ARM CPU搭載デバイスはx86機と比べ非常に消費電力が低くかつ安価に入手できる。
これを友人の家に置いてVPN環境を作るにあたりどれくらいの速度が出るのか
先ずはローカルで検証していきたい。

NanoPi R4Sとは

FriendlyElec製のオープンハードで1GbpsのLANポートが2口あり
ルータ用途として最適である。
CPUにはRockchip RK3399(6 core)が使われておりルータとして十分な処理能力を持っている。

■NanoPi R4S
CPU : 6コア (2GHz A72 x2 + 1.5GHz A53 x4)
RAM : 4GB
電源 : 5V3A USB TYPE-C
※裸の状態ではRK3399の熱を処理できないのでMetalCaseの購入をおすすめする。

テスト環境

NanoPi R4S

4GBRAM with MetalCase構成のR4Sを2台使用する。

OS

それぞれにArmbianをインストールする。
Armbian 22.08.1 Jammy with Linux 5.15.62-rockchip64

※「Armbian Linux Build Framework」を使ってminimal構成でビルドしたもの

カーネルパラメータ

以下に設定を変更している。

net.core.rmem_max = 33554432
net.core.wmem_max = 33554432
net.core.default_qdisc = fq
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr

LANポート

R4Sには1GbEのポートが2つある。

WAN(CPU直結)
LAN(PCIe変換)

LANはSSH接続用、WANは計測用として使用する。

ELECOMのCAT6AケーブルをR4SのWANポートに接続する。
※スイッチは挟まない。

注意事項

NanoPiはMACアドレスがユニークではなく固定である。
同じモデルのNanoPiを同一ネットワークに接続する際は
MACアドレスの変更が必要だ。

vim /etc/network/interfaces

# 以下追加(MACアドレスは適当に生成する)
hwaddress ether xx:xx:xx:xx:xx:xx

iperf3テスト

WireGuardのテストを行う前にiperf3でテストを行っておく。
R4S(1)をサーバ、R4S(2)をクライアントとし計測を行った。

平均940Mbpsで安定している。
メーカーのテスト値と同じ結果となった。

WireGuardテスト

R4S(1)をサーバ、R4S(2)をクライアントとし計測を行った。
尚、WireGuardでは[PresharedKey]を設定している。

平均530Mbps程。
予想より遅かったのでcpu governorをperformanceに設定し再度テスト。

平均630Mbpsに速度が上がった。
そこまで劇的に上がってないので、消費電力を考えるとondemandで良いような気がする。

2回目のテスト時のCPU使用率は以下

CPUを使い切ってないのが気になるが、個人宅を結ぶVPNとしては十分だろう。

初回ログイン

ルータのDHCP払い出し情報を見るか、Angry IP Scannerで
ローカルネットワークをスキャンし割り当てられたIPアドレスにSSH接続する。

初期ログイン情報は以下。

USER : root
PASS : 1234

rootパスワードの変更を求められるので、変更する

一般ユーザの作成を促されるが、今回は必要ないので Ctrl + C で終了する。

これで使えるようになった。

vimのインストール

vimをインストールする。

apt update
apt install vim

armbianリポジトリ設定

パッケージをダウンロードする際、中国サーバに繋がり遅い為、
安定しそうなリポジトリサーバを指定する。

vim /etc/apt/sources.list.d/armbian.list

http://apt.armbian.com
↓　上記を以下に変更する
https://mirrors.xtom.de/armbian/

尚、ミラーサーバリストはここから確認できる。
好きなサーバを選ぼう。

タイムゾーン設定

タイムゾーンを日本に設定

timedatectl set-timezone Asia/Tokyo

必要なパッケージをインストール

その他必要なものをインストール。

apt update
apt install iputils-ping net-tools dnsutils unattended-upgrades
apt install cron iptables ipset nload iftop screen jq armbian-config

自動アップデート無効化

自動アップデートを無効化する

dpkg-reconfigure -p low unattended-upgrades
*NOを選択する

NTPサーバ変更

日本のNTPサーバを設定する。

vim /etc/chrony/chrony.conf

pool の行をコメントアウトした後、以下を追記。
※自宅にNTPサーバがある場合はそれを指定する。

pool ntp.nict.jp iburst

保存後、再起動。

systemctl restart chrony

システムアップデート

apt update
apt dist-upgrade

IP固定

armbian-configというコマンドからIP変更画面を表示させることができます。

Networkを選択

IPを選択

変更したいアダプタを選択

今回は固定化するのでStaticを選択

IPアドレスを入力してOK

CPU動作周波数設定

基本的に弄る必要はないが、
パフォーマンスを出したいときに設定すると良い。

Systemを選択

CPUを選択

最小周波数を設定

最大周波数を設定

周波数ガバナーを選ぶ
performance : 最大周波数で動作させる
powersave : 最小周波数で動作させる
ondemand : 負荷に応じて周波数が切り替わる

最終確認画面でOKを押すと適用される

armbian公式でbuild toolが公開されているのでそれを使う。
※コンパイルが面倒な人はArmbianがコンパイルしたものをここからダウンロード。

Ubuntu22.04のPCを用意し、github記載のコマンドを実行するだけ。

apt-get -y install git
git clone https://github.com/armbian/build
cd build
./compile.sh

デバイスに合ったものを選ぶ。

コンパイルが終わると output/images フォルダにimgファイルができている。