Le Raspberry Pi est souvent vu comme une petite machine à tout faire, ou presque : micro PC de bureau, petit serveur, solution multimédia et même NAS. Mais dans la pratique, ce n'est jamais aussi simple. Surtout si l'on veut un minimum de performances. La version 4 Model B change la donne, on a donc tenté notre chance.

Il est courant de voir des utilisateurs miser sur des cartes mères à petit prix pour fabriquer un NAS maison. Il y a même des OS spécialisés, open source (FreeNAS, OpenMediaVault, etc.) ou chez des constructeurs.

Mais cet acronyme signifie Network Attached Storage, soit « stockage lié au réseau », il n'y a donc pas de la débauche de fonctionnalités proposées par des fabricants comme Asustor, QNAP ou Synology pour trouver son bonheur. En effet, on a parfois simplement besoin de disposer de données centralisées sur le réseau local... avec un budget limité.

On peut donc se tourner vers du matériel qui ne dispose pas d'une puissance énorme, avec des protocoles simples et largement supportés tels que Samba/CIFS. Nombreux sont ceux qui ont opté pour un Raspberry Pi dans ce but, la machine approchant du compromis recherché.

Mais tant le SoC que le système Raspbian ou la connectique disponible jusqu'à lors pouvaient limiter les performances de cette expérience, notamment au niveau du port réseau. Avec le Raspberry Pi 4, vient une offre plus performante, mais surtout le support de nombreuses distributions avec un choix plus large.

La connectique suit la même tendance, avec un véritable port réseau à 1 Gb/s et de l'USB 3.0 annoncé à un débit théorique maximal de 4 Gb/s (partagé avec l'USB 2.0). Nous avons donc décidé de profiter de ces améliorations pour tenter l'expérience d'un NAS basé sur cette machine avec un périphérique de stockage USB.

• Le Raspberry Pi 4 annoncé : Cortex-A72, jusqu'à 4 Go de LPDDR4, Gigabit, USB 3.0, 2x 4Kp60

Branchement et installation de la machine

Nous avons utilisé notre Raspberry Pi 4 de 4 Go avec un dissipateur Armor Case de Geekworm, acheté une vingtaine d'euros. De quoi nous assurer de rester à une température raisonnable même si le SoC est sollicité de manière continue, sans perte de performances (nous y reviendrons).

Une version à deux ventilateurs est également proposée pour ceux qui préfèrent un refroidissement actif. Elle est vendue pour quelques euros de plus et permet de gagner de précieux degrés, parfois utiles.

Côté SSD, pour ce test nous avons utilisé MX500 de Crucial de 500 Go, vendu pour un peu moins de 70 euros. Vous pouvez bien entendu opter pour un modèle plus gros ou un HDD afin de recycler le disque d'un ancien ordinateur portable et disposer de plus d'espace. C'est à vous de voir. 

Stockage USB : ne cherchez pas le record de vitesse

Mais le Raspberry Pi 4 n'a toujours pas de port S-ATA natif. Nous avons donc opté pour un boîtier USB externe. Il en existe de différentes formes : classique, clé USB plus ou moins longue, modules externes. Ne payez pas le prix fort pour un produit USB 3.x à 10 Gb/s, vous serez de toute façon limités par les 125 Mo/s du port réseau.

Il faut au moins de l'USB 3.0 à 5 Gb/s pour disposer de plus des 480 Mb/s de l'USB 2.0. Pour notre test du jour, nous avons opté pour un modèle UGreen avec gestion de l'UASP vendu 16 euros. S'il s'agit d'un boîtier USB 3.1 à 10 Gb/s, c'est seulement pour nous assurer qu'il n'est pas une source de limitation des performances lors de nos tests de débits.

Vous pouvez également opter pour des boîtiers avec gestion du RAID, 0 ou 1 via des switchs. Le premier permet, en théorie, de multiplier les performances par deux en accédants aux deux SSD de manière simultanée (ce qui ne sera pas très utile ici). Le second de préserver les données en disposant constamment d'une copie de celles-ci.

Ces produits ont l'avantage de ne pas avoir à gérer le RAID côté logiciel et donc de ne pas dépendre de la configuration de l'OS. Attention tout de même, si on en trouve dès 30/40 euros, les performances ne sont pas toujours au rendez-vous, surtout avec des SSD et/ou en écriture. 

L'alimentation de l'ensemble est assurée, sans complément, par un splitter PoE relié au switch Netgear MS510TXPP. Mais là aussi, vous pouvez simplement opter pour une alimentation USB Type-C officielle par simplicité.

Quel distribution Linux et quel système de fichier ?

Dans un premier temps, nous avions décidé de proposer ce tutoriel sous Manjaro Linux, qui dispose d'une installation simple et du support du Raspberry Pi 4 Model B de 4 Go, dans sa version 64 bits. Mais lors de nos tests de débits, nous avons constaté un manque de stabilité des performances. 

Nous nous sommes donc retournés vers Ubuntu 19.10 qui dispose d'un noyau récent, d'un support assez large et de bonnes performances globales. Seul hic : nous avons dû nous limiter à la version 32 bits et donc à 3,7 Go de mémoire, ce qui n'est pas un problème pour l'usage visé. Vous pouvez même rester sur un NAS avec 1 Go si vous ne voulez pas l'utiliser pour d'autres tâches ou seulement certaines peu gourmandes en mémoire. 

• Comment installer Ubuntu 19.10 64 bits sur un Raspberry Pi 4 (même celui de 4 Go)

Une fois l'OS transféré sur la carte microSD, les différents éléments branchés et la machine démarrée, nous nous y connectons via SSH avec le compte utilisateur :

ssh utilisateur@ip_de_la_machine

Soit dans notre cas :

ssh [email protected]

Pour la première étape, on commence par une mise à jour du système :

sudo apt update && sudo apt full-upgrade && sudo apt autoremove

Autre choix qui a son importance : le système de fichiers du stockage USB. En effet, nous avions dans un premier temps tenté d'utiliser NTFS afin de disposer de pouvoir utiliser le boîtier sur le Raspberry Pi mais aussi le connecter à une machine Windows si nécessaire, mais là encore les performances étaient trop limitées : de 60 à 80 Mo/s. 

Nous avons donc misé sur ext4, natif à Linux, mais vous pouvez vous tourner vers un autre choix comme btrfs si vous le préférez, ou si vous cherchez à disposer de certaines fonctionnalités avancées.

Comment formater un HDD/SSD existant sous Linux ?

Il faut donc commencer par formater votre espace de stockage. Pour cela, identifiez son nom au sein du système avec la commande lsblk, qui donne chez nous le résultat suivant :

ubuntu@ubuntu:~$ lsblk
NAME        MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
loop0         7:0    0    76M  1 loop /snap/core/7919
loop1         7:1    0  47.1M  1 loop /snap/lxd/12207
loop2         7:2    0    47M  1 loop /snap/lxd/12227
sda           8:0    0 465.8G  0 disk
mmcblk0 179:0    0  59.5G  0 disk
├─mmcblk0p1 179:1    0 256M  0 part /boot/firmware
└─mmcblk0p2 179:2    0  59.2G  0 part /

Le SSD connecté en USB est reconnu comme sda, il est donc accessible via le chemin /dev/sda/. Nous utilisons cette référence pour l'ouvrir avec l'outil de formatage fdisk et les droits super utilisateur (sudo) :

sudo fdisk /dev/sda

Ici, il faut entrer des commandes sous forme de lettre pour supprimer la ou les partitions existantes (d), en créer une nouvelle (n) primaire (p) en gardant les paramètres par défaut (Entrée). Il faut ensuite écrire le résultat (w), ce qui aura pour effet de quitter l'application.

La commande lsblk devrait cette fois afficher une partition sda1. Nous mettons maintenant en place le système de fichiers ext4 sur la partition créée :

sudo mkfs.ext4 /dev/sda1

Création du serveur Samba

Il faut ensuite installer le serveur Samba qui nous servira à disposer d'un partage réseau accessible depuis différents systèmes d'exploitation (Linux, macOS, Windows, etc.) :

sudo apt install -y samba
sudo reboot

Cette commande a l'avantage d'installer le serveur et toutes ses dépendances en une seule ligne de commande. Acceptez les différentes étapes qui vous seront proposées. On redémarre ensuite le système avant de continuer pour que tous les éléments soient en place, notamment du côté des comptes utilisateur.

Vous disposez désormais d'un NAS avec un serveur Samba actif ! 

Ajout d'un utilisateur et création du répertoire partagé

Il nous faut maintenant configurer un partage sur le serveur Samba et permettre à un utilisateur d'y accéder. Pour cela, nous allons commencer par ajouter un compte dans ceux reconnus par le serveur.

Vous pouvez ajouter l'utilisateur courant, ou un autre créé spécialement pour l'occasion. Nous optons pour ce second choix, avec les commandes suivantes :

sudo useradd david
sudo passwd david
sudo smbpasswd -a david
sudo usermod -a -G sambashare david

Cela crée l'utilisateur david, membre du groupe sambashare, configure son mot de passe et l'ajoute à la liste de ceux reconnus par le serveur Samba avec un mot de passe spécifique.

Ensuite, on créé le point de montage :

sudo mkdir -p /data/usbshare

Configuration du serveur Samba

Maintenant que le point de montage et l'utilisateur existent, il faut ouvrir l'accès depuis le réseau local. Pour cela, il faut modifier le fichier de configuration de Samba :

sudo nano /etc/samba/smb.conf

On y ajoute les lignes suivantes à la fin :

[USBShare]
   comment = Partage USB du Raspberry Pi
   path =/data/usbshare
   valid user = david
   directory mask = 750
   create mask = 750
   browsable = yes
   writable = yes
   guest ok = no

L'ensemble de ces paramètres est assez clair. Précisons tout de même le rôle des masques, utilisés pour les nouveaux répertoires (directory) et fichiers (create). La valeur 750 donne tous les accès à l'utilisateur (david), les membres du groupe (sambashare) peuvent seulement lire les données, alors que les comptes tiers n'ont aucun droit.

Vous pouvez également modifier des paramètres dans la section [Global] :

   client min protocol = SMB2
   client max protocol = SMB3

Cela permet de désactiver Samba v1 et les failles associées depuis les clients Windows.

Monter le périphérique USB à chaque démarrage de la machine

Maintenant que nous disposons d'un point de montage, il faut l'utiliser. Pour cela nous devons commencer par récupérer l'identifiant (UUID) de la partition créée sur l'espace de stockage USB :

sudo blkid

Qui donne dans notre cas une ligne commençant par : 

/dev/sda1: LABEL="USBShare" UUID="aa9fc7b1-a518-4e08-93c4-1d2632dbdbed" TYPE="ext4" 

On l'utilise ensuite pour activer l'accès au périphérique USB au démarrage de la machine, en l'ajoutant au fichier de configuration des points de montage :

sudo nano /etc/fstab

On y ajoute la ligne suivante :

UUID=aa9fc7b1-a518-4e08-93c4-1d2632dbdbed /data/usbshare ext4 defaults,noatime 0 0

On enregistre et on ferme le fichier (CTRL+X) puis on redémarre la machine :

sudo reboot

Si vous avez entré tous les bons paramètres, le partage réseau sera accessible dès que la machine aura démarré. Bien entendu, veillez à la mettre à jour régulièrement pour limiter les risques de failles de sécurité.

On s'arrange ensuite pour que le stockage soit accessible :

sudo chmod 777 -R /data/usbshare/
sudo chown -R david:sambashare /data/usbshare/

On rend pour cela le compte david et le groupe sambashare propriétaires, tout en permettant à n'importe qui de pouvoir y accéder : 777 donne l'ensemble des accès à l'utilisateur, son groupe et aux tiers. La raison est simple : au démarrage de la machine, il sera monté par le compte administrateur (root), il faut donc que ceux qui ne sont pas reconnus comme tels puissent y accéder.

Accéder au NAS depuis une machine tierce

Vous devriez alors accéder au partage réseau depuis d'autres machines. Sous Windows, vous pouvez ainsi attribuer une lettre à votre partage avec la ligne de commande suivante (dans notre cas) :

net use j: \\192.168.1.41\USBShare

ou

net use j: \\ubuntu\USBShare

Les identifiants de l'utilisateur vous seront demandés. Parfois sous Windows (lorsque vous utilisez un compte Microsoft pour vous connecter par exemple) il ne faut pas indiquer seulement le nom de ce dernier, mais aussi l'IP ou le nom de la machine à laquelle il est lié (\192.168.1.41\david ou \ubuntu\david plutôt que simplement david par exemple).

Pour rappel, ubuntu est ici le nom de la machine sur le réseau (hostname) configuré lors de l'installation. On peut donc l'utiliser plutôt que l'IP. Pour en changer, tapez :

hostname nom_désiré
sudo reboot

Avec notre configuration, nous obtenons des performances entre 100 et 115 Mo/s tant en lecture qu'en écriture sur l'espace de stockage distant, de manière assez stable. Cela correspond aux limites pratiques d'un port réseau à 1 Gb/s. La machine est donc fonctionnelle, vous pouvez l'oublier et l'utiliser.

Dans l'idéal, il faudrait maintenant placer le Raspberry Pi 4 et son SSD externe dans un boîtier, fabriqué maison ou non. Un point qui sera l'objet d'un prochain article.