【保姆级教程】用树莓派5从零开始打造一台功能完备...

这周我们来详细介绍一个基于树莓派5的DIY项目——从零开始打造一台功能完备的4盘位NAS。
借助树莓派5的PCIe接口和强大的处理能力，再配合专门设计的3D打印外壳，这台自制NAS无论在外观专业性还是数据传输性能上，都有着非常出色的表现。

所需材料

• 树莓派5
• Radxa Penta SATA Hat
• SATA延长线
• 32GB闪迪MicroSD卡
• 4TB西部数据红盘NAS硬盘
• 12V电源适配器
• 圆口电源延长线
• 80mm薄款风扇
• Molex风扇转接头
• M3黄铜螺母柱
• 二十 (20) 颗 M3x8mm 圆头螺丝
• 四 (4) 颗 M3x16mm 圆头螺丝
• 2.5G网络适配器 (可选)

使用的工具与设备

• Bambulab P1S 3D打印机
• Hakko电烙铁
• 功率计

硬件概述

该项目选用了树莓派5作为核心，并通过Radxa Penta SATA Hat扩展板，充分利用其PCIe接口，扩展出四个SATA端口。实际上，该扩展板有第五个端口（Penta之名的由来），但因其接口类型不同且布局不便，本次制作决定只使用四个。

存储方面，配置了四块4TB的西部数据红盘NAS专用硬盘，在容量和可靠性上做到了很好的平衡。

由于3.5英寸硬盘体积较大，无法直接安装在Radxa扩展板上，因此需要使用SATA延长线。项目中选用的这种延长线自带螺丝安装孔，为后续设计定制化的固定支架提供了便利，可以确保硬盘托架与接口精确对齐。

为完善整体配置，还用到了以下组件：

• 一个树莓派5主动散热器，负责CPU的散热。
• 一张microSD卡，用于安装和运行操作系统。
• 一个12V 40W的电源适配器，为整个NAS系统供电。
• 一个12V 80mm的薄款风扇，用于带走硬盘和内部组件产生的热量。

设计NAS外壳

这款定制的3.5英寸Pi NAS外壳是使用Fusion 360软件设计的。

其设计亮点包括：

• 独立的硬盘托架，配有拉杆结构，方便抽拉和更换硬盘。
• 为SATA延长线接头设计的专用安装支架，让硬盘滑入时即可精准对接。
• 将树莓派与Radxa扩展板堆叠在硬盘仓后方，隐藏了平时无需接触的HDMI和USB-C接口，使外观更简洁。
• 通过圆口电源延长线，将供电接口引至背板，布线更规整。
• 在树莓派上方预留了80mm风扇位，可由前进气口吸入冷空气，从后方排出热风，形成高效风道。
• 设计了带格栅的风扇罩，有效防止线缆意外卷入扇叶。

所有组件最终都被收纳于一个外观酷似传统4盘位NAS的外壳中。
3D打印文件可从Makerworld下载：https://makerworld.com/en/models/1605027-raspberry-pi-5-based-4-bay-nas

使用Bambu Lab P1S 3D打印外壳

为了将3D模型变为现实，作者使用了Bambu Lab P1S Combo打印机。这是一款中端CoreXY打印机，其优势在于：

• 高速且封闭式的打印仓，保证打印质量。
• 通过AMS（自动材料系统）支持多色、多材料打印。
• 开箱即用的可靠性，非常适合这类功能性强的项目。

处理大尺寸打印

设计上面临的一个挑战是外壳的长度。完整外壳长达275.5mm，超出了P1S打印机256mm的最大构建尺寸。为解决此问题，作者巧妙地沿着一条对角线将外壳一分为二。这种做法不仅将接缝处理成了一条装饰线，还顺带免去了打印支撑结构的麻烦。

随后，模型文件被导出并通过Bambu Studio切片，分六个批次进行打印，所用材料如下：

• 黑色PLA基础耗材，用于打印外壳主体。
• 白色PLA基础耗材，用于打印前面板和托架拉杆上的文字。

打印参数方面，直接采用了纹理PEI打印平台、0.2mm标准层高和PLA基础耗材的全部默认设置。

整个外壳打印下来消耗了近1公斤耗材，耗时接近24小时。由于文字部分只有几层厚度，前面板的双色打印仅产生了5克废料，材料利用率很高。

打印结果与设计调整

Bambu P1S的打印成品质量非常出色，表面光滑，细节清晰，基本无需后期打磨。打印件没有出现翘曲或拉丝问题，公差控制得也十分精准。对于一台仅经过基础设置和自动校准的打印机来说，首次进行如此大规模的打印便有这样的表现，确实令人印象深刻。

不过在实际组装中，作者还是发现了一些小问题并进行了修正：需要为硬盘托架导轨增加一些间隙，并且补上了遗漏的树莓派固定螺丝孔。为此，外壳的两半被重新打印了一次。

组装3.5英寸Pi NAS外壳

安装黄铜螺母柱

3D打印件之间主要通过M3螺丝和预埋的黄铜螺母柱来固定。首先需要用电烙铁将这些螺母柱热熔嵌入到指定位置：

• 四个嵌入外壳后半部分，用于连接外壳前后两半。
• 四个嵌入SATA线缆支架，用于将支架固定到外壳上。
• 八个嵌入SATA线缆支架，用于固定SATA连接器。
• 每个硬盘托架各一个，配合一个3D打印的垫圈来安装托架拉杆。

在支架上安装SATA线缆连接器

每个SATA连接器由两颗M3x8mm的圆头螺丝固定。由于空间紧凑，安装时可以采用一个技巧：先安装末端连接器的螺母柱和螺丝，然后利用长柄六角扳手穿过后续螺母柱的预留孔位，来拧紧螺丝。这样逐个安装，可以轻松搞定全部四个连接器。

组装3.5英寸硬盘托架

每个3.5英寸硬盘使用四颗沉头螺丝固定在托架上。随后，用一颗M3x8mm螺丝和一个3D打印的垫圈将拉杆安装好，使其可以在拉出和收起位置间自由转动。

依次为所有四个托架完成组装。

安装风扇和电源插孔

将80x10mm的12V薄款风扇用四颗M3x16mm螺丝固定在外壳后部，注意确保风扇朝向是向外排风。风扇罩的格栅设计为水平方向，以最大程度减少对线缆的干扰。

同时，将Radxa扩展板供电所需的圆口电源延长线也一并安装好。

树莓派核心模块组装

接下来是核心部分的组装。这台NAS计划运行OMV（Open Media Vault）系统，该系统需要基于Raspberry Pi OS Lite安装，所以动手前务必先将系统镜像刷入microSD卡。
组装步骤如下：

1. 将刷好系统的microSD卡插入树莓派。
2. 安装主动散热器。这里需要注意，为了给Radxa扩展板的电源插孔留出空间，需要掰掉散热器上的三片鳍片。这算是扩展板的一个小设计缺陷。
3. 将Radxa套件附带的铜柱安装到树莓派上，确保螺纹朝上。
4. 连接PCIe排线。
5. 将Radxa扩展板对准安装到树莓派的GPIO引脚上并固定。
6. 提前插入Molex风扇电源线，因为主板安装到位后空间狭小，将无法操作。
7. 用附带的四颗M2.5螺丝将整个树莓派固定在外壳上。
8. 连接风扇和电源线。

随后，在树莓派上方安装SATA电源线组件。先将四个SATA连接器分别插入Radxa扩展板，然后将整个支架对准后半部分外壳的螺丝孔。
注意： 确保SATA线缆支架的数据接口朝下安装，避免装反。最后用四颗M3x8mm圆头螺丝将其牢牢固定。

最后再检查一遍，确保插入Radxa扩展板的SATA连接器没有受到过度挤压，同时拨动一下风扇，确认它可以自由旋转，没有被线缆卡住。

外壳组装

将外壳的两半合拢，用四颗M3x8mm圆头螺丝固定。如果追求更一体化的视觉效果，也可以考虑换用黑色螺丝。

在外壳底部粘上几个橡胶脚垫，可以起到减震降噪的作用。至此，NAS硬件组装完毕，可以安装硬盘了。只需将每个硬盘托架滑入槽位，直到感觉它们插入了背部的SATA接口即可。

启动NAS并安装OMV

接通网线和12V电源，准备启动NAS。

等待几分钟让树莓派启动，然后可以在路由器的DHCP客户端列表里，或使用Angry IP Scanner等工具找到它的IP地址。
通过SSH连接到树莓派，然后执行以下命令来更新系统并安装OMV：
```bashsudo apt updatesudo apt upgrade -ywget -O - https://github.com/OpenMediaVault-Plugin-Developers/installScript/raw/master/install | sudo bash````
安装脚本大约需要5分钟，完成后会提示重启树莓派。

首次启动和设置

启用PCIe端口

为了让系统识别到硬盘，还需要手动启用树莓派的PCIe端口。编辑 /boot/firmware/config.txt 文件，在末尾添加以下两行：
dtparam=pciex1dtparam=pciex1_gen=3
保存后再次重启树莓派。
重启完成后，硬盘应该就能被系统识别。可以输入以下命令来确认：
bashlsblk
正常情况下，会看到类似 sda, sdb, sdc, sdd 的设备列表，分别对应四块硬盘。

配置OMV

完成OMV安装并启用PCIe端口后，在浏览器中输入树莓派的IP地址，即可访问OMV的网页管理后台。默认登录信息为：

• 用户名:  admin
• 密码: openmediavault

首次登录后，请务必修改默认密码。

关于OMV的详细配置，网络上已有非常丰富的教程，此处不再赘述。
基本配置流程如下：

1. 将硬盘设置为RAID 5阵列，提供12TB的可用空间和单盘冗余保护。(注意：OMV 7在树莓派上似乎无法通过网页界面创建RAID，需要通过命令行手动完成。)
2. 基于RAID阵列创建存储卷。
3. 在存储卷上创建共享文件夹。
4. 创建新用户，并授予其访问共享文件夹的权限。
5. 启用SMB服务，以便在Windows或macOS网络中访问。

测试3.5英寸Pi NAS

传输速度

为了测试这台Pi NAS的实际性能，首先将网络共享文件夹映射到一台Windows 11电脑上，然后尝试拷贝一个30GB的大视频文件到NAS。实测平均写入速度约为110MB/s，速率曲线基本稳定，偶有小幅波动。换算下来约为900Mb/s，这表明传输速度很可能已达到了树莓派千兆网口的上限。

接着测试从NAS读取同一个文件到电脑，速度更快且更稳定，平均速度达到了113MB/s。

使用软件进行1GB文件大小的自动化测试，结果也基本一致：写入和读取速度均在110MB/s左右。

既然瓶颈在于千兆网口，那么换用2.5G网卡效果如何？将一个2.5G USB网卡插入树莓派的USB 3.0接口后，性能提升立竿见见影。
向NAS的写入速度提高到了平均约200MB/s，从NAS读取的速度更是达到了250MB/s。此时，写入速度的瓶颈可能转移到了树莓派CPU在进行软件RAID奇偶校验计算时的处理能力上。

可见，花不到150块升级一个2.5G网卡是非常简单且划算的，它能显著提升NAS的传输性能，尤其是在拷贝大量数据时。

功耗

使用功率计测得这台NAS在两种状态下的功耗：

• 空闲: \~18W
• 满载写入: \~30W

这个功耗值虽然高于全固态硬盘的Pi NAS（约9-12W），但对于一台带动四块大容量机械硬盘的设备来说，表现已经相当不错。作为参考，一台华芸（Asustor）品牌NAS在硬盘休眠时的待机功耗就约为18W，而这台DIY NAS在硬盘持续运转的情况下也维持了同样的水平。

散热和噪音

散热方面，机箱前面板的通风口与后置的80mm风扇构成了高效的散热风道，即便在满负载运行时，也能让设备保持凉爽。

不过，该设计一个比较明显的缺点是噪音较大。在80mm风扇运转时，距离设备20cm处测得的噪音水平约为54dB。

总结

以上就是这款基于树莓派5打造的4盘位3.5英寸NAS的全部制作过程。它拥有不俗的性能、兼具功能与美感的3D打印外壳，并且可以灵活地运行OMV或其他NAS操作系统，完全能满足家庭用户的存储需求。

作者已将3D打印文件上传至MakerWorld。如果使用Bambu Lab A1、P1S或X1C打印机，可以直接通过Bambu Handy应用加载预设好的打印配置文件一键打印。如果使用其他打印机，也可以下载源文件后用自己的切片软件进行处理。
关于这款Pi NAS，大家有什么看法呢？欢迎在评论区留言讨论。