Изграждането на Raspberry Pi клъстер е забавен начин да получите по-задълбочено разбиране на изчислителните и сървърните системи. Но какво е Raspberry Pi клъстер, как се създава такъв и за какво можете да го използвате, след като изграждането приключи?
Какво е Raspberry Pi клъстер?
Хостинг на уебсайтове, анализиране на плътни данни и изобразяване на цифрови видеозаписи са само няколко примера за компютърни задачи, които изискват много процесорна мощност. И търсенето на тази мощност винаги нараства.
Осигуряването на достатъчно ресурси за задоволяване на нуждите на задачи като тези може да бъде постигнато вертикално или хоризонтално. За вертикален растеж един компютър е оптимизиран да произвежда възможно най-голяма процесорна мощност. Това контрастира с хоризонталния растеж, при който към системата се добавят допълнителни компютри.
Изчислителните клъстери Raspberry Pi са пример за хоризонтална оптимизация на системата. Един Raspberry Pi действа като главно устройство, което предоставя инструкции на колекция от възли Raspberry Pi, които обработват задачи. Клъстерните настройки на Raspberry Pi CM4 са известни също като Brambles. Вместо Compute Module 4s, можете да използвате стандартен Raspberry Pi 4s (или други модели), но CM4 е по-рационализиран, ако искате компактен, ефективен клъстер.
Можете да използвате Raspberry Pi CM4 клъстер за хостване на сървъри за видеоигри, управление на вашата система за домашна автоматизация и много повече. Но защо бихте искали да изградите RPi клъстер?
Защо да изградите Raspberry Pi клъстер?
Има няколко ключови причини, поради които може да искате да изградите Raspberry Pi клъстер, вместо да купувате по-мощен компютър, който да свърши работата вместо вас.
- Стабилност и надеждност: Клъстер Raspberry Pi осигурява стабилност и надеждност чрез добавяне на излишък към вашата система. Това означава, че повреда на платката няма да спре вашия клъстер, като задачите се споделят от функционалните RPis. Разпределянето на сложни изчислителни задачи на множество платки също може да предложи по-голяма стабилност от изпълнението на едни и същи задачи на една.
- производителност: Въпреки че клъстерът Raspberry Pi не дава на нито една платка повече мощност, той все пак прави възможно подобряването на цялостната производителност на вашата система. Задачите се обработват едновременно на дъските в клъстера, вместо една дъска да трябва да върши цялата тежка работа.
- Мащабируемост: Компютърните клъстери обикновено са по-лесни за мащабиране нагоре и надолу, отколкото единични машини. Можете да добавяте и премахвате RPi платки, за да отговарят на текущите нужди на вашия клъстер, без да губите скъп хардуер.
- цена: Raspberry Pis са невероятно достъпни в сравнение с настолни компютри и лаптопи. Можете да се сдобиете с комплект Raspberry Pis за вашия клъстер за по-малко от цената на един компютър, всичко това без компромис с наличността на ресурси.
- Изучаване на: Изграждането на Raspberry Pi клъстер е добър начин да научите повече за набор от различни теми. Можете да научите за управлението на сървъра, обработката на бази данни, облачно съхранение и много повече, като експериментирате със собствения си клъстер.
Как да изградите DIY Raspberry Pi клъстер
Изграждането на Raspberry Pi изчислителен клъстер може да бъде разделено на две основни групи задачи; хардуер и софтуер. И двете групи се влияят от целта, която имате предвид за вашия клъстер, поради което е от решаващо значение да знаете за какво ще използвате своя клъстер, преди да го изградите.
Избор на вашите Raspberry Pi клъстерни платки
Избирането на клъстерните платки Raspberry Pi, които ще използвате за вашия клъстер, може да бъде объркващо. Тези два примера трябва да ви дадат по-добра представа какво да търсите, като същевременно се занимават с обхвата на Raspberry Pi клъстерите като цяло.
- RPi клъстери за домашна автоматизация: От вашите електрически крушки до ключалката на входната ви врата, почти всичко в един модерен дом може да бъде автоматизирано. Raspberry Pis прави страхотни мозъци за домашна автоматизация и изграждането на RPi клъстер е чудесен начин да управлявате всяко от устройствата, които използвате. Въпреки че Raspberry Pi 4 Model B има смисъл като основна "главна" платка в този вид настройка, вероятно ще бъде загуба да се изгради целият клъстер с тях. Например системи като осветлението Philips Hue могат да се управляват с помощта на платки с по-ниска мощност. Поради това си струва да изберете всеки от Raspberry Pis във вашия клъстер за домашна автоматизация въз основа на задачата, която ще изпълняват.
- RPi клъстери за сървър за видеоигри: Изграждането на сървъри за игри като Minecraft е една от най-честите употреби на RPi клъстер. Нуждаете се от толкова много процесорна мощност, колкото можете да получите за приложение като това, но не се нуждаете от допълнителни функции като USB свързаност за всяка платка. Това прави Raspberry Pi CM4 добър избор в този случай на употреба. Compute Module 4 изисква носеща платка, за да работи, тъй като не разполага с вграден I/O, но можете да намерите клъстерни носещи платки, които работят добре за сървъри за игри.
Raspberry Pi CM4 разполага със същата мощност като RPi 4, но е направен за дълбоко вградени системи и използване на носещи платки. В Pi CM4 липсва вграденият I/O, който се намира на неговия аналог, но обикновено се предлага на по-ниска цена, което го прави добър избор за много клъстерни проекти.
Допълнителен клъстерен хардуер на Raspberry Pi
Освен компютрите, които избирате за вашия клъстер, е необходим допълнителен хардуер, за да започнете. Ще ви трябва мрежов превключвател, за да свържете вашите платки заедно, microSD карти и външен SSD/HDD за съхранение и всякакви компоненти, специфични за вашия проект.
Тези, които използват Raspberry Pi CM4 и клъстерна платка за носене, няма да се нуждаят от мрежов превключвател или външно захранване за всяка платка, тъй като платката за носене ще има вградени тези компоненти.
Избор на вашия клъстерен софтуер Raspberry Pi
Изграждането на Raspberry Pi изчислителен клъстер е забавен и ангажиращ процес, но също така е и предизвикателство. Да започнете с просто е добър начин да вземете основите, преди да опитате по-сложни проекти. Поради това се препоръчва да използвате Raspberry Pi OS за вашата основна платка и Raspberry Pi OS Lite за вашите възлови платки, когато започнете за първи път.
Струва си да следвате ръководство, когато за първи път инсталирайте Raspberry Pi OS на вашата дъска, за да сте сигурни, че няма да пропуснете нито една стъпка.
За какво можете да използвате Raspberry Pi клъстер?
Има много различни случаи на използване на Raspberry Pi клъстерна платка, но вероятно най-много се интересувате от тези, които можете да използвате у дома. Струва си да направите някои изследвания за себе си, за да намерите начини да извлечете максимума от своя Raspberry Pi клъстер.
Хостинг на уебсайтове на Raspberry Pi CM4
Известно е, че уеб сайтовете са трудни за хостване на една машина. Въпреки че повечето уебсайтове са леки и работят бързо, когато имат един посетител, добавянето на повече посетители увеличава драстично натоварването. Клъстер Raspberry Pi Compute Module 4 може да раздели това работно натоварване между всеки от вашите Pis, за да улесни работата им.
WordPress е чудесен кандидат за тази идея, като ви дава безплатна CMS платформа, с която да изградите уебсайта си. Разбира се, можете също така да помислите за изграждането на своя хостван от Raspberry Pi уебсайт от нулата.
Платките Raspberry Pi CM4 са добър избор за хостинг на уебсайтове, тъй като няма да е необходимо всяка платка да има свои собствени I/O портове за проект като този. Изграждането на вашия клъстер по този начин също ще намали неговия отпечатък.
Raspberry Pi Minecraft Хостинг на сървър за игри
Даването на възможност на потребителите да хостват свои собствени сървъри е една от ключовите силни страни на игри като Minecraft. Можете да зададете свои собствени правила и да позволите на вашия сървър само на хората, с които искате да играете, и всичко това, без да се налага да давате пари на компания за хостинг на сървъри на трета страна.
Възможно е да изградите Minecraft сървър на Raspberry Pi клъстер с помощта на Kubernetes и Helm и дори не се нуждаете от най-новите платки, за да свършите работата. Както е показано в този проект в GitHub, можете да изградите сървър на Minecraft само с Raspberry Pi 4 Model B и шепа Raspberry Pi 3s. Колкото повече играчи добавите, толкова повече ресурси ще ви трябват, но вашият клъстер може лесно да се мащабира.
По подобен начин можете също превърнете своя Raspberry Pi CM4 в ретро конзола за игри, въпреки че не се нуждаете от клъстер за това.
Споделяне на файлове и облак на Raspberry Pi
Изграждането на NAS или система за споделяне на файлове за вашия дом или малък бизнес никога не е било по-лесно с помощта на Raspberry Pi клъстер. Инструменти като Samba не изискват клъстер, за да работят правилно, но наличието на клъстер ще ви позволи да обработвате много повече трансфери на данни, отколкото би било възможно на една RPi платка.
Можете да използвате всякакви платки, които харесвате за този тип проекти, въпреки че Raspberry Pi CM4s и Raspberry Pi 4 Model Bs ще предложат най-голяма честотна лента. Можете да предоставите ограничения за използване на ресурси за всеки потребител, за да сте сигурни, че вашият клъстер за споделяне на файлове няма да затъне.
Обучение с Raspberry Pi Compute Cluster
Изграждането на ваш собствен изчислителен клъстер Raspberry Pi е един от най-добрите начини да научите за управлението на сървъри, суперкомпютри и редица други теми. Това може да ви помогне да се подготвите за кариера в света на технологиите или дори просто да подобрите уменията си „Направи си сам“, но и в двата случая ще си струва усилието.
