Когда говорят «одноплатный (микро-)компьютер» или просто «одноплатник», на ум большинству сразу приходят Raspberry Pi. Первой «малинке» в этом году исполнится 10 лет, и это уже давно не просто серия продуктов с 40-млн тиражом, вокруг которой сложилась экосистема программных и аппаратных решений, а целое явление. Выход Raspberry Pi привёл не только к тому, что гранды индустрии были вынуждены пересматривать свои серии продуктов, но и к появлению целой плеяды конкурентов.

Тем не менее и тогда, и сейчас принципы создания очередного поколения «малинок» остаются прежними — это должен быть максимально дешёвый микрокомпьютер. Поэтому создателям приходится идти на компромиссы и постоянно экономить. При этом любая дополнительная обвязка, без которой трудно обойтись в реальных задачах, особенно для коммерческих применений, часто нивелирует низкую стоимость самой платы и усложняет итоговое решение.

И вот тут-то на сцену выходят другие производители, которые всё это время не сидели сложа руки, а создавали альтернативы столь популярной «малинке». И надо сказать, небезуспешно. Кто-то старался ещё больше удешевить конечный продукт, не экономя, однако, на спичках. Кто-то на цену оглядывался в меньшей степени, стараясь создать всё ещё доступный, но гораздо более привлекательный продукт. А кто-то пошёл по пути интеграции и создания практически полностью готовых к работе решений.

Наконец, у этих альтернативных решений есть ещё одно неоспоримое достоинство, крайне важное для любых мало-мальски серьёзных проектов, где нужны не одна-две платы, а десятки, сотни или даже тысячи, — это доступность! С конца прошлого года на Raspberry Pi начался резкий рост цен и дефицит. В Европе за самую популярную модель 4B с 4 Гбайт памяти в среднем просят порядка €100, а за 8-Гбайт версию цена поднималась и до €150. Энтузиасты даже создали трекер доступности «малинок», который, правда, показывает наличие в продаже всего двух 2-Гбайт моделей.

Мириться с таким положением дел решительно нельзя, поэтому рассмотрим три альтернативы Raspberry Pi, примерно подпадающие под описанные выше пути развития: Firefly Station P2, Radxa ROCK Pi 4A и Hardkernel ODROID-N2+. Все с 4 Гбайт оперативной памяти, чтобы их можно было сравнить всё с той же «малинкой» версии 4B в некоторых тестах.

Firefly Station P2

Station P2 относится к категории законченных решений. Да, внутри у него модуль Firefly ROC-RK3568-PC, но это уже полноценный микроПК, упакованный в металлический корпус. Все необходимые порты и разъёмы выведены наружу, есть даже кнопки питания и сброса (спрятана на дне 3,5-мм стереоразъёма), а также индикатор. То есть модификаций со стороны аппаратной части не предполагается, поскольку, например, никаких GPIO не выведено — есть разве что выход интерфейсов RS485/RS232 (через порт RJ-45) + порт USB-C (для OTG).

Firefly Station P2

Более того, у устройства весьма приличная комплектация: пара антенн на 5 dBbi (Wi-Fi 6 + Bluetooth 5.0), HDMI-кабель (тип D, 2.0a, вывод до 4K@60), кабель USB Type-C и набор для монтажа накопителя. Именно подсистема хранения данных — сильная сторона Firefly Station P2. У мини-ПК есть слот microSD, поддержка eMMC-модулей (до 128 Гбайт), слот M.2 2242/2280 для NVMe SSD (PCIe 3.0) и даже место для 7-мм SATA-3 SSD/HDD. Для питания нужен внешний БП (9–24 В, до 24 Вт).

Из не упомянутых выше интерфейсов есть пара 1GbE-портов (RJ-45), два USB 2.0 и один USB 3.0 Type-A, один USB-C (OTG) и собственно HDMI 2.0a. Обслуживает всё это добро современный, но, пожалуй, не самый быстрый чипсет Rockchip RK3568. У него четыре ядра Cortex-A55 с частотой до 2 ГГц и GPU Mali-G52 (2EE), дополненный NPU (0,8 Топс на INT8) и неплохим видеокодеком, которые предлагает декодеров до 4K@60 для H.265/H.264/VP9 + энкодер до Full HD@100 для H.265/H.264. Дополняют картину 2, 4 или 8 Гбайт LPDDR4-памяти (частота не уточняется).

Собственно говоря, сама Firefly позиционирует Station P2 в первую очередь как медиацентр или мини-ПК для гиков. Но его вполне можно использовать в качестве IoT-шлюза, NVR, простых сценариев digital signage и так далее. Он может работать при температуре от -10 до +60 °C, а корпус у него не сильно больше самой платы (138 × 77,5 × 19,9 мм) и к тому же играет ещё и роль радиатора. А подготовка системы к работе максимально упрощена — образ можно «залить» с помощью microSD или через OTG + есть опциональный загрузчик для выбора ОС.

Конкретно для Firefly Station P2 разработчик предлагает полностью готовые образы Ubuntu 18.04/20.04, Android 11, OpenWRT и LEDE, а также неофициальные сборки Android TV, Armbian, EmuELEC, FreeBSD и Manjaro. Но для самой платы, лежащей в основе микро-ПК, также есть Buildroot, RTLinux и OpenHarmony. Для разработчиков есть хорошая документация и FAQ, DT- и заголовочные файлы, утилиты и инструкции по сборке, некоторые исходники и SDK (в том числе для NPU). Ну и стоит отметить хорошие сборки Ubuntu 20.04 и Station OS. В общем, Firefly постаралась, чтобы всё работало «из коробки».

Отдельно стоит сказать пару слов про фирменную Station OS — это несколько доработанная версия Android 11 с собственной оболочкой, ориентированной как на раз на развлечения. Есть утилита для быстрой настройки некоторых параметров, несколько магазинов приложений (поддержка Google Play заявлена, но установить его не удалось), мобильное приложение для использования в качестве ПДУ, поддержка некоторых привычных клавиатурных комбинаций, а также собственная система обновления прошивки. Конкретно для StationPC есть и своя Wiki.

Radxa ROCK Pi 4A

ROCK Pi 4 наиболее близок к продуктам Raspberry Pi по форм-фактору — это классический компактный (85 × 54 × 17 мм) одноплатник — и по цене. Существенная разница состоит в том, что у Radxa эксклюзивные условия на поставки чипов Rockchip, поэтому дефицита компонентов она не испытывает, что положительно сказывается на доступности и, соответственно, на реальной, а не «бумажной» цене плат. То есть Radxa ROCK Pi 4 сейчас в среднем дешевле и его гораздо проще купить.

Radxa ROCK Pi 4A и Raspbery Pi 4B

ROCK Pi 4 представлен в трёх модификациях c индексами A, B и C. Последние две отличаются наличием встроенных модулей Wi-Fi 5 и Bluetooth 5.0 и опциональной поддержкой PoE (посредством HAT) на единственном 1GbE-порте (RJ-45), а у модели C также есть дополнительный выход Mini DP 1.2 (2K@60) и фиксированный объём памяти, тогда как у A и B есть только HDMI 2.0 (тип D, 4K@60) и MIPI DSI (2 линии, 480p), которые могут работать одновременно. Объём памяти составляет 1, 2 или те же 4 Гбайт LPDDR-3200.

В принципе, есть более специфичная Core-версия (SoM), а также модификация Plus с предустановленной eMMC-памятью и u.FL-коннекторами для внешних антенн. Да, не в пример «малинке» у всех обычных моделей ROCK Pi 4 A/B/C имеется поддержка microSD (до 128 Гбайт), M.2 2280 NVMe SSD (PCIe 2.1 x2/x4, M Key, до 2 Тбайт, нужен переходник) и модулей eMMC 5.1 (до 128 Гбайт). И точно так же не в пример ей ROCK Pi 4 намного менее требователен к кабелям и источнику питания, которое подаётся через порт USB-С от БП с поддержкой PD 2.0 или QC 3.0/2.0 (18 Вт).

В наличии имеются сразу четыре порта USB Type-A, по два версии 3.0 и 2.0. Один из портов USB 3.0 может работать в режиме OTG (5 В, 1,45 A), для чего есть отдельный аппаратный переключатель. Для всех остальных портов общий бюджет по току составляет 3 А, то есть с подключением внешних SSD/HDD надо быть поаккуратнее. Для камеры есть интерфейс MIPI CSI, тоже на 2 линии, и FPC-коннектор, как и у DSI, — к ним можно подключить соответствующие фирменные аксессуары Raspberry Pi.

Среди прочих интерфейсов есть 3,5-мм аудиоразъём (стерео + микрофон), коннектор внешней батарейки (нужна только для RTC) и, конечно же, двурядная 40-контактная гребёнка GPIO: UART, I2C, I2S, PWM, S/PDIF, ADC, +3,3 В и +5 В. Всё управляется через DT-оверлеи. Есть поддержка различных HAT’ов, в том числе, например, для SATA и дополнительных USB. Кроме того, есть контактная площадка для SPI-модуля, что позволит прошить первичный загрузчик именно туда, а потом загружаться уже с NVMe SSD.

На самой плате есть два индикатора: состояния (поведение настраивается) и наличия питания (невероятно яркий). Опционально доступен фирменный радиатор, который накрывает основную SoC Rockchip RK3399: два ядра Cortex-A72 (1,8 ГГц) + четыре ядра Cortex-A55 (1,4 ГГц) + GPU Mali T860 MP4. Сам чип, в общем, уже далеко не нов, но видеокодек у него неплохой: декодер 4K@60 VP9 и 10-бит H.264/H.265, а также Full HD@60 VC-1/VP8/MPEG-1/2 + энкодер Full HD H.264 and VP8. Выделенного NPU нет.

Radxa предлагает официальные сборки вплоть до Android 9 TV (c Google Play) и Android 10 (это практически AOSP в голом виде, если не считать утилитки для быстрой настройки некоторых параметров), а также сборки Ubuntu Server 20.04 и Debian 10 (с окружением рабочего стола). Две последних опции являются основными ОС, и именно для них предлагается собственный apt-репозиторий, библиотеки, SDK, инструкции по сборке, исходники, примеры и так далее.

В общем, имеется практически полный набор необходимого софта. Отдельно стоит обратить внимание на то, что у ROCK Pi 4 есть несколько версий, чуть различающихся аппаратно. Нюанс в том, что вся информация традиционно сведена в огромную Wiki, но в данном случае это скорее минус, поскольку навигация там устроена очень плохо — какие-то рецепты в ней проще найти через Google, но не факт, что они будут актуальными. Ну или можно задать вопрос на форуме.

Hardkernel ODROID-N2+

И ROCK Pi 4, и ODROID-N2+ нередко используются в качестве основы для коммерческих решений, но продукт Hardkernel хоть и дороже, зато гораздо интереснее с точки зрения аппаратной составляющей. Всё дело в деталях, в каких-то, быть может, на первый взгляд мелочах, о которых создатели подумали заранее. Плата не самая маленькая (100 × 91 × 18,75 мм), зато сразу оснащена радиатором и двухконтактным разъёмом для подключения опционального вентилятора. Есть и фирменный VESA-крепёж.

Hardkernel ODROID-N2+

Для UART имеется выделенная колодка, а на традиционную двурядную 40-контактную гребёнку GPIO выводятся I2C, UART, SPI, ADC, PCM/PWM, +3,3 В и +5 В. Для S/PDIF и I2S придётся самому подпаять ещё одну маленькую гребёнку, если недостаточно обычного 3,5-мм стереоразъёма, который, кстати, одновременно является и композитным видеовыходом в дополнение к обычному же HDMI 2.0 (тип D, 4K@60, HDR, CEC, EDID). Да-да, управление выводами и прочими низкоуровневыми параметрами всё так же делается через DT-оверлеи и конфигурационные файлы.

На этом список приятных особенностей не заканчивается. На плате есть лоток под батарею CR2032 для RTC, ИК-приёмник, посадочное место для eMMC-модуля (до 128 Гбайт), слот microSD, SPI-память (8 МиБ), переключатель загрузки и порт Micro-USB 2.0 для OTG-подключения. Разработчики предлагают небольшой загрузчик Petitboot для SPI, который как раз позволяет посредством OTG залить ПО на eMMC/microSD, что удобно, когда одноплатник уже установлен в какое-то конечное устройство.

Также есть четыре порта USB 3.0, 1GbE-порт и пара неярких индикаторов (наличие питания и состояние, можно вывести индикацию на GPIO). Питается устройство от внешнего БП: DC 7,5 – 16 В, рекомендуется 12 В и 2 А. «Голая» плата потребляет до 6,2 Вт. Hardkernel обращает внимание, что есть несколько версий ODROID-N2+, которые пусть и незначительно, но всё же различаются, в том числе по требованиям к питанию. Также отмечается, что для работы некоторых функций нужна конкретная версия ядра Linux.

Основными ОС для ODROID-N2+ являются Android 9 (Google Play можно установить) и Ubuntu 18.04/20.04 (в минимальной версии и с Mate-окружением) с собственным apt-репозиторием, для которых компания регулярно выпускает новые сборки. Но есть и Buildroot, например. Опять-таки, как и положено, значительная часть исходников, инструкций по сборке, рецептов и прочей информации сведено в удобную Wiki. Форум тоже активный. Среди сторонних поддерживаемых дистрибутивов есть Arch Linux, Archdroid, Armbian, Debian 9, DietPi, CoreELEC, Galv0nized, Manjaro, Volumio 2, а также специализированные сборки для 3D-принтеров и ретрогейминга.

Наконец, о главном! ODROID-N2+ базируется на весьма приличной SoC Amlogic S922X: четыре ядра Cortex-A73 (2,2 ГГц) + два ядра Cortex-A53 (1,9 ГГц) + GPU Mali-G52 MP6 (6EE). Видеокодек тоже хорош: декодер 4K@60 VP9/H.265/ AVS2-P2 + 4K@30 H.264 AVC + Full HD@60 H.264 MVC/AVS-P16/MPEG-1/2/4/RealVideo 8/9/10 + энкодер Full HD@60 H.264/H.265. NPU нет. Дополняет SoC 2 или 4 Гбайт DDR4-2666.

Тестирование

Для небольшого сравнительного тестирования всех четырёх устройств (включая «малинку») были использованы последние доступные на момент подготовки материала официальные сборки Ubuntu 20.04 от разработчиков с их же репозиториями, если таковые имелись, — сначала в минимальной версии, а потом с графическим окружением (с ручной доустановкой в случае ROCK Pi 4A).

Для ROCK Pi 4A и ODROID-N2+ использовались сборки Android 9 от производителя, а для Station P2 — последняя Station OS на базе Android 11. Поскольку для Raspberry Pi 4B официально Android нет, то была использована горячо рекомендуемая в Сети как наиболее стабильная сборка LineageOS 17.1 (Android 10) от KonstaKANG. Все-все варианты ОС — по возможности 64-битные и с установленными последними доступными обновлениями. Все настройки, включая governor’ы, были оставлены по умолчанию.

Для тестов одноплатников с microSD использовались 128-Гбайт карты памяти Samsung EVO Plus (UHS-I U3, Class 10), а в случае Station P2 образы заливались на встроенный 32-Гбайт eMMC-модуль. У ROCK Pi 4A частота «больших» и «малых» ядер была разблокирована, то есть могла подниматься до 2 и 1,5 ГГц соответственно. Поскольку на плате был установлен фирменный радиатор, на стабильность работы это не повлияло. Правда, рассчитывать на какой-то особый прирост производительности в этом случае всё равно не стоит.

Хотя и без разгона для ROCK Pi 4A радиатор будет всё же нелишним. Для ODROID-N2+ техническая возможность разгона есть, но разработчики настоятельно не рекомендуют этого делать как раз из-за потери стабильности и минимального прироста реальной скорости работы (да и то не во всех случаях). К тому же базовая частота по сравнению с N2 и так была заметно поднята, а отдельного вентилятора для активного охлаждения в нашей комплектации не было.

В Ubuntu были запущены комплексные бенчмарки Geekbench 5.4.4 и PassMark Performance Test 10.2, а также были собраны некоторые бенчмарки из Phoronix Test Suite 10.6.1. Результаты последних не стоит воспринимать как абсолютные значения, поскольку никакой индивидуальной оптимизации для каждого из них не проводилось. Но для сравнения и понимания, что можно получить «из коробки», их будет достаточно. Кроме того, полезно помнить, что часть тестов явно зависит от скорости работы основного накопителя.

В графических окружениях тесты ограничены WebXPRT 3 в Chromium (в качестве ещё одного комплексного бенчмарка), а также glmark2-es2 (on-screen) — ПО в обоих случаях из штатных репозиториев. Тут стоит отметить два момента. Во-первых, все сборки от всех вендоров действительно оказались субъективно неплохо оптимизированными, хотя, как это обычно и бывает, сами разработчики, например, фиксируются на какой-то одной версии ядра, которая может несколько отставать от апстрима (у ODROID вот оно оказалось посвежее других). Это обычно не вызывает проблем, но это надо учитывать (для Station P2, например, не нашлось совпадающих со штатной версией ядра заголовочных файлов).

Во-вторых, результат Raspberry Pi 4B в glmark удивлять не должен. Как уже говорилось, сильная сторона этих решений — программная экосистема и долгая работа над оптимизацией ПО совместно с сообществом и крупными компаниями. Этого же в той или иной степени можно добиться и с некоторыми другими одноплатниками. Например, для того же ODROID-N2+ есть предрелизная версия Ubuntu 21.10 с ядром Linux 5-й ветки, открытым драйвером Panfrost и использованием Wayland по умолчанию, где glmark2 выдаёт уже 979 баллов!

Наконец, ещё одна группа тестов касается небольшой проверки скорости работы сетевых интерфейсов с помощью iperf3, от проблем с которой страдали ранние версии «малинки» и до сих пор страдают некоторые дешёвые одноплатники без выделенного контроллера. Тут, пожалуй, стоит отметить только относительно низкий результат Raspberry Pi 4 в беспроводном (WL) сегменте — ему внешние антенны с усилением не помешали бы.

Заключение

За десять лет с момента появления Raspberry Pi многое изменилось. Появилось множество конкурирующих решений: как попроще, так и более продвинутых, как подороже, так и подешевле, как побыстрее, так и помедленнее, как специализированных, так и, условно говоря, широкого профиля. К сожалению, «малинка» стала жертвой собственной популярности — доступность снизилась, а цена выросла. Поэтому и приходится искать альтернативы. Это, собственно говоря, один из лейтмотивов всего материала.

Безоговорочным лидером среди протестированных одноплатников стал ODROID-N2+ от Hardkernel. Он побеждает остальных участников и по производительности, и по оснащённости, а стоит при этом разумных денег. Вероятно, именно поэтому его, к примеру, даже в России тысячами закупают производители терминалов, касс самообслуживания, киосков, вендинговых машин и так далее. ROCK Pi 4A, быть может, и не везде быстрее Raspberry Pi 4, но опять-таки дешевле и доступнее.

microSD + eMMC + NVMe

Впрочем, у всех протестированных моделей есть ещё одно неоспоримое преимущество — поддержка eMMC-модулей. Это вообще довольно больная тема для современных микроПК для бизнеса (а не развлечений) — для работы «в поле» нужен более надёжный, долговечный и желательно не тормозящий накопитель. У Station P2, как и у ROCK Pi 4A, имеется поддержка NVMe SSD, но это важно скорее для каких-то медиазадач.

Вообще, Station P2 — это несколько отдельная категория. Как и говорилось в самом начале, он в целом подходит для коммерческих решений, но ориентирован скорее на мультимедийные сценарии использования. Кроме того, подход «возьмите сразу всё готовое» ведёт к некоторой избыточности. Сама Firefly, в частности, продвигает конфигурации с уже установленным SSD, что повышает цену.

В чём Raspberry Pi выигрывает, так это в более развитой экосистеме. Это касается и аппаратной части — плат расширения (HAT), модулей, корпусов, аксессуаров и так далее, совместимости с которыми пытаются добиться и другие вендоры, — и ПО. Есть множество готовых, более-менее оптимизированных программных решений практически на все случаи жизни. Впрочем, конкретно для бизнес-задач это несколько нивелируется тем, что нередко всё равно приходится создавать кастомные системы, заточенные под решение вполне конкретных проблем, так что в любом случае всё в конечном итоге надо собирать и отлаживать самостоятельно.

Raspbery Pi 4B

Напоследок пара слов благодарности и приятный сюрприз. Одноплатники для этого теста были предоставлены дистрибьютором 3Logic. Ассортимент у него, конечно, гораздо шире, но конкретно протестированные модели можно без проблем купить в России и даже получить поддержку от специалистов компании, которая имеет прямой выход на производителей.

Firefly Station P2 c 4 Гбайт RAM, предустановленным модулем eMMC (32 Гбайт) и NVMe SSD (256 Гбайт) стоит у 3Logic $449, Radxa ROCK Pi 4A (4 Гбайт RAM) обойдётся в $157, а за Hardkernel ODROID-N2+ (4 Гбайт RAM) просят всего $173. А читатели ServerNews до 30.04 при заказе по почте или телефону +7 (495) 145 89-66 (доб. 1526) могут получить скидку около 14 %, и тогда эти устройства обойдутся в $390, 135 и 150 соответственно. Raspberry Pi 4B с тем же объёмом памяти, к слову, предлагается за $287,5.