di fogli di calcolo LibreOffice Calc ci ha messo un po’ prima di essere caricato, anche sulla soluzione di storage più veloce. Ma come si può vedere, il Pi 4 ha visto un aumento della velocità del 42% passando da una microSD a un SSD, ed anche il Pi 3 B+ ha beneficiato di un aumento del 27%. L’unità flash USB, come previsto, si è rivelata estremamente lenta.

Raspberry Pi 4 SSD

Infine abbiamo provato GIMP, l’alternativa free a Photoshop, che è un potente editor di immagini, ma siamo stati costretti ad osservare la splash screen per un bel po’ di tempo prima che si caricasse.

In questo caso i benefici legati all’uso di un SSD non sono stati significativi come con LibreOffice o Chromium, ma probabilmente il vero collo di bottiglia per l’avvio del software non risiede nello storage, ma nella potenza di calcolo.

Server web

Uno degli sui più frequenti dei Raspberry Pi è quello come server web. In questo caso il miglioramento che si ottiene è che un’unità di storage più veloce permette di gestire un maggior numero di richieste al secondo.

Raspberry Pi 4 SSD

Forse non sorprende il fatto che avere un’unità più veloce permetta di inviare e ricevere in maniera più rapida dal server al client. Tuttavia in questo caso, il miglioramento sul Pi 3 B+ è decisamente minimo ed irrilevante.

È stato sorprendente invece vedere quanto in questo scenario abbia ottenuto dei buoni risultati l’unità flash USB, tenendo conto di quanto visto negli altri ambiti.

Reattività generale

È difficile attribuire un numero alla sensazione di reattività che trasmette un sistema operativo, ma te ne rendi conto quando la vedi e ancora di più quando non la vedi. Far girare parti fondamentali del sistema dalla chiavetta USB è stata un’esperienza estremamente frustrante.

Molto spesso anche l’apertura del menù di avvio era lenta, ed i sottomenù impiegavano diversi secondi ad apparire. Questo però è successo solo con l’unità USB.

IOzone, trasferimento file: velocità da 2 a 4 volte maggiore

L’equivalente di CrystalDiskMark per Linux, IOzone, è un test sintetico che vi dà una stima delle prestazioni di lettura e scrittura, sequenziali e casuali.

Abbiamo svolto i nostri test usando una cartella di file da 100 MB ed abbiamo riscontrato i risultati più interessanti con blocchi da 4K, 512K, 1024K e 16.384K (il più grande).

I blocchi nella parte bassa dello spettro, soprattutto in lettura e scrittura casuale, rappresentano il caso d’uso più comune per l’esecuzione e l’uso delle app. I blocchi di dimensioni maggiori, invece, sono utili per la copia ed il salvataggio di file di grandi dimensioni.

Il test di IOzone non ha fatto altro che confermare quanto avevamo già visto durante l’uso normale. L’SSD si è rivelato da 2 a 4 volte più veloce della microSD e fino a 13 volte più veloce quando abbiamo avuto a che fare con scritture o letture sequenziali di grandi dimensioni.

Raspberry Pi 4 SSD

In quasi tutte le dimensioni dei file, il Pi 4 B con SSD domina la scena, mentre il Pi 4 B con microSD è sorprendentemente performante, battendo l’unità flash USB con blocchi da 4K e raggiungendo il Pi 3 B+ con unità flash USB su altre dimensioni. Anche con blocchi di dimensioni inferiori, l’SSD sul Pi 4 B è da 2 a 4 volte più veloce della microSD.

Ci sono un paio di casi in cui l’unità flash si è rivelata più veloce. Tuttavia, le scarse prestazioni casuali dell’unità USB con blocchi casuali 4K spiegano perché è necessario molto più tempo per il caricamento e l’avvio dei software.

Raspberry Pi 4 SSD

La scrittura casuale è perfino più importante della lettura casuale in quanto sistema operativo e programmi (ad esempio la cronologia del browser è in cache) scrivono continuamente file di piccole dimensioni, per cui velocità ridotte in questo caso portano a rallentamenti e mancanza di reattività.

In uno scenario simile, l’unità flash USB è un disastro, rendendo le schede microSD decisamente più appetibili. Non c’è quindi da meravigliarsi se è emerso un lag aprendo il menù di avvio con l’unità flash USB.

Raspberry Pi 4 SSD

In scrittura sequenziale, l’SSD non ha rivali battendo le velocità della microSD su entrambi i sistemi Raspberry Pi, con velocità che arrivano ad essere 13 volte maggiori. Tuttavia, con i blocchi di dimensioni più grandi, l’unità flash USB si rivela migliore della microSD sul Raspberry Pi 4. Per cui se intendete copiare file di grandi dimensioni, la memoria NAND più veloce su un’unità flash USB può offrire qualche beneficio.

Raspberry Pi 4 SSD

In lettura sequenziale, utile per svolgere operazioni con file di grandi dimensioni, come le copie, l’SSD supera le altre unità con un distacco notevole, offrendo 3 o 4 volte la velocità della microSD. L’unità flash USB si comporta bene solo con file di grandi dimensioni.

Avvio, caricamento pagine Web e streaming video: non cambia nulla

Ci sono alcune operazioni che non beneficiano di un miglioramento pur avendo un dispositivo di storage più veloce come un SSD, anche se risentono della lentezza di un’unità flash USB.

Siamo rimasti sorpresi dal fatto che passare dalla scheda microSD di default a un SSD non abbia avuto alcun effetto sul tempo di avvio. Ad essere onesti, gran parte dei processi di avvio hanno ancora origine sulla microSD, ma il resto del sistema operativo – incluso Windows – viene caricato dal drive esterno.

Raspberry Pi 4 SSD

Mentre le performance dell’SSD e della microSD sono molto simili su entrambi i sistemi, l’unità flash ha decisamente rallentato l’avvio.

Non sorprende che il caricamento delle pagine web o dei video in streaming sul web non sia stato influenzato dai cambiamenti dello storage.

Come scritto nella recensione del Pi 4, i video in 1080p su YouTube appaiono rallentati se riprodotti in full screen, ma girano bene in finestra. Questo accade sia con un SSD che con una scheda microSD. Allo stesso modo, sul Pi 4 aprire un documento Google ha richiesto circa 7,3 secondi, ed aprire un sito già presente in cache ha richiesto 1,5 secondi.

Potreste pensare che un carico di lavoro che richiede la codifica di file audio e video acceleri in presenza di una soluzione di archiviazione più veloce, ma nei test che abbiamo svolto in alcuni casi questo tipo di lavoro si è rivelato addirittura più lento con un SSD.

Raspberry Pi 4 SSD

Nel test di transcodifica video FFmpeg, il Pi 4 si è dimostrato un pelo più veloce con la microSD. Nel caso del Pi 3 B+ invece, pur essendo nel complesso più lento, si è rivelato un tantino più veloce con un SSD esterno.

Raspberry Pi 4 SSD

La codifica di file MP3 con LAME ha evidenziato un’esperienza simile. Non c’è stata alcuna differenza rilevante tra i vari dispositivi di storage.

Conclusioni

Aggiungere un veloce SSD esterno al vostro Raspberry Pi 4 B può migliorarne le prestazioni in determinate situazioni, in particolare nel caricamento delle applicazioni o in caso di file / web serving.

Come hanno dimostrato i nostri test, ci sono molti scenari in cui avere un SSD non aiuta come nel caso dello streaming video, navigazione web o transcodifica dei file multimediali.

E, se si usa una chiavetta USB – a meno che non si tratti di un modello con numeri in lettura / scrittura casuale decisamente elevati (dati non riportati sulle schede tecniche) – avrete come risultato un computer decisamente più lento rispetto all’uso di una vecchia microSD.

Ci sarebbe piaciuto vedere una chiavetta USB economica progettata appositamente per funzionare bene con i Raspberry Pi, ma in mancanza di questa dovreste spendere sicuramente ben oltre 100 euro per acquistare un SSD NVMe M.2 ed il relativo box M.2-to-USB 3.0.

Quindi, per ora, il consiglio è di acquistare un SSD esterno per il vostro Raspberry Pi solo se siete intenzionati a usarlo come file o web server e se siete disposti ad affrontarne la spesa. Nella speranza che, prima o poi, arrivi sul mercato una chiavetta USB che concili un prezzo abbordabile a delle buone prestazioni per il Pi 4.