Raspberry Pi -klusterin rakentaminen on hauska tapa saada syvempää ymmärrystä tietojenkäsittelystä ja palvelinjärjestelmistä. Mutta mikä on Raspberry Pi -klusteri, miten luot sellaisen ja mihin voit käyttää sitä, kun rakennus on valmis?
Mikä on Raspberry Pi -klusteri?
Web-sivustojen ylläpito, tiheän datan analysointi ja digitaalisen videomateriaalin renderöinti ovat vain muutamia esimerkkejä paljon prosessointitehoa vaativista laskentatehtävistä. Ja tämän voiman kysyntä kasvaa jatkuvasti.
Riittävän resurssien tarjoaminen tällaisten tehtävien tarpeisiin voidaan saavuttaa joko pysty- tai vaakasuunnassa. Pystysuuntaista kasvua varten yksi tietokone on optimoitu tuottamaan mahdollisimman paljon prosessointitehoa. Tämä on ristiriidassa horisontaalisen kasvun kanssa, jossa järjestelmään lisätään tietokoneita.
Raspberry Pi -laskentaklusterit ovat esimerkki horisontaalisesta järjestelmän optimoinnista. One Raspberry Pi toimii pääyksikkönä, joka antaa ohjeita joukolle tehtäviä hoitavalle solmulle Raspberry Pis. Raspberry Pi CM4 -klusteriasetukset tunnetaan myös nimellä Brambles. Compute Module 4s: n sijaan voit käyttää tavallisia Raspberry Pi 4s -malleja (tai muita malleja), mutta CM4 on virtaviivaisempi, jos haluat kompaktin ja tehokkaan klusterin.
Raspberry Pi CM4 -klusterin avulla voit isännöidä videopelipalvelimia, hallita kotiautomaatiojärjestelmääsi ja paljon muuta. Mutta miksi haluat rakentaa RPi-klusterin?
Miksi rakentaa Raspberry Pi -klusteri?
On useita keskeisiä syitä, miksi saatat haluta rakentaa Raspberry Pi -klusterin sen sijaan, että ostaisit tehokkaamman tietokoneen tekemään työn puolestasi.
- Vakaus ja luotettavuus: Raspberry Pi -klusteri tarjoaa vakautta ja luotettavuutta lisäämällä järjestelmääsi redundanssia. Tämä tarkoittaa, että korttivika ei pysäytä klusteriasi sen raiteillaan, sillä toiminnalliset RPis: t jakavat tehtävät. Monimutkaisten laskentatehtävien jakaminen useille levyille voi myös tarjota parempaa vakautta kuin samojen tehtävien suorittaminen yhdellä.
- Esitys: Vaikka Raspberry Pi -klusteri ei anna yhdelle levylle lisää tehoa, se mahdollistaa silti järjestelmäsi yleisen suorituskyvyn parantamisen. Tehtävät hoidetaan samanaikaisesti klusterin laudoilla, sen sijaan, että yksi lauta joutuisi tekemään kaiken raskaan noston.
- Skaalautuvuus: Tietokoneklustereita on yleensä helpompi skaalata ylös ja alas kuin yksittäisiä koneita. Voit lisätä ja poistaa RPi-kortteja klusterin nykyisten tarpeiden mukaan tuhlaamatta kallista laitteistoa.
- Kustannus: Raspberry Pis ovat uskomattoman edullisia verrattuna pöytätietokoneisiin ja kannettaviin tietokoneisiin. Saat käsiisi klusterin Raspberry Pis -sarjan halvemmalla kuin yhden tietokoneen hinnalla tinkimättä resurssien saatavuudesta.
- Oppiminen: Raspberry Pi -klusterin rakentaminen on hyvä tapa oppia erilaisista aiheista. Voit oppia palvelinhallinnasta, tietokantojen käsittelystä, pilvitallennusta ja paljon muuta kokeilemalla omaa klusteriasi.
Kuinka rakentaa DIY Raspberry Pi -klusteri
Raspberry Pi -laskentaklusterin rakentaminen voidaan jakaa kahteen päätehtäväryhmään; laitteistot ja ohjelmistot. Molempiin näihin ryhmiin vaikuttaa klusterin tarkoitus, joten on tärkeää tietää, mihin aiot käyttää klusteria ennen sen rakentamista.
Raspberry Pi -klusterilevyjen valitseminen
Klusteriisi käytettävien Raspberry Pi -klusterilevyjen valitseminen voi olla hämmentävää. Näiden kahden esimerkin pitäisi antaa sinulle parempi käsitys siitä, mitä etsiä, samalla kun ne käsittelevät Raspberry Pi -klusterien laajuutta kokonaisuudessaan.
- Kotiautomaation RPi-klusterit: Hehkulamppuista etuoven lukkoon lähes kaikki nykyaikaisen kodin sisällä voidaan automatisoida. Raspberry Pit ovat loistavat aivot kodin automaatiossa, ja RPi-klusterin rakentaminen on loistava tapa käsitellä kaikkia käyttämiäsi laitteita. Vaikka Raspberry Pi 4 Model B on järkevä päälevynä tällaisessa kokoonpanossa, koko klusterin rakentaminen niitä käyttämällä on todennäköisesti turhaa. Esimerkiksi Philips Hue -valaistuksen kaltaisia järjestelmiä voidaan ohjata pienemmillä tehokorteilla. Tämän vuoksi kannattaa valita jokainen kotiautomaatioklusterisi Raspberry Pis niiden suorittaman tehtävän perusteella.
- Videopelipalvelimen RPi-klusterit: Palvelinten rakentaminen Minecraftin kaltaisille peleille on yksi yleisimmistä RPi-klusterin käyttötavoista. Tarvitset niin paljon prosessointitehoa kuin voit saada tällaiseen sovellukseen, mutta et tarvitse lisäominaisuuksia, kuten USB-liitäntää jokaiselle levylle. Tämä tekee Raspberry Pi CM4:stä hyvän valinnan tässä käyttötapauksessa. Compute Module 4 vaatii toimiakseen kantoaaltokortin, koska siinä ei ole sisäänrakennettua I/O: ta, mutta voit löytää klusterialustoja, jotka toimivat hyvin pelipalvelimissa.
Raspberry Pi CM4:ssä on sama teho kuin RPi 4:ssä, mutta se on tehty syvälle upotetuille järjestelmille ja käytettäväksi kantolevyillä. Pi CM4:stä puuttuu vastineensa sisäinen I/O, mutta se tulee yleensä halvemmalla, joten se on hyvä valinta moniin klusteriprojekteihin.
Raspberry Pi Cluster -lisälaitteisto
Klusteriisi valitsemiesi tietokoneiden lisäksi tarvitaan lisälaitteita, jotta pääset alkuun. Tarvitset verkkokytkimen korttien yhdistämiseen, microSD-kortteja ja ulkoisen SSD/HDD: n tallennusta varten sekä kaikki projektiisi liittyvät komponentit.
Ne, jotka käyttävät Raspberry Pi CM4:ää ja klusterialustaa, eivät tarvitse verkkokytkintä tai ulkoista virtalähdettä jokaiselle kortille, koska nämä komponentit on sisäänrakennettu alustalle.
Raspberry Pi Cluster -ohjelmiston valitseminen
Raspberry Pi -laskentaklusterin rakentaminen on hauska ja mukaansatempaava prosessi, mutta se on myös haastavaa. Yksinkertaisesta aloittaminen on hyvä tapa oikaista perusasiat ennen kuin kokeilet monimutkaisempia projekteja. Siksi on suositeltavaa, että käytät Raspberry Pi OS: ää headboardissa ja Raspberry Pi OS Liteä solmulevyissäsi, kun aloitat.
Kannattaa noudattaa ohjetta, kun lähdet ensin asenna Raspberry Pi OS laudalla varmistaaksesi, ettet menetä mitään vaiheita.
Mihin voit käyttää Raspberry Pi -klusteria?
Raspberry Pi -klusterilevylle on runsaasti erilaisia käyttötapauksia, mutta olet todennäköisesti eniten kiinnostunut niistä, joita voit käyttää kotona. Kannattaa tehdä tutkimusta itse löytääksesi tapoja saada kaikki irti Raspberry Pi -klusteristasi.
Raspberry Pi CM4 -verkkosivustojen isännöinti
Verkkosivustot ovat tunnetusti haastavia isännöidä yhdellä koneella. Vaikka useimmat verkkosivustot ovat kevyitä ja toimivat nopeasti, kun niillä on yksi vierailija, vierailijoiden lisääminen lisää työtaakkaa dramaattisesti. Raspberry Pi Compute Module 4 -klusteri voi jakaa tämän työtaakan jokaisen Pi: si kesken helpottaakseen heidän työtään.
WordPress on loistava ehdokas tälle idealle, ja se tarjoaa sinulle ilmaisen CMS-alustan verkkosivustosi rakentamiseen. Voit tietysti myös harkita Raspberry Pi -isännöimän verkkosivustosi rakentamista tyhjästä.
Raspberry Pi CM4 -levyt ovat hyvä valinta verkkosivustojen isännöintiin, koska et tarvitse jokaisella levyllä omaa I/O-porttiaan tämän kaltaista projektia varten. Klusterin rakentaminen tällä tavalla pienentää myös sen jalanjälkeä.
Raspberry Pi Minecraft -pelipalvelimen isännöinti
Yksi Minecraftin kaltaisten pelien tärkeimmistä vahvuuksista on antaa käyttäjille mahdollisuus isännöidä omia palvelimiaan. Voit asettaa omat sääntösi ja sallia vain henkilöt, joiden kanssa haluat pelata, palvelimellesi ilman, että sinun tarvitsee antaa rahaa kolmannen osapuolen palvelinpalveluyritykselle.
Raspberry Pi -klusteriin on mahdollista rakentaa Minecraft-palvelin Kubernetesin ja Helmin avulla, etkä tarvitse edes uusimpia levyjä työhön. Kuten näkyy tämä projekti GitHubissa, voit rakentaa Minecraft-palvelimen vain Raspberry Pi 4 Model B: llä ja kourallisella Raspberry Pi 3:lla. Mitä enemmän pelaajia lisäät, sitä enemmän resursseja tarvitset, mutta klusterisi voi skaalata helposti.
Samalla tavalla voit myös muuta Raspberry Pi CM4:stäsi retropelikonsoli, vaikka et tarvitse klusteria tähän.
Raspberry Pi -tiedostonjako ja pilvi
NAS- tai tiedostonjakojärjestelmän rakentaminen kotiin tai pienyrityksellesi ei ole koskaan ollut helpompaa Raspberry Pi -klusterin avulla. Samban kaltaiset työkalut eivät vaadi klusteria toimiakseen kunnolla, mutta klusterin avulla voit käsitellä paljon enemmän tiedonsiirtoja kuin olisi mahdollista yhdellä RPi-kortilla.
Voit käyttää mitä tahansa levyjä, joista pidät tämäntyyppisissä projekteissa, vaikka Raspberry Pi CM4s ja Raspberry Pi 4 Model Bs tarjoavat suurimman kaistanleveyden. Voit asettaa resurssien käyttörajoituksia jokaiselle käyttäjälle varmistaaksesi, että tiedostonjakoklusterisi ei jumiudu.
Oppiminen Raspberry Pi -laskentaklusterin avulla
Oman Raspberry Pi -laskentaklusterin rakentaminen on yksi parhaista tavoista oppia palvelinhallinnasta, supertietokoneista ja monista muista aiheista. Tämä voi auttaa sinua valmistautumaan uraan tekniikan maailmassa tai jopa vain parantamaan tee-se-itse-taitojasi, mutta se on vaivan arvoista joka tapauksessa.
