Costruire un cluster Raspberry Pi è un modo divertente per ottenere una comprensione più profonda dei sistemi informatici e server. Ma cos'è un cluster Raspberry Pi, come si crea uno e per cosa si può utilizzare una volta completata la compilazione?
Cos'è un cluster Raspberry Pi?
L'hosting di siti Web, l'analisi di dati densi e il rendering di filmati video digitali sono solo alcuni esempi di attività di elaborazione che richiedono molta potenza di elaborazione. E la domanda di questo potere è sempre in crescita.
Fornire risorse sufficienti per soddisfare le esigenze di attività come queste può essere raggiunto verticalmente o orizzontalmente. Per la crescita verticale, un singolo computer è ottimizzato per produrre quanta più potenza di elaborazione possibile. Ciò contrasta con la crescita orizzontale, in cui vengono aggiunti ulteriori computer al sistema.
I cluster di calcolo Raspberry Pi sono un esempio di ottimizzazione orizzontale del sistema. Un Raspberry Pi funge da unità principale che fornisce istruzioni a una raccolta di nodi Raspberry Pi che gestiscono le attività. Le configurazioni del cluster Raspberry Pi CM4 sono anche note come Brambles. Invece di Compute Module 4, potresti utilizzare Raspberry Pi 4 standard (o altri modelli), ma il CM4 è più snello se desideri un cluster compatto ed efficiente.
Puoi utilizzare un cluster Raspberry Pi CM4 per ospitare server di videogiochi, gestire il tuo sistema domotico e molto altro. Ma perché vorresti creare un cluster RPi?
Perché costruire un cluster Raspberry Pi?
Esistono diversi motivi principali per cui potresti voler creare un cluster Raspberry Pi piuttosto che acquistare un computer più potente che faccia il lavoro per te.
- Stabilità e affidabilità: un cluster Raspberry Pi fornisce stabilità e affidabilità aggiungendo ridondanza al tuo sistema. Ciò significa che un errore della scheda non fermerà il tuo cluster sul nascere, con le attività condivise dagli RPi funzionali. La diffusione di attività di elaborazione complesse su più schede può anche offrire una maggiore stabilità rispetto all'esecuzione delle stesse attività su una sola scheda.
- Prestazione: Sebbene un cluster Raspberry Pi non fornisca più potenza a una singola scheda, consente comunque di migliorare le prestazioni complessive del sistema. Le attività vengono gestite simultaneamente su tutte le schede del cluster, invece che una scheda debba svolgere tutto il lavoro pesante.
- Scalabilità: i cluster di computer sono generalmente più facili da scalare verso l'alto e verso il basso rispetto alle singole macchine. Puoi aggiungere e rimuovere schede RPi per soddisfare le esigenze attuali del tuo cluster, il tutto senza sprecare hardware costoso.
- Costo: I Raspberry Pi sono incredibilmente convenienti rispetto ai PC desktop e ai laptop. Puoi mettere le mani su un set di Raspberry Pis per il tuo cluster a meno del prezzo di un singolo PC, il tutto senza compromettere la disponibilità delle risorse.
- Apprendimento: la creazione di un cluster Raspberry Pi è un buon modo per conoscere una serie di argomenti diversi. Puoi conoscere la gestione del server, la gestione del database, l'archiviazione nel cloud e molto altro ancora sperimentando il tuo cluster.
Come costruire un cluster Raspberry Pi fai-da-te
La creazione di un cluster di calcolo Raspberry Pi può essere suddivisa in due gruppi di attività principali; hardware e software. Entrambi questi gruppi sono influenzati dallo scopo che hai in mente per il tuo cluster, rendendo fondamentale sapere per cosa utilizzerai il tuo cluster prima di crearlo.
Scegliere le tue schede cluster Raspberry Pi
La selezione delle schede cluster Raspberry Pi che utilizzerai per il tuo cluster può creare confusione. Questi due esempi dovrebbero darti un'idea migliore di cosa cercare, affrontando anche l'ambito dei cluster Raspberry Pi nel complesso.
- Cluster RPi domotici: Dalle lampadine alla serratura della porta d'ingresso, quasi tutto all'interno di una casa moderna può essere automatizzato. Raspberry Pis è un ottimo cervello per l'automazione domestica e la creazione di un cluster RPi è un ottimo modo per gestire ciascuno dei dispositivi che utilizzi. Sebbene un Raspberry Pi 4 Model B abbia senso come scheda "testa" principale in questo tipo di configurazione, è probabile che sia uno spreco costruire l'intero cluster utilizzandoli. Ad esempio, i sistemi come l'illuminazione Philips Hue sono controllabili utilizzando schede a bassa potenza. Vale la pena scegliere ciascuno dei Raspberry Pis nel tuo cluster di automazione domestica in base all'attività che eseguiranno.
- Cluster RPi di server per videogiochi: Costruire server per giochi come Minecraft è uno degli usi più comuni per un cluster RPi. Hai bisogno di tutta la potenza di elaborazione che puoi ottenere per un'applicazione come questa, ma non hai bisogno di funzionalità extra come la connettività USB per ogni scheda. Questo rende il Raspberry Pi CM4 una buona scelta in questo caso d'uso. Il Compute Module 4 richiede una scheda portante per funzionare, in quanto non presenta alcun I/O integrato, ma puoi trovare schede portanti cluster che funzionano bene per i server di gioco.
Il Raspberry Pi CM4 offre la stessa potenza di un RPi 4 ma è realizzato per sistemi profondamente integrati e per l'uso su schede portanti. Il Pi CM4 non ha l'I/O integrato che si trova sulla sua controparte, ma di solito ha un prezzo inferiore, il che lo rende una buona scelta per molti progetti di cluster.
Hardware aggiuntivo per cluster Raspberry Pi
Oltre ai computer che scegli per il tuo cluster, per iniziare è necessario dell'hardware aggiuntivo. Avrai bisogno di uno switch di rete per collegare insieme le tue schede, schede microSD e un SSD/HDD esterno per l'archiviazione e qualsiasi componente specifico per il tuo progetto.
Coloro che utilizzano Raspberry Pi CM4 e una scheda portante cluster non avranno bisogno di uno switch di rete o di un'alimentazione esterna per ciascuna scheda, poiché la scheda portante avrà questi componenti integrati.
Scelta del software per cluster Raspberry Pi
La creazione di un cluster di calcolo Raspberry Pi è un processo divertente e coinvolgente, ma anche impegnativo. Iniziare in modo semplice è un buon modo per imparare le basi prima di provare progetti più complicati. Pertanto, si consiglia di utilizzare il sistema operativo Raspberry Pi per la scheda madre e il sistema operativo Raspberry Pi Lite per le schede dei nodi quando si inizia per la prima volta.
Vale la pena seguire una guida la prima volta installa il sistema operativo Raspberry Pi sulla tua bacheca per assicurarti di non perdere nessun passaggio.
Per cosa puoi usare un cluster Raspberry Pi?
Esistono molti casi d'uso diversi per una scheda cluster Raspberry Pi, ma probabilmente sei più interessato a quelli che puoi utilizzare a casa. Vale la pena fare qualche ricerca per te stesso per trovare modi per ottenere il massimo dal tuo cluster Raspberry Pi.
Hosting di siti web Raspberry Pi CM4
I siti Web sono notoriamente difficili da ospitare su una singola macchina. Sebbene la maggior parte dei siti Web sia leggera e veloce quando ha un solo visitatore, l'aggiunta di più visitatori aumenta notevolmente il carico di lavoro. Un cluster Raspberry Pi Compute Module 4 può suddividere questo carico di lavoro tra ciascuno dei tuoi Pis per semplificare il loro lavoro.
WordPress è un ottimo candidato per questa idea, offrendoti una piattaforma CMS gratuita con cui costruire il tuo sito web. Naturalmente, però, potresti anche considerare di creare da zero il tuo sito web ospitato su Raspberry Pi.
Le schede Raspberry Pi CM4 sono una buona scelta per l'hosting di siti Web, poiché non è necessario che ciascuna scheda abbia le proprie porte I/O per un progetto come questo. Costruire il tuo cluster in questo modo ridurrà anche il suo footprint.
Hosting del server di gioco Raspberry Pi Minecraft
Offrire agli utenti la possibilità di ospitare i propri server è uno dei principali punti di forza di giochi come Minecraft. Puoi impostare le tue regole e consentire solo alle persone con cui vuoi giocare sul tuo server, il tutto senza dover dare soldi a una società di hosting di server di terze parti.
È possibile creare un server Minecraft su un cluster Raspberry Pi utilizzando Kubernetes e Helm e non hai nemmeno bisogno delle schede più recenti per svolgere il lavoro. Come mostrato in questo progetto su GitHub, puoi costruire un server Minecraft con un Raspberry Pi 4 Model B e una manciata di Raspberry Pi 3. Più giocatori aggiungi, più risorse ti serviranno, ma il tuo cluster può scalare facilmente.
Allo stesso modo, puoi anche trasforma il tuo Raspberry Pi CM4 in una console di gioco retrò, sebbene non sia necessario un cluster per questo.
Condivisione file e cloud Raspberry Pi
Costruire un NAS o un sistema di condivisione file per la tua casa o piccola impresa non è mai stato così facile con l'aiuto di un cluster Raspberry Pi. Strumenti come Samba non richiedono che un cluster funzioni correttamente, ma avere un cluster in atto ti consentirà di gestire molti più trasferimenti di dati di quanto sarebbe possibile su una singola scheda RPi.
Puoi utilizzare qualsiasi scheda che ti piace per questo tipo di progetto, anche se Raspberry Pi CM4 e Raspberry Pi 4 Model B offriranno la massima larghezza di banda. Puoi fornire limiti di utilizzo delle risorse a ciascun utente per assicurarti che il tuo cluster di condivisione file non si impantani.
Apprendimento con un cluster di calcolo Raspberry Pi
Costruire il tuo cluster di calcolo Raspberry Pi è uno dei modi migliori per conoscere la gestione dei server, i supercomputer e una serie di altri argomenti. Questo può aiutarti a prepararti per una carriera nel mondo della tecnologia o anche solo a migliorare le tue abilità fai-da-te, ma ne varrà la pena in entrambi i casi.