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Construindo um cluster de Raspberry Pi - Aquisição e montagem de hardware da Parte I

Construindo um cluster de Raspberry Pi - Aquisição e montagem de hardware da Parte I

Atualmente, o Linux é executado em quase tudo. Você pode obter um PC barato e transformá -lo em uma estação de mídia ou servidor da web ou qualquer outra coisa que desejar sem custo adicional. Hardware também é barato. Com o advento do Raspberry Pi e pequenas placas de computador similares, é possível obter um PC totalmente funcional pelo preço que você normalmente pagaria por um pack de cerveja. Nesta série LinuxConfig, não apenas construiremos um computador Linux; Vamos construir um cluster Linux inteiro com quatro nós e aprender a gerenciá -lo para que todos os nós respondam ao mesmo tempo aos mesmos comandos.

Requisitos de hardware:

  • 4 x Raspberry Pi 3 B+ Computadores
  • 4 x cartões microSD
  • 5 x Cabos Ethernet
  • 4 x cabos USB
  • 1 x um interruptor de 5 portas
  • 1 x (opcional) roteador portátil
  • 1 x um hub de energia USB decente
  • 4 x (opcional) Raspberry Pi Coolers
  • 4 x (opcional) Raspberry Pi Calques de calor
  • 1 x um rack de cluster
  • 1 x alguns espaçadores de latão (opcionais)
  • 1 x fita adesiva
  • Parafusos de 2 mm e 3 mm
Construa um cluster a partir de Raspberry Pi's baratos e corra Linux nele

Motivação: Por que não?

Para cobrir a parte da motivação, podemos responder ao "porquê" com um simples "porque podemos" ou "porque é divertido". Para assumir uma abordagem mais prática, um cluster de Raspberry Pi em execução no Linux não é apenas barato de fazer em comparação com o que pode fazer, mas também pode ser usado para facilitar a vida de alguém ao lidar com tarefas que exigem recursos, como compilação, dados contínuos analisar da Internet ou apenas aprender a gerenciar um cluster usando hardware real em vez de recorrer a máquinas virtuais.

A framboesa

Um Raspberry Pi é um computador de placa única que levou o mundo do hardware por tempestade há alguns anos. Uma das iterações mais recentes é o Raspberry Pi 3 B+, ​​o que usaremos neste tutorial. Indo por cerca de US $ 38 na Amazon, o Raspberry Pi 3 B+ possui um 1.4GHz de 64 bits CPU ARMV8 quad-core com 1 GB de memória DDR2 SDRAM. Ele precisa de uma placa microSDHC ou microSDXC de pelo menos 8 GB para armazenamento e também pode usar uma unidade de disco rígido externo através de placas de extensão que você pode comprar separadamente que conectam SCSI às peças da placa principal, caso você precise de armazenamento mais confiável e maior.

O Raspberry Pi 3 B+ possui uma porta Ethernet de 10/100Mbps LAN Speed, um embutido 4.2 módulo Bluetooth e um 802.Módulo sem fio 11b/g/n. A mesma placa tinha 4 USB 2.0 portas, uma porta HDMI completa, uma 3.Conector de áudio de 5 mm que também atua como vídeo composto. Como fonte de energia, você pode usar a porta microUSB para inserir um 5V/2.5A Adaptador DC, use um cabo USB conectado ao seu computador ou ao GPIO embutido. Ele também possui uma porta CSI para conectar uma web cam e uma porta DSI para montar uma tela sensível ao toque. Esta placa usa apenas 5V para executar, pesa 2.08 onças e mede 3.54 polegadas em lenght. Você pode conectá -lo a algum lugar da sua casa, assim como faria com seu smartphone quando precisar de carregar e esquecer por meses.

E é ótimo para fazer um cluster Linux escalável com fundos limitados.

O que você precisará para construir um cluster Linux barato

Nesta primeira parte, veremos o que você precisa obter para construir seu próprio cluster Raspberry Pi Linux. Dado o fato de que o número de nós que você pode usar é escalável para cima e para baixo, estaremos construindo um cluster de quatro nós a partir de quatro placas Raspberry Pi 3 B+. Pode -se adicionar mais tarde dois, cinco, onze mais nós, se necessário. Quanto mais as placas de Raspberry Pi 3 B+ você incorporar ao cluster, mais energia você terá na ponta dos dedos.

Primeiro, receba quatro placas Raspberry Pi 3 B+. Seria aconselhável obtê -los todos de uma vez ou pelo menos do mesmo vendedor em um curto período de tempo, a fim de garantir que eles tenham o mesmo número de série de construção, o que significa que eles vêm da mesma linha de produção. Isso garantiria uma experiência semelhante a cada placa, pois cada um se comportaria exatamente da mesma maneira. Um Raspberry Pi do mesmo modelo comprado de outro período de fabricação pode ficar um pouco mais quente ou correr um pouco mais lento do que outras placas da mesma marca.

Você precisa de algo para instalar o software, algo que atuará como um repositório de dados para o seu software. Os cartões microSD são baratos e você precisará de pelo menos quatro cartões microSDHC de 16 GB, um para cada placa. Depois que o Linux estiver instalado, você ficará com aproximadamente 11 GB de espaço para usuários gratuitos - o suficiente para você experimentar e depositar arquivos menores. Se você precisar de um armazenamento maior, poderá obter cartões MicroSDHC ou microSDXC maiores; Apenas certifique -se de que sejam todos iguais - o mesmo tamanho, a mesma marca.

Você precisará de quatro cartões microSD, pelo menos 16 GB de tamanho

Para a conctividade, dado que cada Raspberry Pi 3 B+ possui uma porta Ethernet, você pode comprar cinco cabos Cat6 Ethernet, pelo menos um pé de comprimento (30 cm). Um para cada nó de cluster e outro para conectar todo o cluster à sua LAN ou WAN. É melhor usar cabos de cores diferentes. Dessa forma, você saberá visualmente qual cabo pertence a qual nó depois de conectá -los.

Para energia, você deve usar cabos microUSB de qualidade, nylon trançado e codificado por cores, se possível. Às vezes, você pode querer desligar manualmente um nó e depois precisará saber qual cabo de energia pertence a qual nível do cluster. Cores diferentes facilitam a identificação do que seguir a linha com os dedos.

Tente obter cabos Ethernet com código de cores, se puder, pelo menos 30 centímetros em Lenght

Você também precisa de algo para fazer os nós do cluster falarem um com o outro. Para isso, você pode usar um interruptor barato de 5 portas como este. É quase do mesmo tamanho que as placas Raspberry Pi 3 B+ e, com alguns ajustes, ele se encaixa bem no primeiro nível do cluster de quatro nós. Se você tem um roteador em casa, pode usá -lo para conectar sua nova mudança com o resto do mundo. Caso contrário, você pode obter um pequeno roteador portátil com funções AP e 3G que - por coincidência - tem exatamente a mesma altura e cor do interruptor de 5 portas.

Este interruptor se encaixa quase perfeitamente no rack e tem 5 portas Ethernet

Se você der ao cluster, tarefas com uso intensivo de recursos, as CPUs de braço Raspberry Pi ficarão quentes quentes após uma hora, mesmo em temperatura ambiente. A compilação com o GCC por 90 minutos fará com que cada CPU atinja 70-71 graus Celsius (158-160 Farhenheit), então você precisará reduzir esse calor de alguma forma. Você pode obter um rack de cluster que já possui refrigeradores de 5V instalados ou pode obter seus próprios refrigeradores, cerca de 4 ou 5 cm de diâmetro e instalá -los com o auxílio de parafusos. Um refrigerador impedirá que a temperatura da CPU suba acima de 50 graus Celsius (122 Fahrenheit). Se você também receber alguns dissipadores de calor baratos projetados para o Raspberry Pi 3 B+, ​​poderá fazer a temperatura cair mais 4 ou 5 graus Celsius (cerca de 40 graus Fahrenheit).

O resfriamento é importante não apenas para proteger suas CPUs, mas também para garantir que os nós do cluster processem tarefas a uma velocidade decente. Se você comprou seus próprios refrigeradores e seu rack de cluster não tem nenhum, você também precisará de um monte de parafusos de 3 mm, 4cm em lenght. Para construir o rack e definir as placas de Raspberry Pi para dentro, para que elas não se movam, você também precisará de parafusos de 2 mm, cerca de 1 cm de lenght, quatro peças para cada uma das quatro placas, 16 no total.

Refriar seu cluster Linux Raspberry Pi é muito importante

Para alimentar o cluster, você deve usar um hub USB de energia. Obtenha também uma fita adesiva, como você provavelmente precisará.

AVISO
Certifique -se de obter um bom hub USB de energia capaz de entregar os 2,5 amperes necessários para cada nó de cluster. Ele tem que ter um soquete para que você possa conectá -lo diretamente a um soquete de energia. Os que você vê anunciados como capaz de fornecer energia diretamente de uma porta USB não fará, pois os PIs se recusam a inicializar ou relatar subtensão.

Por último, mas não menos importante, compre um rack de cluster decente para os Raspberry Pi's. Como afirmado acima, você pode obter um que já possui refrigeradores instalados ou um sem refrigeradores e mais tarde você pode decidir como e onde instalá -los. Seja aconselhado, se você escolher o último, provavelmente precisará de espaçadores de latão mais longos, exatamente 4 centímetros de altura, pois esse é o espaço ideal que um refrigerador de cluster precisa para poder esfriar a CPU e ter espaço suficiente acima dele para agarrar ar de. O rack é modular e você pode adicionar níveis extras, mas por enquanto precisaremos apenas de cinco: "térreo" para o interruptor e o restante para cada um dos Raspberry Pi's.

Se você decidir montar seus próprios refrigeradores, deixe -os espaço suficiente para pegar ar frio de O interruptor pode ser bem montado na prateleira inferior do rack

Conjunto

A parte da montagem é bastante auto-explicativa. Você precisa pegar cada placa de rack e montar uma placa de framboesa Pi 3 B+ com o auxílio dos parafusos de 2 mm. Construa cada nível, junte o rack com a ajuda de espaçadores de latão, instale os refrigeradores logo acima das CPUs se o seu rack não tiver nenhum perfuração de furos em cada placa de acrílico e usando os parafusos de 4 cm de comprimento e 3 mm para que os refrigeradores estejam próximos para os processadores.

Insira os cabos de energia, conecte cada um dos cabos Ethernet a uma porta LAN no interruptor e insira as placas microSD em seus respectivos slots. Use a fita adesiva para manter os cabos de energia Ethernet e USB bem agrupados.

Uma vez montado, seu futuro cluster Linux deve parecer algo assim

Conclusão

Na segunda parte desta série, começaremos a instalar o Linux no cluster e entrarmos na configuração do sistema operacional e na instalação útil do software; portanto, fique atento.

Construção da série Raspberry Pi:

  • Construindo um cluster Raspberry Pi - Parte I: Aquisição e montagem de hardware
  • Construindo um cluster Raspberry Pi - Parte II: Instalação do sistema operacional
  • Construindo um cluster Raspberry Pi - Parte III: Gerenciamento de nós simultâneos
  • Construindo um cluster de Raspberry Pi - Parte IV: Monitoramento

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