Construirea unui cluster Raspberry Pi este o modalitate distractivă de a obține o înțelegere mai profundă a sistemelor de calcul și server. Dar ce este un cluster Raspberry Pi, cum îl creezi și pentru ce îl poți folosi odată ce construirea este completă?
Ce este un cluster Raspberry Pi?
Găzduirea de site-uri web, analizarea datelor dense și redarea înregistrărilor video digitale sunt doar câteva exemple de sarcini de calcul care necesită multă putere de procesare. Și cererea pentru această putere este mereu în creștere.
Furnizarea de resurse suficiente pentru a satisface nevoile unor astfel de sarcini poate fi realizată fie pe verticală, fie pe orizontală. Pentru creșterea verticală, un singur computer este optimizat pentru a produce cât mai multă putere de procesare. Acest lucru contrastează cu creșterea orizontală, în care computere suplimentare sunt adăugate sistemului.
Clusterele de calcul Raspberry Pi sunt un exemplu de optimizare orizontală a sistemului. Un Raspberry Pi acționează ca o unitate principală care oferă instrucțiuni unei colecții de noduri Raspberry Pis care se ocupă de sarcini. Configurațiile clusterului Raspberry Pi CM4 sunt cunoscute și sub numele de Brambles. Mai degrabă decât Compute Module 4s, puteți utiliza Raspberry Pi 4s standard (sau alte modele), dar CM4 este mai simplificat dacă doriți un cluster compact și eficient.
Puteți folosi un cluster Raspberry Pi CM4 pentru a găzdui servere de jocuri video, pentru a vă gestiona sistemul de automatizare a locuinței și multe altele. Dar de ce ai vrea să construiești un cluster RPi?
De ce să construiți un cluster Raspberry Pi?
Există mai multe motive cheie pentru care ați putea dori să construiți un cluster Raspberry Pi în loc să cumpărați un computer mai puternic pentru a face treaba în locul dvs.
- Stabilitate și fiabilitate: Un cluster Raspberry Pi oferă stabilitate și fiabilitate prin adăugarea de redundanță sistemului dumneavoastră. Aceasta înseamnă că o defecțiune a plăcii nu vă va opri cluster-ul, sarcinile fiind partajate de către RP-urile funcționale. Răspândirea sarcinilor complexe de calcul pe mai multe plăci poate oferi, de asemenea, o stabilitate mai mare decât rularea acelorași sarcini pe una singură.
- Performanţă: Deși un cluster Raspberry Pi nu oferă unei singure plăci mai multă putere, tot face posibilă îmbunătățirea performanței generale a sistemului dvs. Sarcinile sunt gestionate simultan pe toate conturile din cluster, mai degrabă decât ca o singură placă să facă toate sarcinile grele.
- Scalabilitate: clusterele de computere sunt, în general, mai ușor de scalat în sus și în jos decât mașinile individuale. Puteți adăuga și elimina plăci RPi pentru a se potrivi nevoilor actuale ale clusterului dvs., totul fără a irosi hardware costisitor.
- Cost: Raspberry Pis sunt incredibil de accesibile în comparație cu computerele desktop și laptopurile. Puteți pune mâna pe un set de Raspberry Pis pentru clusterul dvs. pentru mai puțin decât prețul unui singur computer, totul fără a compromite disponibilitatea resurselor.
- Învăţare: Construirea unui cluster Raspberry Pi este o modalitate bună de a învăța despre o serie de subiecte diferite. Puteți afla despre gestionarea serverului, gestionarea bazelor de date, stocarea în cloud și multe altele experimentând propriul dvs. cluster.
Cum să construiți un cluster Raspberry Pi DIY
Construirea unui cluster de calcul Raspberry Pi poate fi împărțită în două grupuri principale de activități; hardware și software. Ambele grupuri sunt influențate de scopul pe care îl aveți în vedere pentru clusterul dvs., ceea ce face crucial să știți pentru ce veți folosi clusterul înainte de al construi.
Alegerea plăcilor dvs. de cluster Raspberry Pi
Selectarea plăcilor de cluster Raspberry Pi pe care le veți folosi pentru clusterul dvs. poate fi confuză. Aceste două exemple ar trebui să vă ofere o idee mai bună despre ce să căutați, abordând în același timp domeniul de aplicare al clusterelor Raspberry Pi în ansamblu.
- Clustere RPi de automatizare a locuinței: De la becurile tale până la încuietoarea de la ușa din față, aproape tot ce este în interiorul unei case moderne poate fi automatizat. Raspberry Pis este un creier grozav pentru automatizarea casei, iar construirea unui cluster RPi este o modalitate excelentă de a gestiona fiecare dintre dispozitivele pe care le utilizați. În timp ce un Raspberry Pi 4 Model B are sens ca principală placă „cap” în acest tip de configurare, este probabil să fie o risipă să construiești întregul cluster folosindu-le. De exemplu, sisteme precum iluminatul Philips Hue sunt controlabile folosind plăci cu putere redusă. Acest lucru face ca merită să alegeți fiecare dintre Raspberry Pis din clusterul dvs. de automatizare a casei în funcție de sarcina pe care o vor îndeplini.
- Clustere RPi de server de jocuri video: Construirea de servere pentru jocuri precum Minecraft este una dintre cele mai comune utilizări pentru un cluster RPi. Aveți nevoie de cât de multă putere de procesare puteți obține pentru o aplicație ca aceasta, dar nu aveți nevoie de funcții suplimentare, cum ar fi conectivitate USB pentru fiecare placă. Acest lucru face ca Raspberry Pi CM4 să fie o alegere bună în acest caz de utilizare. Modulul de calcul 4 necesită o placă purtătoare pentru a funcționa, deoarece nu are nicio intrare/ieșire încorporată, dar puteți găsi plăci purtătoare de cluster care funcționează bine pentru serverele de jocuri.
Raspberry Pi CM4 are aceeași putere ca un RPi 4, dar este conceput pentru sisteme profund încorporate și pentru utilizare pe plăci suport. Pi CM4 nu are I/O la bord găsit pe omologul său, dar de obicei vine la un preț mai mic, ceea ce îl face o alegere bună pentru o mulțime de proiecte de cluster.
Hardware suplimentar pentru cluster Raspberry Pi
Pe lângă computerele pe care le alegeți pentru clusterul dvs., este necesar și ceva hardware suplimentar pentru a începe. Veți avea nevoie de un comutator de rețea pentru a vă conecta plăcile, carduri microSD și un SSD/HDD extern pentru stocare și orice componente specifice proiectului dumneavoastră.
Cei care folosesc Raspberry Pi CM4 și o placă de transport în cluster nu vor avea nevoie de un comutator de rețea sau de alimentare externă pentru fiecare placă, deoarece placa de transport va avea aceste componente încorporate.
Alegerea software-ului dvs. de cluster Raspberry Pi
Construirea unui cluster de calcul Raspberry Pi este un proces distractiv și captivant, dar este și o provocare. Începeți simplu este o modalitate bună de a prelua elementele de bază înainte de a încerca proiecte mai complicate. Ca atare, este recomandat să utilizați Raspberry Pi OS pentru placa principală și Raspberry Pi OS Lite pentru plăcile de noduri atunci când începeți.
Merită să urmezi un ghid atunci când faci prima dată instalați sistemul de operare Raspberry Pi pe tabla dvs. pentru a vă asigura că nu pierdeți niciun pas.
Pentru ce poți folosi un cluster Raspberry Pi?
Există o mulțime de cazuri de utilizare diferite pentru o placă cluster Raspberry Pi, dar probabil că ești cel mai interesat de cele pe care le poți folosi acasă. Merită să faci câteva cercetări pentru a găsi modalități de a profita la maximum de clusterul tău Raspberry Pi.
Gazduire site web Raspberry Pi CM4
Site-urile web sunt în mod notoriu dificil de găzduit pe o singură mașină. În timp ce majoritatea site-urilor web sunt ușoare și rulează rapid atunci când au un singur vizitator, adăugarea mai multor vizitatori crește în mod dramatic volumul de muncă. Un cluster Raspberry Pi Compute Module 4 poate împărți această sarcină de lucru între fiecare dintre Pis pentru a le ușura munca.
WordPress este un candidat excelent pentru această idee, oferindu-vă o platformă CMS gratuită cu care să vă construiți site-ul. Desigur, totuși, ai putea lua în considerare și construirea site-ului tău web găzduit de Raspberry Pi de la zero.
Plăcile Raspberry Pi CM4 sunt o alegere bună pentru găzduirea site-urilor web, deoarece nu veți avea nevoie ca fiecare placă să aibă propriile porturi I/O pentru un proiect ca acesta. Construirea clusterului dvs. astfel va reduce, de asemenea, amprenta acestuia.
Gazduire server de jocuri Raspberry Pi Minecraft
Oferirea utilizatorilor posibilitatea de a-și găzdui propriile servere este unul dintre punctele forte ale jocurilor precum Minecraft. Puteți să vă stabiliți propriile reguli și să permiteți doar persoanelor cu care doriți să jucați pe serverul dvs., totul fără a fi nevoie să dați bani unei terțe companii de găzduire a serverelor.
Este posibil să construiți un server Minecraft pe un cluster Raspberry Pi folosind Kubernetes și Helm și nici măcar nu aveți nevoie de cele mai recente plăci pentru a face treaba. Așa cum se arată în acest proiect pe GitHub, puteți construi un server Minecraft cu un Raspberry Pi 4 Model B și o mână de Raspberry Pi 3s. Cu cât adăugați mai mulți jucători, cu atât veți avea nevoie de mai multe resurse, dar clusterul dvs. se poate scala cu ușurință.
Într-o ordine similară, poți și tu transformă-ți Raspberry Pi CM4 într-o consolă de jocuri retro, deși nu aveți nevoie de un cluster pentru asta.
Partajarea fișierelor Raspberry Pi și cloud
Construirea unui NAS sau a unui sistem de partajare a fișierelor pentru casa dvs. sau afacerea dvs. mică nu a fost niciodată mai ușoară cu ajutorul unui cluster Raspberry Pi. Instrumente precum Samba nu necesită un cluster pentru a funcționa corect, dar dacă aveți un cluster pe loc, vă va permite să gestionați mult mai multe transferuri de date decât ar fi posibil pe o singură placă RPi.
Puteți folosi orice plăci doriți pentru acest tip de proiect, deși Raspberry Pi CM4s și Raspberry Pi 4 Model Bs vor oferi cea mai mare lățime de bandă. Puteți oferi limite de utilizare a resurselor fiecărui utilizator pentru a vă asigura că clusterul dvs. de partajare a fișierelor nu se blochează.
Învățați cu un cluster de calcul Raspberry Pi
Crearea propriului cluster de calcul Raspberry Pi este una dintre cele mai bune modalități de a afla despre gestionarea serverelor, supercomputere și o serie de alte subiecte. Acest lucru vă poate ajuta să vă pregătiți pentru o carieră în lumea tehnologiei sau chiar să vă îmbunătățiți abilitățile de bricolaj, dar va merita efortul în orice caz.
