树莓派发展记事(202x)
2022-02-10 13:50:03 
阿炯
本文主要用于记录树莓派发展过程中的记事，多为里程碑的事记，截止到2030年前。
树莓派32与64位系统对比测试
树莓派获得直接网络安装系统功能
树莓派操作系统升级：基于 Debian 12、淘汰 X11
Arm 投资树莓派
树莓派32与64位系统对比测试
2022年2月上旬，树莓派发布了用户期待已久的 64 位 Raspberry Pi OS，从理论上来说 64 位的操作系统能够更好地利用 64 位处理器所带来的优势(较新版本的树莓派已采用 64 位处理器)、可以支持 4GB 以上的内存(树莓派 4B 最高配备 8GB 内存)，以及在处理多媒体内容时能够有更佳的表现。
虽然理论上是这么说，那么 32 位和 64 位在实际测试中表现如何呢？近日外媒 Phoronix 对两者进行了详细测试，让我们一起看看从 Raspberry Pi OS 32 位转换到 64 位后的测试数据和性能表现。
为了测试公平起见，消除因处理器或内存不同引起的结果差异，本次测试使用的是 Raspberry Pi 400，该设备的硬件配置如下：
CPU：博通 BCM2711 四核 Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.8GHz
内存：4GB LPDDR4-3200
存储：SanDisk 16GB
解码：H.265 (4K@60)、H.264 (1080P@60, 1080P@30)、OpenGL ES 3.0
本次测试使用的 Linux 内核版本为 5.10，测试中使用的软件包版本均相同，测试唯一的区别只是从最新的 Raspberry Pi OS 32 位切换到 64 位。
在首先进行的 WebP 图像编码测试中(分数越低越好，这是对 Google 的 libwebp 的测试，使用 cwebp 图像编码实用程序)，无论是在默认编码设置下，还是在质量为 100 的编码设置下，64 位系统的编码速度比 32 位快 4.5% — 7% 左右，两者仅有较小的差距。
在接下来的 GraphicsMagick 测试中(分数越高越高，对 GraphicsMagick 及其 OpenMP 实现的测试)，32 位和 64 位的测试成绩就有了比较明显的差别，其中在进行 HWB 色彩空间测试时两者差距最大，64 位相比 32 位快了约 47%，而在进行 Swirl 操作时也有约 32% 的性能差距。除此之外，在进行旋转、锐化和高斯噪声处理时，也有 17% — 28% 左右的性能差距。
在 FLAC 音频编码测试中(分数越低越好，计算示例 WAV 文件编码为 FLAC 格式所需的时间)，64 位比 32 位也提升了约 17%；LAME MP3 编码测试中(分数越低越好，计算将 WAV 文件编码为 MP3 格式所需的时间)，64 位提升了约 43%。
在前面的测试中也能看出，64 位相比 32 位在某些测试场景下有了 40% 以上的性能提升，而在 Stress-NG 测试中(分数越高越好，Stress-NG 是 Linux 压力测试工具，可以对 CPU、Memory、IO、磁盘进行测试)，两者的性能差距更是进一步被放大，其中在 Vector Math 中 64 位的性能提升幅度达到了约 232%；在 Glibc C String Functions 测试中，也提升了约 196%。
除了多媒体编码和系统的压力测试以外，也专门对 Python 和 PHP 的性能进行了测试。其中在 PyBench 测试中(分数越低越好，PyBench 报告了不同函数的平均测试时间，提供了对 Python 在系统上的平均性能的估计)，64 位相比 32 位提升了约 13%；而在 PHPBench 测试中(分数越高越好，PHPBench 执行大量测试，以便对 PHP 解释器的各个方面进行评估)，64 位性能则是提升了约 54%。
虽然上述的测试结果已经表明在同等测试环境下，64 位操作系统的性能相比 32 位有了大幅提升，但这还不是所有测试环节中性能差距的最大体现。
在 Sysbench 测试中(分数越高越好，Sysbench 是一个基于 LuaJIT 的多线程基准测试工具，专门测试 CPU 和内存)，64 位处理器 + 64 位操作系统的优势被最大化，64 位的性能提升幅度达到了惊人的 1380%。
在这里仅仅是从几十种不同的负载测试中挑出了一些具有代表性的测试，但纵观全部测试结果，将 Raspberry Pi OS 切换至 64 位版本后，其平均性能提高了约 48%。想要查看所有测试数据的用户可以访问 Phoronix 官网查证。相比其他的 Linux 发行版，Raspberry Pi OS 直到现在才推出 64 位系统，确实是姗姗来迟。但从测试结果来看，64 位系统这么大的提升幅度让用户也没有白等。看到这里你应该找不到什么理由拒绝升级到 64 位系统了吧。
树莓派获得直接网络安装系统功能
2022年2月中旬消息，Raspberry Pi Imager 是树莓派官方推出的磁盘镜像工具，这个工具大大降低了用户使用 microSD 卡来制作系统安装盘的难度，该工具还同时支持 Windows、macOS 和 Linux。这对于刚入手树莓派的新人来说，免去了寻找最新系统镜像以及如何将系统写入 micro SD 卡的烦恼（也同样方便了老用户）。
无论怎么方便用户，目前用户都需要使用另一台设备来安装运行 Raspberry Pi Imager（或其他磁盘工具），以便在拿到新的树莓派时将操作系统写入 micro SD 卡。对于树莓派这种用途广泛、功能丰富的 “小电脑” 而言，这个方法就显得没那么 “高级” 了。毕竟也不是人人都有另一台备用电脑（相对低廉的价格让树莓派在经济落后的地区十分畅销），而且有时也会遇到临时没有其他电脑可使用的情况发生，那么在这样的情况下用户如何才能把操作系统写入 micro SD 卡并安装呢？
树莓派近日发布公告，推出了一个尚处于测试阶段的引导程序，借助新版引导程序，用户可以在没有系统的树莓派上通过网络下载并安装操作系统，无需再借助第二台电脑了。新的网络安装功能可以让连接了网络（仅支持有线网络），但还没有系统的树莓派先通过网络下载 Raspberry Pi Imager 应用程序，然后在树莓派的内存中直接运行 Raspberry Pi Imager，之后就像往常一样将操作系统写入到空白的 micro SD 卡上，再进行安装了。
注：对于已经售出的树莓派，需要用户手动更新引导程序，一旦测试期结束，未来出厂的树莓派将默认带有新版引导程序；
因此整个过程分为以下几个步骤：
1)在具备新版引导程序的树莓派首次开机时，引导程序仍然会先查找连接的 micro SD 卡/ U 盘是否具备系统。如果没有查找到系统，就会在屏幕上弹出一个全新的网络安装界面；
2)按照界面提示操作后（长按 Shift 键并接入有线网络），树莓派将会自动开始下载 Raspberry Pi Imager；
3)完成后，Raspberry Pi Imager 将会在树莓派的内存上运行，并把用户选择的系统写入空白的 micro SD 卡/ U 盘；
4)使用制作好的系统安装盘，完成系统安装。
这个新的引导程序仅支持 Raspberry Pi 4 和 Raspberry Pi 400 这两个型号，Raspberry Pi 3 及更早版本与该功能无缘，当然由于新版引导程序还处于测试阶段，因此目前最好不要在生产环境中使用它。
树莓派操作系统升级：基于 Debian 12、淘汰 X11
为了匹配最新的树莓派 5 硬件，树莓派操作系统已做好准备，该系统中融入了 Debian 12 以及其他重大更新；新版本的树莓派操作系统Raspberry Pi OS 能够完善支持新推出的树莓派 5。为此，开发者们投入了大量的心血和精力；新系统带来了诸多改进，同时还标志着向更现代化的窗口系统的迁移。下面来看看其具体成果，开发者基于最新的 Debian 12 “Bookworm”版本，对树莓派桌面进行了重大的架构更新。一些显著的新特性包括：全面采用 Wayland、网络性能显著提升、默认使用 PipeWire、为树莓派优化的 Firefox。
显然将会享受到 Debian “Bookworm” 的核心优点，同时还能体验到上述提到的一些新变化。
全面采用 Wayland
没错，你没有看错。树莓派桌面已经默认启用 Wayland窗口系统，正式摒弃了因多种限制不再使用的X11窗口系统。Wayland 的主要优点是其在现代硬件上有更出色的性能表现。这一切的实现离不开 Wayfire合成器的支持，这使得开发者能够在更新中保持用户熟知的体验。以下是开发者在发布公告中的引述：如果你在树莓派 4 或 5 上启动树莓派操作系统，现在你会看到的是一个 Wayfire 桌面。它看起来和你之前在 Bullseye 上使用的桌面几乎一模一样，但在一致的外观背后，我们为了使两个桌面环境看起来一样已进行了大量的工作！
近期还注意到有很多桌面正在从 X11 和 Openbox这样的旧窗口系统转向 Wayland。比如 GNOME 最近的更新开启了向全面使用 Wayland 的未来的转变，即使是 Fedora Linux 40 也准备弃用 X11 会话，转向使用Plasma 6的 XWayland 方式。看到树莓派操作系统已经率先进行了这样的变化，实属是让人感到十分有趣。不过别担心，对于仍希望使用 X11/Openbox 显示系统的用户，可以在raspi-config中的 “高级设置Advanced Settings” 菜单中重新启用它。
网络性能显著提升
开发者在之前实现的 NetworkManager网络控制器的基础上进行了优化，他们为任务栏增加了网络插件。虽然新版本的插件和旧版本看上去差不多，但新增了一个 “高级选项Advanced Options” 选项，用户可以通过它访问 NetworkManager 提供的更多功能。
默认使用 PipeWire
现在，树莓派 Desktop 使用 PipeWire来处理所有与音频/视频相关的任务。它取代了PulseAudio，使音频/视频处理迈向更现代化和灵活的方式。在用户端可以得到更优化的蓝牙音频设备管理、更低的延迟时间，和 Wayland 的更好互操作性等等。用户也可以通过和切换窗口系统类似的步骤选择回退使用 PulseAudio。
这次看到了一个由官方支持且专门为树莓派优化的 Mozilla Firefox版本，它在这次树莓派操作系统的发布版中首次被引入。现在用户可以使用 V4L2 编码支持来启用他们的树莓派上的硬件 h.264 解码器，这将会有助于实现更好的 HD 视频播放效果。此外也启用了 Widevine DRM，以在主流的视频流媒体平台上提供无障碍的流媒体观看体验。在这次发布的版本中还有其他一些细微的变化。想了解更多请参考官方博客。
下载树莓派操作系统
由于操作系统细节的大量变化，开发者建议你从全新安装开始（重新烧录你的 SD 卡）。当然也可以选择自行升级，但需要自担风险。
Arm 投资树莓派
Arm 于2023年11月上旬宣布已对树莓派 (Raspberry Pi) 进行战略投资，并收购了后者的少部分股权，进一步扩大两家公司之间的长期合作伙伴关系，携手为物联网开发者社区提供关键解决方案。Arm 表示这项投资进一步巩固了自 2008 年开始的合作伙伴关系，并见证了许多基于 Arm 的热门树莓派产品的发布，而树莓派最新一代旗舰产品 Raspberry Pi 5 已于 10 月底上市。
Arm 物联网业务线高级副总裁兼总经理 Paul Williamson 表示：“随着边缘和端点人工智能应用的快速增长，基于 Arm 的平台（如树莓派）对于推动全球高性能物联网设备的采用至关重要，因为它们使开发人员能够更快、更轻松地进行创新。这项战略投资进一步证明了我们对开发者社区的持续承诺，以及我们与树莓派的合作关系。”
树莓派首席执行官 Eben Upton 表示：Arm 技术一直是我们创建的平台的核心，而这项投资是我们长期合作关系的重要里程碑。
树莓派32与64位系统对比测试
树莓派获得直接网络安装系统功能
树莓派操作系统升级：基于 Debian 12、淘汰 X11
Arm 投资树莓派
树莓派32与64位系统对比测试
2022年2月上旬，树莓派发布了用户期待已久的 64 位 Raspberry Pi OS，从理论上来说 64 位的操作系统能够更好地利用 64 位处理器所带来的优势(较新版本的树莓派已采用 64 位处理器)、可以支持 4GB 以上的内存(树莓派 4B 最高配备 8GB 内存)，以及在处理多媒体内容时能够有更佳的表现。
虽然理论上是这么说，那么 32 位和 64 位在实际测试中表现如何呢？近日外媒 Phoronix 对两者进行了详细测试，让我们一起看看从 Raspberry Pi OS 32 位转换到 64 位后的测试数据和性能表现。
为了测试公平起见，消除因处理器或内存不同引起的结果差异，本次测试使用的是 Raspberry Pi 400，该设备的硬件配置如下：
CPU：博通 BCM2711 四核 Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.8GHz
内存：4GB LPDDR4-3200
存储：SanDisk 16GB
解码：H.265 (4K@60)、H.264 (1080P@60, 1080P@30)、OpenGL ES 3.0
本次测试使用的 Linux 内核版本为 5.10，测试中使用的软件包版本均相同，测试唯一的区别只是从最新的 Raspberry Pi OS 32 位切换到 64 位。
在首先进行的 WebP 图像编码测试中(分数越低越好，这是对 Google 的 libwebp 的测试，使用 cwebp 图像编码实用程序)，无论是在默认编码设置下，还是在质量为 100 的编码设置下，64 位系统的编码速度比 32 位快 4.5% — 7% 左右，两者仅有较小的差距。
在接下来的 GraphicsMagick 测试中(分数越高越高，对 GraphicsMagick 及其 OpenMP 实现的测试)，32 位和 64 位的测试成绩就有了比较明显的差别，其中在进行 HWB 色彩空间测试时两者差距最大，64 位相比 32 位快了约 47%，而在进行 Swirl 操作时也有约 32% 的性能差距。除此之外，在进行旋转、锐化和高斯噪声处理时，也有 17% — 28% 左右的性能差距。
在 FLAC 音频编码测试中(分数越低越好，计算示例 WAV 文件编码为 FLAC 格式所需的时间)，64 位比 32 位也提升了约 17%；LAME MP3 编码测试中(分数越低越好，计算将 WAV 文件编码为 MP3 格式所需的时间)，64 位提升了约 43%。
在前面的测试中也能看出，64 位相比 32 位在某些测试场景下有了 40% 以上的性能提升，而在 Stress-NG 测试中(分数越高越好，Stress-NG 是 Linux 压力测试工具，可以对 CPU、Memory、IO、磁盘进行测试)，两者的性能差距更是进一步被放大，其中在 Vector Math 中 64 位的性能提升幅度达到了约 232%；在 Glibc C String Functions 测试中，也提升了约 196%。
除了多媒体编码和系统的压力测试以外，也专门对 Python 和 PHP 的性能进行了测试。其中在 PyBench 测试中(分数越低越好，PyBench 报告了不同函数的平均测试时间，提供了对 Python 在系统上的平均性能的估计)，64 位相比 32 位提升了约 13%；而在 PHPBench 测试中(分数越高越好，PHPBench 执行大量测试，以便对 PHP 解释器的各个方面进行评估)，64 位性能则是提升了约 54%。
虽然上述的测试结果已经表明在同等测试环境下，64 位操作系统的性能相比 32 位有了大幅提升，但这还不是所有测试环节中性能差距的最大体现。
在 Sysbench 测试中(分数越高越好，Sysbench 是一个基于 LuaJIT 的多线程基准测试工具，专门测试 CPU 和内存)，64 位处理器 + 64 位操作系统的优势被最大化，64 位的性能提升幅度达到了惊人的 1380%。
在这里仅仅是从几十种不同的负载测试中挑出了一些具有代表性的测试，但纵观全部测试结果，将 Raspberry Pi OS 切换至 64 位版本后，其平均性能提高了约 48%。想要查看所有测试数据的用户可以访问 Phoronix 官网查证。相比其他的 Linux 发行版，Raspberry Pi OS 直到现在才推出 64 位系统，确实是姗姗来迟。但从测试结果来看，64 位系统这么大的提升幅度让用户也没有白等。看到这里你应该找不到什么理由拒绝升级到 64 位系统了吧。
树莓派获得直接网络安装系统功能
2022年2月中旬消息，Raspberry Pi Imager 是树莓派官方推出的磁盘镜像工具，这个工具大大降低了用户使用 microSD 卡来制作系统安装盘的难度，该工具还同时支持 Windows、macOS 和 Linux。这对于刚入手树莓派的新人来说，免去了寻找最新系统镜像以及如何将系统写入 micro SD 卡的烦恼（也同样方便了老用户）。
无论怎么方便用户，目前用户都需要使用另一台设备来安装运行 Raspberry Pi Imager（或其他磁盘工具），以便在拿到新的树莓派时将操作系统写入 micro SD 卡。对于树莓派这种用途广泛、功能丰富的 “小电脑” 而言，这个方法就显得没那么 “高级” 了。毕竟也不是人人都有另一台备用电脑（相对低廉的价格让树莓派在经济落后的地区十分畅销），而且有时也会遇到临时没有其他电脑可使用的情况发生，那么在这样的情况下用户如何才能把操作系统写入 micro SD 卡并安装呢？
树莓派近日发布公告，推出了一个尚处于测试阶段的引导程序，借助新版引导程序，用户可以在没有系统的树莓派上通过网络下载并安装操作系统，无需再借助第二台电脑了。新的网络安装功能可以让连接了网络（仅支持有线网络），但还没有系统的树莓派先通过网络下载 Raspberry Pi Imager 应用程序，然后在树莓派的内存中直接运行 Raspberry Pi Imager，之后就像往常一样将操作系统写入到空白的 micro SD 卡上，再进行安装了。
注：对于已经售出的树莓派，需要用户手动更新引导程序，一旦测试期结束，未来出厂的树莓派将默认带有新版引导程序；
因此整个过程分为以下几个步骤：
1)在具备新版引导程序的树莓派首次开机时，引导程序仍然会先查找连接的 micro SD 卡/ U 盘是否具备系统。如果没有查找到系统，就会在屏幕上弹出一个全新的网络安装界面；
2)按照界面提示操作后（长按 Shift 键并接入有线网络），树莓派将会自动开始下载 Raspberry Pi Imager；
3)完成后，Raspberry Pi Imager 将会在树莓派的内存上运行，并把用户选择的系统写入空白的 micro SD 卡/ U 盘；
4)使用制作好的系统安装盘，完成系统安装。
这个新的引导程序仅支持 Raspberry Pi 4 和 Raspberry Pi 400 这两个型号，Raspberry Pi 3 及更早版本与该功能无缘，当然由于新版引导程序还处于测试阶段，因此目前最好不要在生产环境中使用它。
树莓派操作系统升级：基于 Debian 12、淘汰 X11
为了匹配最新的树莓派 5 硬件，树莓派操作系统已做好准备，该系统中融入了 Debian 12 以及其他重大更新；新版本的树莓派操作系统Raspberry Pi OS 能够完善支持新推出的树莓派 5。为此，开发者们投入了大量的心血和精力；新系统带来了诸多改进，同时还标志着向更现代化的窗口系统的迁移。下面来看看其具体成果，开发者基于最新的 Debian 12 “Bookworm”版本，对树莓派桌面进行了重大的架构更新。一些显著的新特性包括：全面采用 Wayland、网络性能显著提升、默认使用 PipeWire、为树莓派优化的 Firefox。
显然将会享受到 Debian “Bookworm” 的核心优点，同时还能体验到上述提到的一些新变化。
全面采用 Wayland
没错，你没有看错。树莓派桌面已经默认启用 Wayland窗口系统，正式摒弃了因多种限制不再使用的X11窗口系统。Wayland 的主要优点是其在现代硬件上有更出色的性能表现。这一切的实现离不开 Wayfire合成器的支持，这使得开发者能够在更新中保持用户熟知的体验。以下是开发者在发布公告中的引述：如果你在树莓派 4 或 5 上启动树莓派操作系统，现在你会看到的是一个 Wayfire 桌面。它看起来和你之前在 Bullseye 上使用的桌面几乎一模一样，但在一致的外观背后，我们为了使两个桌面环境看起来一样已进行了大量的工作！
近期还注意到有很多桌面正在从 X11 和 Openbox这样的旧窗口系统转向 Wayland。比如 GNOME 最近的更新开启了向全面使用 Wayland 的未来的转变，即使是 Fedora Linux 40 也准备弃用 X11 会话，转向使用Plasma 6的 XWayland 方式。看到树莓派操作系统已经率先进行了这样的变化，实属是让人感到十分有趣。不过别担心，对于仍希望使用 X11/Openbox 显示系统的用户，可以在raspi-config中的 “高级设置Advanced Settings” 菜单中重新启用它。
网络性能显著提升
开发者在之前实现的 NetworkManager网络控制器的基础上进行了优化，他们为任务栏增加了网络插件。虽然新版本的插件和旧版本看上去差不多，但新增了一个 “高级选项Advanced Options” 选项，用户可以通过它访问 NetworkManager 提供的更多功能。
默认使用 PipeWire
现在，树莓派 Desktop 使用 PipeWire来处理所有与音频/视频相关的任务。它取代了PulseAudio，使音频/视频处理迈向更现代化和灵活的方式。在用户端可以得到更优化的蓝牙音频设备管理、更低的延迟时间，和 Wayland 的更好互操作性等等。用户也可以通过和切换窗口系统类似的步骤选择回退使用 PulseAudio。
这次看到了一个由官方支持且专门为树莓派优化的 Mozilla Firefox版本，它在这次树莓派操作系统的发布版中首次被引入。现在用户可以使用 V4L2 编码支持来启用他们的树莓派上的硬件 h.264 解码器，这将会有助于实现更好的 HD 视频播放效果。此外也启用了 Widevine DRM，以在主流的视频流媒体平台上提供无障碍的流媒体观看体验。在这次发布的版本中还有其他一些细微的变化。想了解更多请参考官方博客。
下载树莓派操作系统
由于操作系统细节的大量变化，开发者建议你从全新安装开始（重新烧录你的 SD 卡）。当然也可以选择自行升级，但需要自担风险。
Arm 投资树莓派
Arm 于2023年11月上旬宣布已对树莓派 (Raspberry Pi) 进行战略投资，并收购了后者的少部分股权，进一步扩大两家公司之间的长期合作伙伴关系，携手为物联网开发者社区提供关键解决方案。Arm 表示这项投资进一步巩固了自 2008 年开始的合作伙伴关系，并见证了许多基于 Arm 的热门树莓派产品的发布，而树莓派最新一代旗舰产品 Raspberry Pi 5 已于 10 月底上市。
Arm 物联网业务线高级副总裁兼总经理 Paul Williamson 表示：“随着边缘和端点人工智能应用的快速增长，基于 Arm 的平台（如树莓派）对于推动全球高性能物联网设备的采用至关重要，因为它们使开发人员能够更快、更轻松地进行创新。这项战略投资进一步证明了我们对开发者社区的持续承诺，以及我们与树莓派的合作关系。”
树莓派首席执行官 Eben Upton 表示：Arm 技术一直是我们创建的平台的核心，而这项投资是我们长期合作关系的重要里程碑。