Vytvoření clusteru Raspberry Pi je zábavný způsob, jak hlouběji porozumět výpočetním a serverovým systémům. Ale co je cluster Raspberry Pi, jak jej vytvoříte a k čemu jej můžete použít, jakmile je sestavení dokončeno?
Co je klastr Raspberry Pi?
Hostování webových stránek, analýza hustých dat a vykreslování digitálního videozáznamu jsou jen některé příklady výpočetních úloh, které vyžadují velký výpočetní výkon. A poptávka po této síle neustále roste.
Poskytování dostatečného množství zdrojů pro splnění potřeb úkolů, jako jsou tyto, lze dosáhnout vertikálně nebo horizontálně. Pro vertikální růst je jeden počítač optimalizován tak, aby produkoval co největší výpočetní výkon. To kontrastuje s horizontálním růstem, kdy jsou do systému přidány další počítače.
Příkladem horizontální optimalizace systému jsou výpočetní clustery Raspberry Pi. Jeden Raspberry Pi funguje jako hlavní jednotka, která poskytuje pokyny kolekci uzlů Raspberry Pis, které zpracovávají úkoly. Nastavení clusteru Raspberry Pi CM4 jsou také známá jako Brambles. Spíše než Compute Module 4s můžete použít standardní Raspberry Pi 4s (nebo jiné modely), ale CM4 je efektivnější, pokud chcete kompaktní a efektivní cluster.
Cluster Raspberry Pi CM4 můžete použít k hostování serverů videoher, správě systému domácí automatizace a mnoha dalším. Ale proč byste chtěli budovat cluster RPi?
Proč vytvořit klastr Raspberry Pi?
Existuje několik klíčových důvodů, proč byste mohli chtít vytvořit cluster Raspberry Pi místo nákupu výkonnějšího počítače, který tuto práci udělá za vás.
- Stabilita a spolehlivost: Cluster Raspberry Pi poskytuje stabilitu a spolehlivost přidáním redundance do vašeho systému. To znamená, že selhání desky nezastaví váš cluster v jeho stopách, přičemž úkoly sdílí funkční RPis. Rozložení složitých výpočetních úloh na více desek může také nabídnout větší stabilitu než spouštění stejných úloh na jedné.
- Výkon: Přestože cluster Raspberry Pi nedává jediné desce více výkonu, stále umožňuje zlepšit celkový výkon vašeho systému. Úkoly jsou řešeny současně napříč deskami v clusteru, spíše než jedna deska musí dělat všechny těžké zvedání.
- Škálovatelnost: Počítačové clustery se obecně snáze zvětšují a zmenšují než jednotlivé stroje. Můžete přidávat a odebírat desky RPi, aby vyhovovaly aktuálním potřebám vašeho clusteru, a to vše bez plýtvání drahým hardwarem.
- Náklady: Raspberry Pis jsou neuvěřitelně dostupné ve srovnání se stolními počítači a notebooky. Můžete získat sadu Raspberry Pis pro váš cluster za méně než cenu jednoho počítače, a to vše bez kompromisů v dostupnosti zdrojů.
- Učení se: Vytvoření clusteru Raspberry Pi je dobrý způsob, jak se dozvědět o řadě různých témat. Experimentováním s vlastním clusterem se můžete dozvědět o správě serveru, práci s databázemi, cloudovém úložišti a mnohem více.
Jak vytvořit DIY Raspberry Pi Cluster
Vytváření výpočetního clusteru Raspberry Pi lze rozdělit do dvou hlavních skupin úkolů; hardware a software. Obě tyto skupiny jsou ovlivněny účelem, který máte pro svůj cluster na mysli, a proto je důležité vědět, k čemu budete cluster používat, než jej postavíte.
Výběr klastrových desek Raspberry Pi
Výběr clusterových desek Raspberry Pi, které použijete pro svůj cluster, může být matoucí. Tyto dva příklady by vám měly poskytnout lepší představu o tom, co hledat, a zároveň by se měly zabývat rozsahem clusterů Raspberry Pi jako celku.
- Clustery domácí automatizace RPi: Od žárovek až po zámek na předních dveřích, téměř vše v moderní domácnosti lze automatizovat. Raspberry Pis je skvělým mozkem pro domácí automatizaci a vytvoření clusteru RPi je skvělý způsob, jak zvládnout každé ze zařízení, které používáte. Zatímco Raspberry Pi 4 Model B dává smysl jako hlavní „hlavní“ deska v tomto druhu nastavení, je pravděpodobné, že bude zbytečné stavět celý cluster pomocí nich. Například systémy jako osvětlení Philips Hue lze ovládat pomocí desek s nižším výkonem. Proto stojí za to vybrat si každý z Raspberry Pis ve vašem clusteru domácí automatizace na základě úkolu, který bude provádět.
- Server videoher RPi Clusters: Vytváření serverů pro hry jako Minecraft je jedním z nejběžnějších použití clusteru RPi. Potřebujete tolik výpočetního výkonu, kolik můžete získat pro aplikaci, jako je tato, ale nepotřebujete další funkce, jako je připojení USB pro každou desku. Díky tomu je Raspberry Pi CM4 v tomto případě dobrou volbou. Compute Module 4 vyžaduje ke svému fungování nosnou desku, protože nemá žádné vestavěné I/O, ale můžete najít klastrové nosné desky, které dobře fungují pro herní servery.
Raspberry Pi CM4 nabízí stejný výkon jako RPi 4, ale je vyroben pro hluboce vestavěné systémy a použití na nosných deskách. Pi CM4 postrádá onboard I/O, který najdete u jeho protějšku, ale obvykle přichází za nižší cenu, takže je dobrou volbou pro mnoho klastrových projektů.
Dodatečný hardware Raspberry Pi Cluster
Kromě počítačů, které si vyberete pro svůj cluster, je pro začátek potřeba nějaký další hardware. K propojení desek budete potřebovat síťový přepínač, karty microSD a externí SSD/HDD pro ukládání a jakékoli součásti specifické pro váš projekt.
Ti, kteří používají Raspberry Pi CM4 a klastrovou nosnou desku, nebudou potřebovat síťový přepínač nebo externí napájení pro každou desku, protože nosná deska bude mít tyto komponenty zabudované.
Výběr softwaru Raspberry Pi Cluster
Vytvoření výpočetního clusteru Raspberry Pi je zábavný a poutavý proces, ale je také náročný. Začít jednoduše je dobrý způsob, jak si osvojit základy, než zkusíte složitější projekty. Proto se při prvním spuštění doporučuje používat Raspberry Pi OS pro hlavní desku a Raspberry Pi OS Lite pro desky uzlů.
Při prvním použití se vyplatí následovat průvodce nainstalovat OS Raspberry Pi na vaší desce, abyste zajistili, že nezmeškáte žádný krok.
K čemu můžete Raspberry Pi Cluster použít?
Existuje spousta různých případů použití pro clusterovou desku Raspberry Pi, ale pravděpodobně vás nejvíce zajímají ty, které můžete použít doma. Stojí za to udělat si průzkum, abyste našli způsoby, jak z vašeho clusteru Raspberry Pi vytěžit maximum.
Hosting webových stránek Raspberry Pi CM4
Webové stránky jsou notoricky náročné na hostování na jednom počítači. Zatímco většina webových stránek je lehká a běží rychle, když mají jediného návštěvníka, přidání dalších návštěvníků dramaticky zvyšuje zátěž. Cluster Raspberry Pi Compute Module 4 může tuto pracovní zátěž rozdělit mezi každý z vašich Pis, aby jim usnadnil práci.
WordPress je pro tuto myšlenku skvělým kandidátem a poskytuje vám bezplatnou platformu CMS, na které si můžete vytvořit svůj web. Samozřejmě můžete také zvážit vytvoření webu hostovaného na Raspberry Pi od nuly.
Desky Raspberry Pi CM4 jsou dobrou volbou pro hostování webových stránek, protože pro projekt, jako je tento, nebudete potřebovat, aby každá deska měla vlastní I/O porty. Vybudování vašeho clusteru tímto způsobem také sníží jeho stopu.
Hosting herního serveru Raspberry Pi Minecraft
Poskytnout uživatelům možnost hostovat vlastní servery je jednou z klíčových silných stránek her, jako je Minecraft. Můžete si nastavit vlastní pravidla a povolit na svůj server pouze lidem, se kterými chcete hrát, a to vše bez nutnosti dávat peníze společnosti třetí strany, která provozuje servery.
Je možné postavit server Minecraft na clusteru Raspberry Pi pomocí Kubernetes a Helm a k této práci nepotřebujete ani nejnovější desky. Jak je uvedeno v tento projekt na GitHubu, můžete postavit Minecraft server s pouhými Raspberry Pi 4 Model B a hrstkou Raspberry Pi 3. Čím více hráčů přidáte, tím více zdrojů budete potřebovat, ale váš cluster lze snadno škálovat.
V podobném duchu můžete také proměňte svůj Raspberry Pi CM4 v retro herní konzoli, i když k tomu nepotřebujete cluster.
Raspberry Pi sdílení souborů a cloud
Sestavení NAS nebo systému pro sdílení souborů pro váš domov nebo malou firmu nebylo nikdy snazší s pomocí clusteru Raspberry Pi. Nástroje jako Samba nevyžadují ke správnému fungování cluster, ale umístění clusteru vám umožní zvládnout mnohem více datových přenosů, než by bylo možné na jediné desce RPi.
Pro tento typ projektu můžete použít jakékoli desky, které se vám líbí, ačkoli Raspberry Pi CM4s a Raspberry Pi 4 Model Bs nabídnou největší šířku pásma. Každému uživateli můžete poskytnout limity využití prostředků, abyste zajistili, že se váš cluster pro sdílení souborů nezasekne.
Učení s Raspberry Pi Compute Cluster
Vytvoření vlastního výpočetního clusteru Raspberry Pi je jedním z nejlepších způsobů, jak se dozvědět o správě serverů, superpočítačích a řadě dalších témat. To vám může pomoci připravit se na kariéru ve světě techniky nebo dokonce jen zlepšit své dovednosti pro kutily, ale v každém případě to bude stát za námahu.
