Vytvorenie klastra Raspberry Pi je zábavný spôsob, ako hlbšie porozumieť výpočtovým a serverovým systémom. Čo je to však klaster Raspberry Pi, ako ho vytvoríte a na čo ho môžete použiť po dokončení zostavy?
Čo je klaster Raspberry Pi?
Hostenie webových stránok, analýza hustých údajov a vykresľovanie digitálnych videozáznamov je len niekoľko príkladov výpočtových úloh, ktoré si vyžadujú veľa výpočtového výkonu. A dopyt po tejto sile neustále rastie.
Poskytnutie dostatočného množstva zdrojov na splnenie potrieb úloh, ako sú tieto, možno dosiahnuť vertikálne alebo horizontálne. Pre vertikálny rast je jeden počítač optimalizovaný tak, aby produkoval čo najviac výpočtového výkonu. To kontrastuje s horizontálnym rastom, kde sa do systému pridávajú ďalšie počítače.
Výpočtové klastre Raspberry Pi sú príkladom horizontálnej optimalizácie systému. Jeden Raspberry Pi funguje ako hlavná jednotka, ktorá poskytuje pokyny pre kolekciu uzlov Raspberry Pis, ktoré zvládajú úlohy. Zostavy klastra Raspberry Pi CM4 sú známe aj ako Brambles. Namiesto Compute Module 4s by ste mohli použiť štandardné Raspberry Pi 4s (alebo iné modely), ale CM4 je efektívnejší, ak chcete kompaktný a efektívny klaster.
Cluster Raspberry Pi CM4 môžete použiť na hosťovanie serverov videohier, správu systému domácej automatizácie a oveľa viac. Ale prečo by ste chceli vybudovať klaster RPi?
Prečo vytvoriť klaster Raspberry Pi?
Existuje niekoľko kľúčových dôvodov, prečo by ste mohli chcieť vytvoriť klaster Raspberry Pi namiesto toho, aby ste si kúpili výkonnejší počítač, ktorý by to urobil za vás.
- Stabilita a spoľahlivosť: Klaster Raspberry Pi poskytuje stabilitu a spoľahlivosť pridaním redundancie do vášho systému. To znamená, že zlyhanie dosky nezastaví váš klaster v jeho stopách, pričom úlohy zdieľajú funkčné RPis. Rozloženie zložitých výpočtových úloh na viacero dosiek môže tiež ponúknuť väčšiu stabilitu ako spúšťanie rovnakých úloh na jednej.
- Výkon: Aj keď klaster Raspberry Pi nedáva jednej doske väčší výkon, stále umožňuje zlepšiť celkový výkon vášho systému. Úlohy sa riešia súčasne na doskách v klastri, namiesto toho, aby všetko ťažké zdvíhala jedna doska.
- Škálovateľnosť: Počítačové klastre sa vo všeobecnosti ľahšie zväčšujú a zmenšujú ako jednotlivé počítače. Môžete pridávať a odoberať dosky RPi tak, aby vyhovovali aktuálnym potrebám vášho klastra, a to všetko bez plytvania drahým hardvérom.
- náklady: Raspberry Pis sú neuveriteľne dostupné v porovnaní so stolnými počítačmi a notebookmi. Môžete získať súpravu Raspberry Pis pre váš klaster za menej ako cenu jedného počítača, a to všetko bez kompromisov v dostupnosti zdrojov.
- Učenie: Vytvorenie klastra Raspberry Pi je dobrý spôsob, ako sa dozvedieť o množstve rôznych tém. Experimentovaním s vlastným klastrom sa môžete dozvedieť o správe servera, práci s databázou, cloudovom úložisku a oveľa viac.
Ako vytvoriť svoj vlastný klaster Raspberry Pi
Budovanie výpočtového klastra Raspberry Pi možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín úloh; hardvér a softvér. Obe tieto skupiny sú ovplyvnené účelom, ktorý máte pre svoj klaster na mysli, preto je dôležité vedieť, na čo budete klaster používať skôr, ako ho postavíte.
Výber klastrových dosiek Raspberry Pi
Výber klastrových dosiek Raspberry Pi, ktoré použijete pre svoj klaster, môže byť mätúci. Tieto dva príklady by vám mali poskytnúť lepšiu predstavu o tom, čo hľadať, a zároveň by sa mali zamerať na rozsah klastrov Raspberry Pi ako celku.
- Domáca automatizácia RPi Clusters: Od vašich žiaroviek až po zámok na vašich vchodových dverách, takmer všetko v modernom dome sa dá zautomatizovať. Raspberry Pis sú skvelé mozgy pre domácu automatizáciu a vytvorenie klastra RPi je skvelý spôsob, ako zvládnuť každé zo zariadení, ktoré používate. Zatiaľ čo Raspberry Pi 4 Model B dáva zmysel ako hlavná „hlavná“ doska v tomto druhu nastavenia, je pravdepodobné, že bude zbytočné zostavovať celý klaster pomocou nich. Napríklad systémy ako osvetlenie Philips Hue je možné ovládať pomocou dosiek s nižším výkonom. Preto sa oplatí vybrať každý z Raspberry Pis vo vašom klastri domácej automatizácie na základe úlohy, ktorú bude vykonávať.
- Klastre RPi servera videohier: Budovanie serverov pre hry ako Minecraft je jedným z najbežnejších použití klastra RPi. Potrebujete toľko výpočtového výkonu, koľko môžete získať pre aplikáciu, ako je táto, ale nepotrebujete ďalšie funkcie, ako je pripojenie USB pre každú dosku. Vďaka tomu je Raspberry Pi CM4 v tomto prípade dobrou voľbou. Compute Module 4 vyžaduje na fungovanie nosnú dosku, pretože nemá žiadne vstavané I/O, ale môžete nájsť klastrové nosné dosky, ktoré fungujú dobre pre herné servery.
Raspberry Pi CM4 má rovnaký výkon ako RPi 4, ale je vyrobený pre hlboko zabudované systémy a použitie na nosných doskách. Pi CM4 nemá zabudovaný I/O, ktorý sa nachádza na jeho náprotivku, ale zvyčajne prichádza za nižšiu cenu, vďaka čomu je dobrou voľbou pre mnoho klastrových projektov.
Dodatočný hardvér klastra Raspberry Pi
Okrem počítačov, ktoré si vyberiete pre svoj klaster, je na spustenie potrebný ďalší hardvér. Na vzájomné prepojenie dosiek budete potrebovať sieťový prepínač, karty microSD a externý SSD/HDD na ukladanie a akékoľvek komponenty špecifické pre váš projekt.
Tí, ktorí používajú Raspberry Pi CM4 a klastrovú nosnú dosku, nebudú potrebovať sieťový prepínač ani externé napájanie pre každú dosku, pretože nosná doska bude mať tieto komponenty zabudované.
Výber softvéru Raspberry Pi Cluster
Vybudovanie výpočtového klastra Raspberry Pi je zábavný a pútavý proces, ale je tiež náročný. Začať jednoducho je dobrý spôsob, ako si osvojiť základy predtým, ako vyskúšate zložitejšie projekty. Preto sa odporúča, aby ste pri prvom spustení používali Raspberry Pi OS pre vašu hlavovú dosku a Raspberry Pi OS Lite pre vaše uzlové dosky.
Pri prvom kroku sa oplatí nasledovať sprievodcu nainštalujte operačný systém Raspberry Pi na doske, aby ste sa uistili, že nezmeškáte žiadne kroky.
Na čo môžete použiť klaster Raspberry Pi?
Existuje veľa rôznych prípadov použitia pre klastrovú dosku Raspberry Pi, ale pravdepodobne vás najviac zaujímajú tie, ktoré môžete použiť doma. Stojí za to urobiť si prieskum, aby ste našli spôsoby, ako čo najlepšie využiť váš klaster Raspberry Pi.
Hosting webových stránok Raspberry Pi CM4
Webové stránky sú notoricky náročné na hosťovanie na jednom počítači. Zatiaľ čo väčšina webových stránok je ľahká a beží rýchlo, keď majú jedného návštevníka, pridávanie ďalších návštevníkov dramaticky zvyšuje pracovné zaťaženie. Klaster Raspberry Pi Compute Module 4 dokáže rozdeliť toto pracovné zaťaženie medzi každého z vašich Pis, aby im uľahčil prácu.
WordPress je skvelým kandidátom na tento nápad a poskytuje vám bezplatnú platformu CMS, pomocou ktorej si môžete vytvoriť svoj web. Samozrejme, môžete tiež zvážiť vytvorenie svojej webovej stránky hostenej na Raspberry Pi od nuly.
Dosky Raspberry Pi CM4 sú dobrou voľbou na hosťovanie webových stránok, pretože pre takýto projekt nebudete potrebovať, aby každá doska mala svoje vlastné I/O porty. Vybudovanie vášho klastra týmto spôsobom tiež zníži jeho stopu.
Hosting herného servera Raspberry Pi Minecraft
Poskytnutie možnosti používateľom hostiť vlastné servery je jednou z kľúčových silných stránok hier, ako je Minecraft. Môžete si nastaviť svoje vlastné pravidlá a povoliť na váš server iba ľuďom, s ktorými chcete hrať, a to všetko bez toho, aby ste museli dávať peniaze spoločnosti poskytujúcej servery tretej strany, ktorá prevádzkuje servery.
Server Minecraft je možné postaviť na klastri Raspberry Pi pomocou Kubernetes a Helm a na túto prácu nepotrebujete ani najnovšie dosky. Ako je uvedené v tento projekt na GitHub, môžete zostaviť server Minecraft len s Raspberry Pi 4 Model B a hrsťou Raspberry Pi 3. Čím viac hráčov pridáte, tým viac zdrojov budete potrebovať, ale váš klaster sa dá ľahko škálovať.
V podobnom duchu môžete aj vy premeňte svoj Raspberry Pi CM4 na retro hernú konzolu, aj keď na to nepotrebujete klaster.
Raspberry Pi zdieľanie súborov a cloud
Vytvorenie NAS alebo systému na zdieľanie súborov pre váš domov alebo malú firmu nebolo nikdy jednoduchšie s pomocou klastra Raspberry Pi. Nástroje ako Samba nevyžadujú klaster, aby správne fungoval, ale jeho umiestnenie vám umožní zvládnuť oveľa viac dátových prenosov, ako by bolo možné na jednej doske RPi.
Pre tento typ projektu môžete použiť akékoľvek dosky, ktoré sa vám páčia, aj keď Raspberry Pi CM4 a Raspberry Pi 4 Model Bs ponúknu najväčšiu šírku pásma. Každému používateľovi môžete poskytnúť limity využívania prostriedkov, aby ste zaistili, že váš klaster na zdieľanie súborov nezapadne.
Učenie s počítačovým klastrom Raspberry Pi
Vytvorenie vlastného výpočtového klastra Raspberry Pi je jedným z najlepších spôsobov, ako sa dozvedieť o správe serverov, superpočítačoch a rade ďalších tém. To vám môže pomôcť pripraviť sa na kariéru vo svete techniky alebo dokonca len zlepšiť vaše zručnosti pre domácich majstrov, ale v každom prípade to bude stáť za námahu.