Att bygga ett Raspberry Pi-kluster är ett roligt sätt att få en djupare förståelse för dator- och serversystem. Men vad är ett Raspberry Pi-kluster, hur skapar du ett, och vad kan du använda det till när bygget är klart?
Vad är ett Raspberry Pi-kluster?
Att vara värd för webbplatser, analysera täta data och rendera digitala videofilmer är bara några exempel på datoruppgifter som kräver mycket processorkraft. Och efterfrågan på denna kraft växer hela tiden.
Att tillhandahålla tillräckligt med resurser för att möta behoven för uppgifter som dessa kan uppnås antingen vertikalt eller horisontellt. För vertikal tillväxt är en enda dator optimerad för att producera så mycket processorkraft som möjligt. Detta står i kontrast till horisontell tillväxt, där ytterligare datorer läggs till systemet.
Raspberry Pi-beräkningskluster är ett exempel på horisontell systemoptimering. One Raspberry Pi fungerar som en huvudenhet som ger instruktioner till en samling av noder Raspberry Pis som hanterar uppgifter. Raspberry Pi CM4-klusterinställningar är också kända som Brambles. Istället för Compute Module 4s kan du använda vanliga Raspberry Pi 4s (eller andra modeller), men CM4 är mer strömlinjeformad om du vill ha ett kompakt, effektivt kluster.
Du kan använda ett Raspberry Pi CM4-kluster för att vara värd för videospelsservrar, hantera ditt hemautomationssystem och mycket mer. Men varför skulle du vilja bygga ett RPi-kluster?
Varför bygga ett Raspberry Pi-kluster?
Det finns flera viktiga skäl till att du kanske vill bygga ett Raspberry Pi-kluster istället för att köpa en kraftfullare dator för att göra jobbet åt dig.
- Stabilitet och pålitlighet: Ett Raspberry Pi-kluster ger stabilitet och tillförlitlighet genom att lägga till redundans till ditt system. Detta innebär att ett kortfel inte kommer att stoppa ditt kluster i dess spår, med uppgifter som delas av de funktionella RPierna. Att sprida komplexa datoruppgifter över flera styrelser kan också erbjuda större stabilitet än att köra samma uppgifter på en.
- Prestanda: Även om ett Raspberry Pi-kluster inte ger ett enda kort mer kraft, gör det det fortfarande möjligt att förbättra systemets övergripande prestanda. Uppgifter hanteras samtidigt över brädorna i klustret, snarare än att en bräda måste göra alla tunga lyft.
- Skalbarhet: Datorkluster är i allmänhet lättare att skala upp och ner än enstaka maskiner. Du kan lägga till och ta bort RPi-kort för att passa ditt klusters nuvarande behov, allt utan att slösa dyr hårdvara.
- Kosta: Raspberry Pis är otroligt prisvärda jämfört med stationära datorer och bärbara datorer. Du kan lägga vantarna på en uppsättning Raspberry Pis för ditt kluster för mindre än priset för en enda PC, allt utan att kompromissa med tillgången på resurser.
- Inlärning: Att bygga ett Raspberry Pi-kluster är ett bra sätt att lära sig om en rad olika ämnen. Du kan lära dig om serverhantering, databashantering, molnlagring och mycket mer genom att experimentera med ditt eget kluster.
Hur man bygger ett DIY Raspberry Pi-kluster
Att bygga ett Raspberry Pi-datorkluster kan delas upp i två huvuduppgiftsgrupper; hårdvara och mjukvara. Båda dessa grupper påverkas av syftet du har i åtanke med ditt kluster, vilket gör det avgörande att veta vad du ska använda ditt kluster till innan du bygger det.
Välj dina Raspberry Pi Cluster Boards
Att välja Raspberry Pi-klusterbrädorna som du kommer att använda för ditt kluster kan vara förvirrande. Dessa två exempel bör ge dig en bättre uppfattning om vad du ska leta efter, samtidigt som de tar upp omfattningen av Raspberry Pi-kluster överlag.
- Home Automation RPi-kluster: Från dina glödlampor till låset på din ytterdörr, nästan allt i ett modernt hem kan automatiseras. Raspberry Pis är fantastiska hjärnor för hemautomatisering, och att bygga ett RPi-kluster är ett utmärkt sätt att hantera alla enheter du använder. Medan en Raspberry Pi 4 Model B är vettig som huvudbrädet i denna typ av installation, är det sannolikt ett slöseri att bygga hela klustret med hjälp av dem. Till exempel kan system som Philips Hue-belysning styrs med kort med lägre effekt. Detta gör det värt att välja var och en av Raspberry Pis i ditt hemautomatiseringskluster baserat på uppgiften de kommer att utföra.
- Videospelserver RPi-kluster: Att bygga servrar för spel som Minecraft är en av de vanligaste användningsområdena för ett RPi-kluster. Du behöver så mycket processorkraft som du kan få för en applikation som denna, men du behöver inte extra funktioner som USB-anslutning för varje kort. Detta gör Raspberry Pi CM4 till ett bra val i detta användningsfall. Compute Module 4 kräver ett bärkort för att fungera, eftersom det inte har någon inbyggd I/O, men du kan hitta klusterbärarkort som fungerar bra för spelservrar.
Raspberry Pi CM4 har samma kraft som en RPi 4 men är gjord för djupt inbäddade system och användning på bärkort. Pi CM4 saknar den inbyggda I/O som finns på sin motsvarighet, men den kommer vanligtvis till ett lägre pris, vilket gör den till ett bra val för många klusterprojekt.
Ytterligare Raspberry Pi Cluster-hårdvara
Vid sidan av de datorer du väljer för ditt kluster krävs ytterligare hårdvara för att komma igång. Du behöver en nätverksswitch för att koppla ihop dina kort, microSD-kort och en extern SSD/HDD för lagring och alla komponenter som är specifika för ditt projekt.
De som använder Raspberry Pi CM4 och ett klusterbärarkort behöver inte en nätverksswitch eller extern ström för varje kort, eftersom bärarkortet kommer att ha dessa komponenter inbyggda.
Välja din Raspberry Pi Cluster-programvara
Att bygga ett Raspberry Pi-datorkluster är en rolig och engagerande process, men det är också utmanande. Att börja enkelt är ett bra sätt att plocka upp grunderna innan du provar mer komplicerade projekt. Som sådan rekommenderas det att du använder Raspberry Pi OS för ditt huvudkort och Raspberry Pi OS Lite för dina nodkort när du först kommer igång.
Det är värt att följa en guide när du först installera Raspberry Pi OS på din tavla för att säkerställa att du inte missar några steg.
Vad kan du använda ett Raspberry Pi-kluster till?
Det finns massor av olika användningsfall för ett Raspberry Pi-klusterkort, men du är förmodligen mest intresserad av de som du kan använda hemma. Det är väl värt att göra lite forskning själv för att hitta sätt att få ut det mesta av ditt Raspberry Pi-kluster.
Raspberry Pi CM4 webbhotell
Webbplatser är notoriskt utmanande att lagra på en enda maskin. Medan de flesta webbplatser är lätta och körs snabbt när de har en enda besökare, ökar arbetsbelastningen dramatiskt om du lägger till fler besökare. Ett Raspberry Pi Compute Module 4-kluster kan dela upp denna arbetsbelastning mellan var och en av dina Pis för att göra deras jobb enklare.
WordPress är en bra kandidat för denna idé, vilket ger dig en gratis CMS-plattform att bygga din webbplats med. Men du kan naturligtvis också överväga att bygga din Raspberry Pi-värdade webbplats från grunden.
Raspberry Pi CM4-kort är ett bra val för webbhotell, eftersom du inte behöver varje kort ha sina egna I/O-portar för ett projekt som detta. Att bygga ditt kluster så här kommer också att minska dess fotavtryck.
Raspberry Pi Minecraft Hosting för spelserver
Att ge användare möjligheten att vara värd för sina egna servrar är en av de viktigaste styrkorna med spel som Minecraft. Du kan ställa in dina egna regler och bara tillåta de personer du vill spela med på din server, allt utan att behöva ge pengar till ett tredjeparts servervärdföretag.
Det är möjligt att bygga en Minecraft-server på ett Raspberry Pi-kluster med Kubernetes och Helm, och du behöver inte ens de senaste korten för att göra jobbet. Som visas i detta projekt på GitHub, kan du bygga en Minecraft-server med så lite som en Raspberry Pi 4 Model B och en handfull Raspberry Pi 3s. Ju fler spelare du lägger till, desto mer resurser behöver du, men ditt kluster kan skalas lätt.
På liknande sätt kan du också förvandla din Raspberry Pi CM4 till en retro spelkonsol, även om du inte behöver ett kluster för detta.
Raspberry Pi fildelning och moln
Att bygga en NAS eller fildelningssystem för ditt hem eller litet företag har aldrig varit enklare med hjälp av ett Raspberry Pi-kluster. Verktyg som Samba kräver inte ett kluster för att fungera korrekt, men att ha ett kluster på plats kommer att göra det möjligt för dig att hantera mycket fler dataöverföringar än vad som skulle vara möjligt på ett enda RPi-kort.
Du kan använda vilka kort du vill för den här typen av projekt, även om Raspberry Pi CM4s och Raspberry Pi 4 Model Bs kommer att erbjuda den största bandbredden. Du kan ange resursanvändningsgränser för varje användare för att säkerställa att ditt fildelningskluster inte fastnar.
Lär dig med ett Raspberry Pi Compute Cluster
Att bygga ditt eget Raspberry Pi-datorkluster är ett av de bästa sätten att lära sig om serverhantering, superdatorer och en rad andra ämnen. Detta kan hjälpa dig att förbereda dig för en karriär inom teknikvärlden eller till och med bara förbättra dina gör-det-själv-färdigheter, men det kommer att vara värt ansträngningen hur som helst.
