总结

本次改版将两个部件合二为一，添加了配备Pimoroni InkyPHAT显示屏的电子墨水显示窗口，并增设了适配40mm机箱风扇的额外安装点。除此之外，所有文件保持原样，但已转换为STL格式以便更轻松地进行打印。由于我正在设计一款更美观的背板以适配当前使用的硬件，因此本次改版可能存在调整。目前背板仅为矩形切口，我正在探索如何最佳地收纳线缆。后续我还会逐步完善

介绍

这是一个相当简单的项目，但步骤繁多。考虑到四个SATA硬盘的价格，制作成本也较高。你不必使用我使用的相同组件，但如果进行改动，就需要考虑到这些差异。如果你使用更便宜的硬盘，除了成本外，安装步骤应该不会有太大差别。我之所以选择三星EVO 2TB SATA硬盘，是因为我之前的另一个项目中已经用过它们。选择何种硬件设备从根本上来说并不重要。

工具

• 电烙铁
• 大幅面3D打印机
• 2公斤的耗材(如果你一点错误都不犯的话，一公斤也能完成，但……唉，我可没能做到这一点)。

硬件

• 树莓派5代4GB版 + 主动散热器 + Pro Endurance系列SD卡

• 树莓派 Zero 2W(带接口)+普通 SD 卡

• 四个 2TB 的 SATA SSD 硬盘(三星 870 EVO)

• 皮莫罗尼

• Geekworm x1009 SATA 硬盘盒，附带电源适配器

• 粉丝们

  • 1 个 92mm 风扇 - 12V 电压
  • 2个40毫米风扇 - 12伏电压
  • 风扇分线器(随附在包装盒中)
• 温度传感器
• USB以太网适配器

组装用五金件

• M2.5 热固性插座
• 有一堆各种尺寸的螺丝，有M2规格的，也有2.5规格的。

• M2.5 型 15mm 间隔件

• 电缆
• USB 风扇适配器
• 4条SATA 3数据线
• 微型 USB 转 USB A 接口线

组装

打印所有零件(这需要几天时间)。打印所有零件时，要确保在所有需要支撑的部位添加支撑结构，并且支撑结构的方向要与零件的实际摆放方向一致。

1. 案例
2. 面板
3. 驱动箱壳体
4. 四个(4个)驱动架
5. 背板
6. 树莓派雪橇模型

主要案例

• 仔细拆除支撑结构(这项工作很繁琐)
• 安装机箱风扇
  • 底部有一个大风扇(标志朝内)。
  • 机箱风扇在侧面
  • 所有风扇均可使用随风扇附赠的螺丝进行安装固定。
  • 将四个热缩套件安装到机箱背面板上的四个孔中。

德瑞住宅公司

• 将热固性插件安装在背面的四个孔中，并在每个插座中安装一个隔离套筒。
• 使用4颗M2螺丝将SATA固态硬盘安装到每个驱动器托架中(或者不安装也可以，说实话这是可选项，我手头没有合适的M2螺丝，所以就跳过了这一步)。
• 将 Geekworm 套件中的 SATA 数据线和电源线分别连接到每个硬盘驱动器上。

安装树莓派 5

• 将基础版树莓派 Lite 操作系统安装到 SD 卡上，并进行 Wi-Fi 配置(稍后你会需要一根以太网线，但目前我们可以通过 Wi-Fi 完成配置)。

• 将 8 个热缩套管分别安装到树莓派滑雪橇的顶部和底部孔洞中。
• 使用间隔件将树莓派安装在雪橇上

• 安装 Geekworm SATA 转接卡，并按照说明操作即可。

  • 暂时先不要安装这些驱动程序。
• 安装温度传感器，并按照此处的说明进行操作。

• 可以选择打印分线板的安装支架，并用螺丝将其安装到位。

• 使用M2.5螺丝将雪橇从底部安装到箱体中(非必需但建议使用)。

• 若使用直角数据线，将SATA硬盘从左边(0号)依次插入至右边(3号)。最后一个硬盘应使用直角支架连接到树莓派上，其他三个硬盘则用直角支架连接到硬盘本体。这是因为其他连接方式不合适，而且我不想再次改装机箱，所以我只是把数据线反过来接了。

• 将 SATA 电源线插入 Geekworm 开发板的接口。

• 暂时先不要给树莓派通电

• 可以选择将扩展板安装架粘贴到机箱上(不过实际上最好等到快完成时再进行这一步。说实话，我并没有把它粘上，它就这么松松地放在里面了。)

• 热敏传感器应该安装在SATA数据线后面的开放区域，但要位于Zero 2W设备的前方。

InkyPhat 电子墨水显示屏

• 按照 Pimoroni 提供的说明，将 InkyPhat 屏幕轻轻地安装到 Zero 2w 的主板接口上。
• 将带有树莓派的屏幕安装到面板中。
• 将USB数据线插入Zero 2W设备，然后将其穿过设备背面接口连接至电脑或其他设备。
• 将 USB A 端插入树莓派上的一个蓝色(供电)USB 接口。
• 将面板卡入机箱的前面板位置

请按照 Pimoroni 提供的以下步骤，完成 InkyPhat 显示屏的安装设置：
https://github.com/pimoroni/inky

USB 风扇适配器

• 将USB风扇适配器插入树莓派5上的另一个蓝色USB接口。
• 附上两个四针Y型适配器
• 将主机箱风扇连接到第一个Y型适配器上的第一个接口。
• 将另外两个风扇插入第二个Y型适配器上剩余的两个接口。
• 把所有的风扇电缆都塞到滑雪橇下面去

至此，你应该已经将所有线缆都连接好了。使用 Geekworm 电源适配器为树莓派供电(不要使用 USB 接口，该接口将不会被使用)。

软件安装程序

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第一部分：树莓派5的安装设置

1.安装树莓派操作系统

• 将树莓派操作系统(64位)Flash Raspberry Pi OS Lite镜像写入SD卡
• 配置主机名：nas.local
• 成像过程中启用 SSH 功能

2. 配置SATA扩展卡(Geekworm X1001)

安装驱动程序：

wgethttps://geekworm.com/cdn/shop/files/x1001-v1.1.sh
sudo chmod +x x1001-v1.1.sh
执行以下命令：

编辑 /boot/firmware/config.txt 文件：

sudo nano /boot/firmware/config.txt

添加以下代码行：

启用 PCIe Gen 3 接口

dtparam=pciex1_gen=3

增加 USB 供电功率

PSU_MAX_CURRENT=5000

重启并验证：

sudo 重启系统
sudo lspci # 应该会显示 SATA 控制器的相关信息
lsblk # 应该会显示你的固态硬盘信息

3. 配置温度传感器(DS18B20)

布线：

• 绿色(接地)线 → 黑色电线
• 蓝色(现场版)→ 红色电线
• 紫色(数据线) → 黄色电线(连接到 GPIO 4 的第 7 针)

软件配置：

sudo nano /boot/firmware/config.txt

地址：

dtoverlay=w1-gpio

重启并验证：

sudo 重启系统
sudo modprobe w1-gpio
sudo modprobe w1-therm
执行命令：ls /sys/bus/w1/devices/ # 应该会显示 28-xxxx 这样的设备编号

4.安装OpenMediaVault

wget -O -https://github.com/OpenMediaVault-Plugin-Developers/installScript/raw/master/install| sudo bash

配置OMV：

1. 请访问网页用户界面，网址为 http://nas.local 。
2. 登录名：admin / openmediavault
3. 格式化全部 4 个固态硬盘(存储 → 磁盘)
4. 安装 md-adm 插件(系统 → 插件)
5. 创建 RAID 5 阵列(存储 → RAID 管理)
6. 于 RAID 阵列上创建文件系统
7. 创建共享文件夹，并根据需要配置 SMB/NFS 服务

5.安装监控服务

克隆该仓库：

切换到当前目录
克隆Git仓库https://github.com/adunderwood/RaspberryPi_NAS.git
进入 RaspberryPi_NAS/Raspberry\ Pi/5 文件夹。

安装依赖项：

sudo apt update
sudo apt install python3-pip -y
执行以下命令：

配置该服务：

将 .env.example 复制到 .env 文件中
nano .env 文件

如有需要，可调整相关设置(对于大多数用户而言，默认设置即可)：

LOG_DIR=/home/nas/services
MAX_LOG_LINES=2000
日志记录间隔时间 = 3
SAVE_INTERVAL=60
临时单位=华氏度

安装并启用该服务：

sudo mkdir -p /home/nas/services
sudo cp nas_service.py /home/nas/services/
sudo cp .env /home/nas/services/
sudo cp services/nas_service.service /etc/systemd/system/
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable nas_service
执行以下命令：

验证它是否正在运行：

sudo systemctl status nas_service
curl 命令http://localhost:5000/cpu
curl 命令http://localhost:5000/raid

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第二部分：树莓派 Zero 2W 的安装设置步骤

1.安装树莓派操作系统

• 将树莓派操作系统(32位)Flash Raspberry Pi OS Lite镜像写入SD卡
• 成像过程中配置 WiFi 和 SSH 连接
• 设置主机名：display.local

2. 配置系统

sudo raspi-config

启用：

• 界面选项 → SPI(供 InkyPHAT 使用)
• 接口选项 → I2C(供 InkyPHAT 使用)

步骤 3：安装 InkyPHAT 驱动程序

curl 命令https://get.pimoroni.com/inky| bash

出现提示时，请选择 "InkyPHAT"。

测试显示屏：

python3 ~/Pimoroni/inky/examples/phat/hello-world.py

4.安装显示屏软件

克隆该仓库：

切换到当前目录
克隆Git仓库https://github.com/adunderwood/RaspberryPi_NAS.git
进入 RaspberryPi_NAS 文件夹下的 Raspberry\ Pi\ Zero\ 2w 子文件夹。

创建虚拟环境：

python3 -m venv ~/.virtualenvs/pimoroni
源代码位于 ~/.virtualenvs/pimoroni/bin/activate 文件夹内。

安装依赖项：

执行以下命令安装相关依赖包：

配置环境：

将 .env.example 复制到 .env 文件中
nano .env 文件

如有必要，请更新NAS的主机名/IP地址：

API 端点(将 nas.local 调整为您的树莓派 5 的主机名或 IP 地址)

NAS_URL=http://nas.local:5000/raid
温度数据获取接口的网址：TEMPERATURE_URL=http://nas.local:5000/temperature
CPU_URL=http://nas.local:5000/cpu
CPU温度监测网址：http://nas.local:5000/cpu_temp

显示设置

主题=浅色系
警告阈值 = 90%
WARN_TEMP=90
FONT_DIR=/home/nas/fonts

设置显示脚本包装器：

chmod +x display.sh
./display.sh

显示屏应该会自动更新你的NAS设备运行数据了！

5. 配置自动更新(Cron)功能

编辑 crontab 文件：

添加以下代码，每隔 5 分钟更新一次：

/5 * /home/nas/display/display.sh

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建筑概览

统一监控服务(Pi 5)

一种服务就能替代7个以上独立的脚本程序：

• 收集以下数据：CPU使用率、CPU温度、环境温度、RAID状态
• 通过端口 5000 上的 REST API 提供数据服务
• 自动日志轮换功能(仅保留最近2000条读数记录)
• 针对传感器故障的稳健错误处理机制
• 日志总大小约为 100KB(而旧版本的日志大小则超过 35MB)。

API 端点：

• http://nas.local:5000/cpu - CPU 使用率
• http://nas.local:5000/cpu_temp - CPU 温度(°C)
• http://nas.local:5000/temperature - 环境温度
• http://nas.local:5000/raid - RAID磁盘使用情况

显示脚本(树莓派 Zero 2W)

• 从监控服务中获取数据
• 将统计数据呈现于 InkyPHAT 电子墨水显示屏上
• 遇到警告时，系统会自动切换至红色主题界面。
• 通过 cron 任务每隔 5 分钟更新一次信息

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故障排除

监控服务问题

服务无法启动：

sudo journalctl -u nas_service -n 50

测试端点：

curl http://localhost:5000/cpu

温度传感器未找到：

• 检查 GPIO 4 的线路连接情况
• 请在 /boot/firmware/config.txt 文件中确认 dtoverlay=w1-gpio 这一配置项是否正确无误。
• 运行命令：ls /sys/bus/w1/devices/

RAID 未显示：

• 验证RAID阵列：df -h | grep /dev/md
• 检查 OMV 配置情况

显示问题

显示屏无法更新：

• 验证定时任务：crontab -l
• 检查网络：执行ping nas.local命令
• 测试API：curl http://nas.local:5000/cpu
• 检查日志：journalctl -u nas_service

显示屏显示错误信息：

• 请在 display.sh 文件中确认虚拟环境已被激活。
• 检查字体目录是否存在：ls /home/nas/fonts/
• 手动测试：./display.sh

InkyPHAT无法正常运行：

• 验证 SPI/I2C 功能是否已启用：sudo raspi-config
• 测试示例：python3 ~/Pimoroni/inky/examples/phat/hello-world.py

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GitHub 仓库

完整源代码、详细文档及配置示例：
https://github.com/adunderwood/RaspberryPi_NAS

每款树莓派

• 树莓派 5/README.md - 监控服务设置指南
• 树莓派 Zero 2W/README.md - 显示屏设置指南

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提示与注意事项

表现：

• 采用4块固态硬盘的RAID 5配置，可提供约5.5TB的可用存储空间，并具备1块硬盘冗余功能。
• 派力5
• 电子墨水显示屏耗电极低，且在阳光下也能清晰显示内容。

定制化服务：

• 请在显示的 .env 文件中调整 WARN_PERCENT 和 WARN_TEMP 的阈值。
• 更改显示主题：THEME=light|dark|red
• 修改 crontab 中的刷新间隔时间(默认值：5 分钟)

维护保养：

• 日志会自动轮换，以防止磁盘被填满
• 服务出现故障时，监控器会自动重启服务。
• 显示界面能从容应对网络中断的情况