Raspberry PiのRaspbianをSSDに移行し、Swap領域も拡大しました。

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ssd RaspberryPi swap RaspberryPi テキストリンク

はじめに

全然、目新しい情報ではありませんが、メモとして残しておきます。
SDカードは書換回数に制限があり、ラズパイで使う場合に、データベースやログ、Swap等頻繁に書換が発生するため、信頼性に限界があります。　そこで、Raspberry Piの rootを SSDに移行して、安定して使えるようにします。今回の移行では、/bootパーティションは、SDカードに残したままとしました（/bootのファイルは、基本的に書換は発生しないので）。

参考にさせて頂いた記事は、 Raspberry Pi 3B+ SSD起動ディスク化 MicroSD必要と不要 両方試してみたです。ありがとうございます。

SSDの準備

SSDを購入してから、最初にWindowsに接続して、パーティションを作ったり、読み書きを確かめたのが後になって、少し厄介な事になりましたが、結局、再度Windowsの 「ディスクの管理」で、完全にパーティションを無くしてから再度、Raspberryでの設定を進めたらすんなり進みましたので、手順を残しておきます。

SSDの初期化

まずは、SSDにLinux用のパーティションを作る必要があります。

$ sudo fdisk /dev/sda

dでパーティション削除、nで新規作成、pで状態表示、最後にwで書き込みです。
前述のようにWindows側で全部パーティションを消して置けば、nの作成から始められます。(中途半端に残っていた時に、ここで消しても次のmkfsでエラーが出ました）
パーティションは、linux用に一つあればいいので、結果として /dev/sda1のみになります。（下記情報は、全部終わったあとの状態なので、ご容赦）

$ sudo fdisk /dev/sda
Welcome to fdisk (util-linux 2.33.1).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

Command (m for help): p
Disk /dev/sda: 55.9 GiB, 60022480896 bytes, 117231408 sectors
Disk model: 2105
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 71BFAD4F-E232-4647-B7DD-7099B87CB9CA

Device     Start       End   Sectors  Size Type
/dev/sda1   2048 117231374 117229327 55.9G Linux filesystem

フォーマット

/dev/sda1のパーティションを ext4でフォーマットします。

$ sudo mkfs.ext4 /dev/sda1

SDカードのLinuxパーティションと、SSDをマウント

$ sudo mkdir /tmp/usd # 作業用
$ sudo mount /dev/mmcblk0p7 /tmp/usd #SDカードのLinuxパーティションをmount
$ sudo mkdir /tmp/ssd #作業用
$ sudo mount /dev/sda1 /tmp/ssd #SSDを mount

tarをつかってSDカードの中味を全部コピー

これは便利ですね。

$ (cd /tmp/usd; sudo tar --backup -c *)|sudo tar -C /tmp/ssd -xv

最終的な各種設定

/boot/cmdline.txt
console=serial0,115200 console=tty1 root=/dev/sda1 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet splash plymouth.ignore-serial-consoles

$ lsblk
NAME        MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda           8:0    0 55.9G  0 disk
mqsda1        8:1    0 55.9G  0 part /mnt/ssd
mmcblk0     179:0    0 14.9G  0 disk
tqmmcblk0p1 179:1    0  256M  0 part /boot
mqmmcblk0p2 179:2    0 14.6G  0 part
$

もともとのSDカード上のLinuxシステムは、/dev/mmcblk0p2に入っていました。この中味を全部、SSDにtarでコピーしました。

$ sudo fdisk -l
・・・略・・・
Device         Boot  Start      End  Sectors  Size Id Type
/dev/mmcblk0p1        8192   532479   524288  256M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/mmcblk0p2      532480 31116287 30583808 14.6G 83 Linux

Disk /dev/sda: 55.9 GiB, 60022480896 bytes, 117231408 sectors
Disk model: 2105
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 71BFAD4F-E232-4647-B7DD-7099B87CB9CA

Device     Start       End   Sectors  Size Type
/dev/sda1   2048 117231374 117229327 55.9G Linux filesystem
$

全部終わった後の、確認した際の/etc/fstabファイルです。実際に書き込んだ時には、SSDのprocのところは、/dev/sda1と書いたつもりだったのですが、リブート後に、UUIDに変わったような気がします。このあたりは、良く分らない。

/etc/fstab
$ cat /etc/fstab
proc            /proc           proc    defaults          0       0
PARTUUID=d9b3f436-01  /boot           vfat    defaults          0       2
PARTUUID=d9b3f436-02  /               ext4    defaults,noatime  0       1
UUID=6766df05-a8f7-4839-af55-2a71d0334740 /mnt/ssd ext4 defaults 0 2
# a swapfile is not a swap partition, no line here
#   use  dphys-swapfile swap[on|off]  for that
$

Swap領域を拡大する

これまで、SDカードでブートし、Linux(Raspbian）も全てSDカードに入っていた状態では、Swap領域も狭く、SSDへの移行前は一時的にSwap usageが 90%以上になっていることもありました。SWAP領域のすすめという記事を参考に、追加したSSDの領域を使い、Swap領域を拡大してみます。

現在のSwap領域を確認

現在のSwap領域は、freeコマンドで確認できます。

$ free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:         948280      474284       38708       48252      435288      479116
Swap:        102396        5120       97276
$ free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          926Mi       463Mi        36Mi        47Mi       426Mi       467Mi
Swap:          99Mi       5.0Mi        94Mi
$

99MiB (メビバイト：こういう表記がある事を知りませんでした）が全体のSwap領域で、5MiBが使用済みのようです。（昨日の夜、REBOOTしたため、きれいになった）

SWAP領域のマウント状況を確認

swaponコマンドで確認します。 /var/swapにマウントされています。

$ swapon -s
Filename                                Type            Size    Used    Priority
/var/swap                               file            102396  5632    -2
$

SWAP領域の設定

/etc/dphys-swapfileで設定します。このCONF_SWAPSIZE=100の行と #CONF_MAXSWAP=2048の行を変更します。CONF_SWAPSIZEを1024とし、CONF_MAXSWAPのコメント外して2048とします。

$ sudo vi /etc/dphys-swapfile
# /etc/dphys-swapfile - user settings for dphys-swapfile package
# author Neil Franklin, last modification 2010.05.05
# copyright ETH Zuerich Physics Departement
#   use under either modified/non-advertising BSD or GPL license

# this file is sourced with . so full normal sh syntax applies

# the default settings are added as commented out CONF_*=* lines


# where we want the swapfile to be, this is the default
#CONF_SWAPFILE=/var/swap

# set size to absolute value, leaving empty (default) then uses computed value
#   you most likely don't want this, unless you have an special disk situation
CONF_SWAPSIZE=100

# set size to computed value, this times RAM size, dynamically adapts,
#   guarantees that there is enough swap without wasting disk space on excess
#CONF_SWAPFACTOR=2

# restrict size (computed and absolute!) to maximally this limit
#   can be set to empty for no limit, but beware of filled partitions!
#   this is/was a (outdated?) 32bit kernel limit (in MBytes), do not overrun it
#   but is also sensible on 64bit to prevent filling /var or even / partition
#CONF_MAXSWAP=2048

リブートして確認

一度、リブートしないと変更が反映されないようなので、sudo rebootを実行した後で、再度、free -h コマンドで確認します。以下のように、1ギガに変更されました。

$ free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          926Mi       422Mi        45Mi       7.0Mi       458Mi       433Mi
Swap:         1.0Gi          0B       1.0Gi
$

Telegrafで取得したRaspberry PiのメトリクスをGrafanaのダッシュボードで、可視化していますが、そこでも確かに 1024MiB になっていました。

おわりに

raspberry piを、工場のIoTの大事なところに設置する予定ですが、そのためには、色々注意すべき事が他にもありそうです。信頼性とかセキュリティーとか、リブート時の処置とか、接続先の停電復帰とか・・・。　これから、一つずつ整えていきたいと思います。