Raspberry Pi als Embedded-Device

Hallo zusammen!

Ich habe den Raspi schon für viele Projekte verwendet und kenne daher seine Stärken und Schwächen. Eine seiner größten Schwächen ist das Booten von Linux von einer SD-Karte. Diese Karten sind als Datengrab für lineare Zugriffe gemacht, nicht für Random-Zugriffe und schon gar nicht als RAM-Auslagerungsmedium. Die Controller in den Karten sind nicht dafür optimiert (kein TRIM etc.). Ein Betrieb als Embedded-Device scheitert oft daran, dass diese SD-Karten relativ schnell kaputt geschrieben sind.

Ein weiteres Problem ist, dass Embedded-Geräte Hard-Off-fähig sein müssen. Also Ausschalten im laufenden Betrieb muss möglich sein. Siehe z.B. WLAN-Accesspoints, welche oftmals auch mit einem Embedded-Linux laufen und problemlos vom Strom getrennt und wieder eingeschaltet werden können, ohne dass man dafür irgendwelche Shutdown-Befehle ausführen muss. Macht man selbiges mit einem Raspi, so ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die SD-Karte irreparabel beschädigt wird.

Ich habe schon mit Overlay-FS experimentiert und das Bootmedium readonly gemacht. Das hat aber seine Grenzen und zwar in der Größe vom RAM des Raspi. Der Bootloader lässt sich nicht overlayen und wenn es den beim Hard-Off erwischt, hat die SD-Karte zum letzten Mal gebootet.

Eine weitere Idee war ein USV-Shield mit einer Lithiumbatterie. Dabei wird der Raspi bei einem Powerloss nicht hart abgeschaltet, sondern ein Monitoring-Script im Raspi bekommt ein Triggersignal, das dann einen sauberen Shutdown auslöst. Sollte während des Runterfahrens der Strom wieder eingeschaltet werden, triggert das USV-Shield auch einen Reboot.

Overlay-FS und USV-Shield haben schon einiges gebracht. Kaputte SD-Karten habe ich seitdem nicht mehr. Trotzdem wechsle ich sie vorsichtshalber einmal im Jahr. Mich stören da jetzt weniger die 0,2 Gramm Plastikmüll, sondern die Arbeit die damit verbunden ist. Entweder habe ich ein Ersatz-Image gleich dabei, dann heißt es vorher neue Karte erstellen und einfach austauschen. Bei manchen Anwendungen geht das aber nicht so einfach, weil ich vorher noch Nutzdaten vom Embedded-Device kopieren muss. Nicht immer kann man sowas über eine Cloud lösen, weil keine Netzanbindung besteht. Auch wundert sich manchmal jemand, dass so eine Kiste nicht gleich aus geht wenn man den Stecker zieht, sondern erstmal noch eine Minute mit dem Mäusekino blinkert.

Jetzt überlege ich, ob man die Sache nicht noch auf anderen Wegen angehen könnte. Zum Beispiel nicht mehr von SD booten sondern von USB-SSD, die für Random-Zugriffe besser geeignet sind. Das habe ich bisher noch nie versucht. Auch habe ich noch keine Erfahrungen bzgl. Journaling-FS. Sind die in der Praxis tatsächlich resistent gegen solche Hard-Offs oder wird da übertrieben? Und vorallem, ist der Raspi überhaupt in der Lage, über USB von einem JFS zu booten?

Was gäbe es noch für Möglichkeiten, das Problem anzugehen? Vorschläge sind willkommen!

Grüße
Cody