オフィスに適した Raspberry Pi デスクトップ キットはどれですか?
オフィス環境向けの Raspberry Pi デスクトップ キットは、基本的な生産性アプリケーション用のシン クライアントを展開する場合、デジタル サイネージやデータ入力端末などの特定のタスク用の専用ワークステーションを構築する場合、組み込みシステムや IoT プロジェクトに取り組む IT スタッフ用の開発ステーションをセットアップする場合など、特定のユースケース - に大きく依存します。公式の Raspberry Pi デスクトップ キットには、通常、シングルボード コンピューター自体 (2024 年後半の現在の標準は 4GB または 8GB RAM を搭載した Pi 4 モデル B)、負荷時の Pi 4 の消費電力増加に対応するための 5.1V で 3A 定格の電源、統合された冷却機能を備えたケース (キットのバージョンに応じてパッシブ ヒートシンクまたはアクティブ ファン)、公式のマウスとキーボード、HDMI ケーブル、通常はプリロードされた microSD カードが含まれています。 Raspberry Pi OSを搭載。サードパーティのキットは、コンポーネントを置き換えたり、追加のストレージ、より優れた周辺機器、GPIO アクセスを備えた特殊ケースなどの追加機能を追加したりする場合があります。
オフィスのワークロードに対するパフォーマンスの期待
8GB RAM を搭載した Pi 4 モデル B は、Raspberry Pi デスクトップ用の現在のハイエンドを表しており、1.5 GHz で動作する Broadcom BCM2711 クアッド-コア Cortex-A72 CPU (冷却が適切な場合は通常安定しているファームウェア オーバークロックを備えた 1.8 GHz)、2 つの機能を通じて 30 Hz でデュアル 4K ディスプレイ出力または 60 Hz でシングル 4K ディスプレイ出力が可能な VideoCore VI GPU を備えています。-マイクロ-HDMI ポート、ボトルネックとなった Pi 3 の USB- 実装とは異なり、実際にほぼギガビットの速度を達成するギガビット イーサネット-、および以前のモデルの USB 2.0 の制限と比較して外部ストレージの実質的なパフォーマンス向上を実現する USB 3.0 ポートです。典型的なオフィス アプリケーションの場合、- Chromium によるウェブ閲覧、LibreOffice ドキュメント編集、電子メール クライアント、PDF 表示 - では、数十のブラウザ タブを同時に実行したり、複雑な数式が含まれる数十万行を含む巨大なスプレッドシートを操作したりしないことを前提として、8GB モデルはかなりスムーズなエクスペリエンスを提供します。
ここで RAM 要件について説明します。-4GB Pi 4 の価格は約 55 ドルですが、8GB モデルの価格は 75 ドルです（2024 年の価格設定）。単純な端末アプリケーションや、1 つまたは 2 つのアプリケーションを実行する単一目的のワークステーションの場合、4GB で完全に十分であることがわかります。-私はダッシュボードを表示するキオスク モードで Chromium を実行するデジタル サイネージ プレーヤーとして 4GB ユニットを導入しました。メモリ使用量は通常、OS のオーバーヘッドを含めて約 1.2-1.8GB であり、十分な余裕が残っています。しかし、ユーザーがスプレッドシートと並行して LibreOffice Writer を開き、さらに 15 ～ 20 個のタブを備えた Firefox (誰もがタブを開いて忘れてしまうため)、おそらく電子メール用の Thunderbird、およびバックグラウンドで実行されているいくつかの軽量ユーティリティを使用する汎用デスクトップ使用の場合、かなり定期的に 4GB ユニットでのスワップを実行することになります。これは、SD カードや USB ストレージへのスワップが RAM アクセスよりも桁違いに遅いため、パフォーマンスの低下を引き起こします。
2022 年に非営利オフィスでこの状況が展開されるのを見て、Microsoft がサポートを終了した老朽化した Windows 7 マシンを置き換えるために 4GB デスクトップ キットを 15 台購入しました。ライセンスとハードウェアの費用も同時に節約できると考えました。--ユーザーがまだワークフローに注意している間は最初の数週間は問題なく動作していましたが、1 か月も経たないうちに人々は「コンピューターが遅い」と不満を抱き、- ユーザーが 30-40 個のブラウザ タブ、複数の LibreOffice ドキュメント、PDF ビューアを実行していることが判明し、なぜすべてが行き詰まるのか疑問に思っていました。結局、15 ユニットのうち 8 ユニットを 8GB モデルにアップグレードする必要があり (RAM はユーザーがアップグレードできないため、新しい Pi ボードを購入する必要がありました)、最終的には最初に 8GB ユニットを購入するよりも費用がかかりました。
付属の microSD 以外のストレージに関する考慮事項
ほとんどの Raspberry Pi デスクトップ キットには 16 GB または 32 GB の microSD カードが付属しており、OS や基本的なアプリケーションには技術的には十分ですが、ユーザーがドキュメント、ダウンロード、キャッシュされたブラウザ データ、および電子メール ストレージを蓄積する実際のオフィスでの使用では、すぐに制限されてしまいます。 microSD カードのより大きな問題は容量ではなく、信頼性とパフォーマンスです。-コンシューマ グレードの SD カードは、デスクトップ OS 環境で発生する継続的な書き込みサイクル（ログ、一時ファイル、スワップの使用）向けに設計されておらず、オフィスで 12{9}}18 か月間使用した後の故障率は驚くほど高く、私がこれまでに関わった展開に基づくと、おそらく 15 ～ 25% です。クラス 10 または UHS-I 定格のカードが最低要件です。 UHS-3 またはアプリケーション クラス A1/A2 カードは、メーカーが宣伝しているシーケンシャル読み取り/書き込み速度よりも OS の応答性にとって重要なランダム I/O パフォーマンスに優れています。
オフィスでの導入に適したアプローチには、microSD ではなく USB 3.0 SSD から起動する方法が含まれます。-Pi 4 はネイティブで USB ブートをサポートしており (最初はファームウェアのアップデートが必要でしたが、2020 年後半から標準となっています)、USB 3.0 エンクロージャ内の 120GB または 240GB SATA SSD の価格は 25 ドルです-40 ドルで、SD カードと比較して劇的に優れたパフォーマンスと信頼性を実現します。起動時間は 45 ～ 60 秒から 20 ～ 25 秒に短縮され、ランダム読み取りパフォーマンスの向上によりアプリケーションの起動がよりスムーズになり、SSD の耐久性評価 (通常、低予算ドライブの場合は 60 ～ 100 TBW) が SD カードの処理能力をはるかに上回ります。コストがRaspberry Piの手頃な価格の利点を打ち消すと主張する人もいますが、それは真実です-75ドルの基本Pi 4 8GBに30〜35ドルを追加し、公式キットを使用していない場合は高品質の電源とケースにさらに15〜20ドルを追加することになり、周辺機器の前に120〜130ドルかかり、流通市場での中古ビジネスデスクトップ価格に近づき始めます。
周辺機器の品質は人々が期待している以上に重要です
デスクトップ キットに含まれる公式の Raspberry Pi キーボードとマウスは、適切ではありますが例外的ではありません。- キーボードは、柔らかい感触とかなり高い作動力を備えたメンブレン スイッチを使用しており、キー バックライトはありません (通常、オフィス環境では必要ありませんが、一部のユーザーはそれを必要とします)。また、ファンクション キーが標準より小さいため、やや窮屈なレイアウトになっています。マウスは 1,000 DPI の基本的な光学ユニットで、ほとんどの表面で許容可能なトラッキングが可能で、Logicool や Microsoft のビジネス グレードの周辺機器と比較すると安っぽく感じるやや軽量な構造です。-カジュアルな使用や一時的な導入の場合は問題なく機能しますが、頻繁に入力するフルタイムのオフィス ワーカーの場合、より優れたキーボードとマウスに投資するとユーザー満足度が大幅に向上します。- まともなメンブレンまたはシザー スイッチ キーボードの場合はワークステーションあたり 25 ドル-、より優れたマウスの場合は 15 ～ 20 ドルかかります。これは、50 台のワークステーションを装備し、周辺機器を追加すると突然プロジェクトの予算に 2,000 ～ 2,750 ドル追加されるまでは少額のように思えます。-
2021 年にコールセンターを導入した際、マネージャーは「コストを抑える」ために付属の周辺機器を使用することを主張しました。- には、CRM システムとソフトフォン アプリケーションに Pi{3}} ベースの端末を使用している 40 人のカスタマー サービス担当者がいました。- 3 か月以内に、手首の痛みやタイピング疲労に関する苦情が寄せられるようになり、離職率が増加しました。そしてマネージャーはついに、ステーション用に優れたキーボード (機械式スイッチ、人間工学に基づいたデザイン) と垂直マウスを購入することに折れました。周辺機器のアップグレード後、生産性の指標は目に見えて向上しました。より優れた入力デバイスの ROI は、後任採用のためのトレーニング コストの削減と通話処理時間の改善を通じて、約 5 ～ 6 か月で回収できました。
ディスプレイの互換性と制限事項
Pi 4 のデュアル マイクロ-HDMI 出力は、シングル ディスプレイで 60Hz で最大 4096×2160、デュアル ディスプレイで 30Hz で 4096×2160 の解像度をサポートします。これは印象的ですが、注意事項もあります。- 一般的なオフィス モニターの多くは、ネイティブ接続に HDMI ではなく DisplayPort を使用しており、アクティブなアダプターが必要で、ディスプレイごとに 15-25 ドル追加されます。マイクロ-HDMI - 標準 HDMI ケーブルまたはアダプターが必要です (通常、キットには 1 つ含まれていますが、デュアル ディスプレイが必要な場合は 2 つではありません)。安価なケーブルでは断続的な信号ドロップアウトが発生し、トラブルシューティングが非常に困難になるため、品質が重要です。デスクトップをスムーズに使用するための実用的な最大解像度は約 1920×1080 (1080p) です。4K ディスプレイを駆動でき、テキストのレンダリングは鮮明に見えますが、GPU は 4K での複雑な Web ページのレンダリングや大きなドキュメントのスクロールに苦労し、1080p では発生しない顕著な遅延が発生します。
デュアル モニター設定は機能しますが、より多くの電力を消費し、より多くの熱を発生します。冷却が適切でない場合、Pi 4 は継続的な負荷の下でサーマル スロットルを発生する可能性があるため、重要です。-公式のケースには小さなヒートシンクが含まれていますが、アクティブな冷却はなく、ジャンクション温度が 80 ～ 85 度に達すると、CPU は 1.5 GHz から 1.0 GHz、さらには 0.6 GHz までスロットルします。これはデュアル ディスプレイでビデオを実行している場合に非常に簡単に発生します。再生や複雑なグラフィックスのレンダリング。公式ケースは設計上通気性が低いため (見た目をすっきりさせるために密閉されています)、別のケースを介してアクティブ冷却ファンを追加するか、公式ケースに 30mm ファンを後付けすることで、持続的なパフォーマンスが著しく向上します。ただし、ファンによってノイズが発生し、30cm 距離でおそらく 25 ～ 30 dBA になるため、静かな環境では煩わしく感じるオフィスワーカーもいます。
ネットワークと接続の要件
Pi 4 のギガビット イーサネットは実際に 940-950 Mbps（iperf3 でテスト）を実現しており、ネットワーク接続されたストレージ アクセスや、デスクトップが基本的にサーバーでホストされるアプリケーションの表示端末であるシン- シナリオに適しています。-オンボード WiFi (802.11ac デュアル- バンド) は、信号が強く良好な条件下で 180-220 Mbps を達成します。これは、ほとんどのオフィス アプリケーションには十分ですが、継続的な大容量ファイルの転送や高品質のビデオ会議には不十分です。WiFi が主要なネットワーク接続である場合、位置は非常に重要であり、クライアント密度が高いと評価されたアクセス ポイントは、20+ Pi デバイスの同時接続時に問題が発生するコンシューマ ルーターよりもうまく機能します。
オンボードの Bluetooth 5.0 はワイヤレス キーボードとマウスを適切に処理しますが、WiFi と Bluetooth の間の共存の問題により問題が発生する可能性があります。- これらは 2.4 GHz スペクトルを共有しており、Pi のアンテナ設計は同時操作用に最適化されていないため、2.4 GHz チャネルで WiFi の負荷が高い場合、マウス カーソルの途切れやキーボード入力の遅延が発生する可能性があります。 5GHz WiFi または有線イーサネットを使用すると、この問題は解決されます。あるいは、Bluetooth の代わりに有線 USB 周辺機器を使用するだけです (USB ポートを占有しますが、とにかく遅延が低くなります)。
ソフトウェアエコシステムとアプリケーションの互換性タイ
Raspberry Pi OS (旧名 Raspbian) は Debian{0}} ベースの Linux です。これは、apt パッケージ管理を通じてオープンソース ソフトウェアの膨大なリポジトリにアクセスできることを意味しますが、多くのオフィスが依存している独自の Windows アプリケーションとの互換性の問題も意味します - Microsoft Office はネイティブで動作しません (LibreOffice は代替として機能しますが、複雑な Office ドキュメント、特にマクロや高度な書式設定を備えた Excel スプレッドシートとは 100% 互換性はありません)、 QuickBooks とほとんどの会計ソフトウェアには Linux バージョンがなく、Adobe Creative Suite は ARM アーキテクチャ用に存在せず、さまざまな業界固有のアプリケーションは Windows または場合によっては macOS のみを対象としています。{4}} Wine と Box86 を使用すると、一部の x86 Windows アプリケーションを ARM Linux 上で実行できますが、パフォーマンスが低く、互換性にむらがあります。より良いソリューションには、オープンソースの代替手段（多くのユースケースで問題なく機能します）を受け入れるか、ウェブ{9}}ベースの SaaS バージョンのアプリケーション（Office 365、Google Workspace、ブラウザベースの会計システム）を使用するか、Windows ターミナル サービスまたは実際のアプリケーションの実行がサーバー上で行われる Citrix 環境に接続するシン クライアントとして Pis をデプロイすることが含まれます。-
オープンソース ツール - - を標準化できるオフィスの場合、ドキュメントには LibreOffice、メールには Thunderbird または Evolution、ウェブ ブラウジングには Firefox または Chromium、基本的な画像編集には Gimp -} の場合、Raspberry Pi デスクトップ キットはうまく機能し、ワークステーションあたりの総コストは、コンピュータ、適切な周辺機器、SSD ストレージを含めて 150 ドルです-。 Windows- 固有のソフトウェアを必要とする環境では、Pi はスタンドアロン デスクトップではなくシンクライアント ターミナルになります。これは完全に実行可能ですが、適切なサーバー インフラストラクチャ (リモート デスクトップ サービス CAL を備えた Windows Server、Citrix ライセンスなど) が必要です。50+ ワークステーションを装備しない限り、標準の Windows デスクトップを購入するよりも費用がかかる可能性があります。
消費電力と運用コストs
Pi 4 の典型的なオフィス使用法 (ディスプレイ出力、ウェブ ブラウジング、ドキュメント編集) の消費電力は、公式電源の変換損失を含めて壁で測定すると 4-6 ワットです。これに対し、従来のデスクトップ システムでは 65-120 ワット、小型フォームファクタのビジネス PC では 15-35 ワットです。 1 年間の営業時間の運用 (残業ありで週 40 時間と仮定すると年間 2000 ～ 2200 時間) で、1 台の Pi は標準デスクトップと比較して約 100 ～ 200 kWh を節約します。これは、米国の一般的な商用料金 (0.12 ～ 0.15 ドル/kWh) で電気代を 12 ～ 30 ドル節約することになります。ワークステーションごとの生活を変えるほどの節約ではありませんが、大規模な導入全体で積み重なると、- 100 ワークステーションでは年間 1,200 ～ 3,000 ドルの電力コストが節約され、さらにオフィスの冷却負荷が削減されます (コンピューターの電力のすべてのワットが HVAC システムで除去する必要がある熱になります)。ただし、HVAC の節約の定量化は、気候、建物の設計、既存の冷却能力の利用状況に依存するため複雑になります。
消費電力が低いということは、UPS の要件も小さくなることを意味します。-停電時に 5 ～ 8 分間、4-5 台の従来のデスクトップをサポートできる 1500 VA UPS は、15 ～ 20 台の Raspberry Pi ワークステーションを 20 ～ 30 分間処理でき、正常なシャットダウンや、短時間の停電の乗り越えにもより多くの時間を提供します。分散電源を備えた集中型 UPS を使用する展開もあれば、Pi の消費電力が非常に少ないため、適切な USB バッテリで 4 ～ 6 時間稼働し続けることができるため、個別の UPS ユニットとして小型 USB バッテリ パック (容量 20,000 ～ 30,000 mAh) を使用する展開もあります。
メンテナンスとサポートに関する考慮事項
SD カードの障害はメンテナンスの主要な問題です。- 予算は 15-一般的なオフィスの使用パターンに基づくと、年間障害率は 20% です。つまり、予備のカードを在庫し、迅速な交換と再イメージングのプロセスが必要になります。{6}} USB SSD を使用すると、故障率は年間 2 ～ 5% に低下します (従来のデスクトップ ストレージと同様) が、それでも故障は発生するため、サポート プロセスがそれに対処する必要があります。 Etcher や dd コマンドなどのツールを使用したイメージベースの展開では、交換ユニットを迅速にプロビジョニングできますが、これはワークステーションのソフトウェア構成が比較的均一である場合に最適に機能します。各ユーザーがシステムを大幅にカスタマイズしているオフィスでは、ハードウェアに障害が発生した場合、復旧に時間がかかることがあります。
Pi の ARM アーキテクチャは、従来の PC のように、故障したユニットからハードドライブを取り出して別の x86 デスクトップにマウントしてデータを復元することはできません。- ext4 ファイルシステムにアクセスするには、適切なカーネル モジュールを備えた別の ARM システムまたは x86 システムが必要ですが、IT スタッフがすぐに利用できない可能性があります。定期的なバックアップはより重要になっていますが、多くのオフィス ユーザーは、使用しているハードウェアに関係なくこれを無視しています。必須のネットワーク ホーム ディレクトリまたはクラウド ストレージ (Nextcloud、企業 NAS、または Dropbox/OneDrive などの商用ソリューション) はデータ損失のリスクを軽減しますが、インフラストラクチャと継続的な管理が必要です。
現実的な導入シナリオ
ウェブ-ベースの仕事、文書作成、電子メール、簡単なスプレッドシートの使用を行う中小企業（従業員 5-15 人）は、オープンソース ソフトウェアの制限を受け入れ、IT-の知識のあるスタッフがいるか、Linux に精通したサポートを利用できる場合、Raspberry Pi デスクトップ キットで問題なく標準化できます。-商用ビジネス用デスクトップを購入する場合と比べて、初期費用はワークステーションあたり 200 ～ 400 ドルかかり、さらに継続的な電力コストも削減されます。これは、価格に敏感な事業や予算が限られている非営利団体にとって重要です。
大規模な組織（50+ 人の従業員）は、Web{2}} ベースの WMS システムを実行する汎用デスクトップ - 倉庫在庫端末、MES アプリケーションにアクセスする製造現場ステーション、ブラウザ-- ブラウザ- ベースの POS ソフトウェアを使用する小売 POS 端末、カレンダーと電話システムへのアクセスのみが必要な受付デスクのコンピュータ）ではなく、シン クライアントまたは単一目的の端末として Pi を導入する方が合理的です。-標準化と集中管理は大規模になるとより重要になり、Ansible、Puppet、さらにはフリート構成用の単純な bash スクリプトなどのツールが、数十、数百のユニットの管理に役立ちます。一部の組織では、PXE ブートを使用してネットワークから Pis を起動し、ローカル ストレージを完全に排除しますが、これには適切なネットワーク インフラストラクチャが必要であり、単一障害点が発生します。
教育機関は Raspberry Pi デスクトップ キットを広範囲に展開しています - 学生がプログラミングやシステム管理を学ぶコンピュータ ラボ、図書館カタログ端末、デジタル サイネージ システム、教室でのプレゼンテーション コンピュータはすべて Pi ハードウェアで適切に動作します。教育向け価格と盗難の可能性が低い（800 ドルのラップトップが近くにあるのに 75 ドルのコンピュータを盗む人がいるだろうか）ため、学校にとっては魅力的ですが、やはりオープンソース ソフトウェアの制限により、アプリケーションは利用可能なエコシステムに適合する必要があります。-
組織が最も頻繁に犯す間違いは、ワークフローへの影響を考慮せずに、Raspberry Pi を Windows デスクトップの直接の代替品として扱うことです。-30 個のデスクトップ キットを購入し、ユーザーのデスクに設置し、すべてが以前と同じように「正常に動作する」ことを期待しています。その後、ユーザーは Excel スプレッドシートが LibreOffice Calc に適切にインポートされていないこと、会社独自のデータベース アプリケーションに Linux クライアントがないこと、ラベル プリンタに Windows{4}} のみのドライバが必要であることに気づき、パイロット テスト中に特定されるはずだった問題を修正するために IT 部門が大慌てすることになります。{4}}より良いアプローチには、さまざまな役割にわたる 3{8}}5 人の代表ユーザーによる試験導入が含まれ、本格的な展開に取り組む前に 30 ～ 60 日間実行して問題を特定します。しかし、経営陣は、「不必要な」テストに時間を費やすよりも、すぐにコスト削減を確認したいため、試験プログラムに抵抗することがよくあります。
コンパクトなフォームファクタ - に Pi 4 4 GB を統合した Raspberry Pi 400 バリアント - キーボードは、従来のデスクトップ キット セットアップの代替品として言及する価値があります。価格はボード単体で 70 ドル、マウス、電源、ケーブル、SD カードを含む完全なキットの場合は 100 ドルです。 Pi 400 ユニットをオフィスに導入すると、ケーブル管理が簡素化され（机の上に散らかるデバイスが 1 台減り）、基本的なオフィス タスクに十分なパフォーマンスが得られます。ただし、4GB RAM の制限により、8GB Pi 4 よりも早くメモリ制限に達し、キーボード自体は交換できません-。キーボード自体は交換できません-。コーヒーがこぼれた場合（オフィスでは「コンピュータの近くで飲み物を禁止」のポリシーにもかかわらず発生します）、25 ドルを支払うだけではなく、コンピュータ全体を交換することになります。キーボード。 Pi 400 の優雅さにもかかわらず、ほとんどのオフィス シナリオでは、修理の経済性を考慮して、従来の Pi 4 + セパレート キーボードが有利です。
どの Raspberry Pi デスクトップ キットがオフィスに適しているかは、最終的には、オフィス アプリケーションが Linux/ARM アーキテクチャ上で満足に実行できるかどうか（またはブラウザ/シン クライアント経由でアクセスできるかどうか）、従来のデスクトップと比較してコスト削減が制限を正当化できるかどうか、IT サポート スタッフに Linux の経験があるか、Linux の開発に意欲があるかどうかによって決まります。{0}適切なソフトウェア スタックを備えた価格重視の環境での基本的な生産性タスクには、Pi 4 8GB デスクトップ キットまたは同等のサードパーティ製品を使用すると、実行可能なワークステーションを $150-200 完全構成で提供できます。- Windows- に依存するワークフローの場合、サーバー インフラストラクチャに接続する 1 台あたり 120 ～ 140 ドルの Pi ベースのシン クライアントは大規模には意味がありますが、スタンドアロン デスクトップとは異なるアーキテクチャ アプローチが必要です。