Construyendo un clúster de Raspberry Pi - Adquisición de hardware de Parte I y ensamblaje

Hoy en día Linux se ejecuta en casi cualquier cosa. Puede obtener una PC barata y convertirla en una estación multimedia o servidor web o lo que sea que desee sin costo adicional. El hardware también es barato. Con el advenimiento del Raspberry Pi y pequeñas tablas de computadoras similares, se puede obtener una PC totalmente funcional por el precio que suele pagar por un seis buque de cerveza. En esta serie LinuxConfig no solo construiremos una computadora Linux; Construiremos un clúster de Linux completo con cuatro nodos y aprenderemos a administrarlo para que todos los nodos respondan al mismo tiempo a los mismos comandos.

Requisitos de hardware:

• 4 x Raspberry Pi 3 B+ Computadoras
• 4 x tarjetas microSD
• 5 x cables Ethernet
• 4 x cables USB
• 1 x un interruptor de 5 puertos
• 1 x (opcional) enrutador portátil
• 1 x un centro de potencia USB decente
• 4 x (opcional) enfriadores de frambuesa Pi
• 4 X (opcional) disipadores de calor de frambuesa Pi
• 1 x un estante de clúster
• 1 x algunos espaciadores de latón (opcionales)
• 1 x cinta adhesiva
• Tornillos de 2 mm y 3 mm

Construya un clúster con Pi de Raspberry barato y ejecuta Linux en él

Motivación: ¿Por qué no?

Para cubrir la parte de motivación, podemos responder al "por qué" con un simple "porque podemos" o "porque es divertido". Para adoptar un enfoque más práctico, un clúster de Raspberry Pi que se ejecuta en Linux no solo es barato en comparación con lo que puede hacer, sino que también se puede usar para facilitar la vida de uno cuando se trata de tareas intensivas en recursos, como compilar, datos continuos analizar desde Internet o simplemente aprender a administrar un clúster usando hardware real en lugar de recurrir a máquinas virtuales.

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La frambuesa

Un Raspberry Pi es una computadora de una sola placa que tomó por asalto el mundo del hardware hace unos años. Una de las últimas iteraciones es la Raspberry Pi 3 B+, ​​la que usaremos en este tutorial. Pasando alrededor de $ 38 en Amazon, el Raspberry Pi 3 B+ cuenta con un 1.CPU ARMV8 de cuatro núcleos de 4GHz de 64 bits con 1 GB de memoria DDR2 SDRAM. Necesita una tarjeta MicroSDHC o microSDXC de al menos 8 GB para el almacenamiento y también puede hacer uso de una unidad de disco duro externo a través de tableros de extensión que puede comprar por separado que conecte SCSI a las piezas de la placa principal, si necesita un almacenamiento más confiable y más grande.

El Raspberry Pi 3 B+ tiene un puerto Ethernet de 10/100Mbps LAN Speed, un 4 incorporado 4.2 módulo Bluetooth y un 802.Módulo inalámbrico de 11b/G/N. La misma junta tenía 4 USB 2.0 puertos, un puerto HDMI completo, uno 3.Jack de audio de 5 mm que también actúa como video compuesto. Como fuente de alimentación, puede usar el puerto microUSB para insertar un 5V/2.Adaptador 5A DC, use un cable USB conectado a su computadora o al GPIO incorporado. También tiene un puerto CSI para conectar una cámara web y un puerto DSI para montar una pantalla táctil. Esta placa usa solo 5V para funcionar, pesa 2.08 onzas y medidas 3.54 pulgadas en longitud. Puede enchufarlo en algún lugar de su casa tal como lo haría con su teléfono inteligente cuando necesita cargarse y olvidarse durante meses.

Y es ideal para hacer un clúster de Linux escalable con fondos limitados.

Lo que necesitará para construir un clúster de Linux barato

En la primera parte de esta manera de cómo ver lo que necesita obtener para construir su propio clúster de Raspberry Pi Linux. Dado el hecho de que la cantidad de nodos que puede usar es escalable tanto hacia arriba como hacia abajo, construiremos un clúster de cuatro nodos de cuatro tableros Raspberry Pi 3 B+. Más tarde se puede agregar dos, cinco, once nodos más si es necesario. Cuanto más tablas de frambuesa Pi 3 B+ incorpore al clúster, más potencia tendrá a su alcance.

Primero obtenga cuatro tablas Raspberry Pi 3 B+. Sería aconsejable conseguirlos todos a la vez o al menos del mismo vendedor en un corto período de tiempo para asegurarse de que tengan el mismo número de serie de construcción, lo que significa que provienen de la misma línea de producción. Esto aseguraría una experiencia similar con cada placa, ya que cada uno se comportará exactamente de la misma manera. Un PI de frambuesa del mismo modelo comprado en otro período de tiempo de fabricación podría ponerse un poco más caliente o funcionar un poco más lento que otras tablas de la misma marca.

Necesita algo para instalar Sofware, algo que actúe como un repositorio de datos para su software. Las tarjetas microSD son baratas y necesitará al menos cuatro tarjetas microSDHC de 16 GB, una para cada tablero. Una vez que se instale Linux, se quedará aproximadamente 11 GB de espacio de usuario gratuito, lo suficiente como para experimentar y depositar archivos más pequeños. Si necesita un almacenamiento más grande, puede obtener tarjetas MicroSDHC o microSDXC más grandes; Solo asegúrese de que sean todos iguales: el mismo tamaño, la misma marca.

Necesitará cuatro tarjetas microSD, al menos 16 GB de tamaño

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Para la conectividad, dado que cada Raspberry Pi 3 B+ tiene un puerto Ethernet, puede comprar cinco cables Ethernet Cat6, de al menos un pie de largo (30 cm). Uno para cada nodo de clúster y otro para conectar todo el clúster a su LAN o WAN. Es mejor usar diferentes cables de color. De esta manera, sabrá visualmente qué cable pertenece a qué nodo después de enchufarlos.

Para la potencia debe usar cables microUSB de calidad, trenzado de nylon y codificado por colores si es posible. A veces es posible que desee apagar manualmente un nodo y luego necesitará saber qué cable de alimentación pertenece a qué nivel del clúster. Los diferentes colores hacen que la identificación sea mucho más fácil que seguir la línea con los dedos.

Intente obtener cables Ethernet codificados por colores si puede, al menos 30 centímetros en Lenght

También necesitas algo para hacer que los nodos de clúster hablen entre ellos. Para esto puede usar un interruptor de 5 puertos barato como este. Es casi del mismo tamaño que las tablas Raspberry Pi 3 B+ y, con algunos ajustes, se ajusta muy bien en el primer nivel del clúster de cuatro nodos. Si tiene un enrutador en casa, puede usarlo para conectar su nuevo interruptor con el resto del mundo. Si no es así, puede obtener un pequeño enrutador portátil con funciones AP y 3G que, coincidentes, tienen exactamente la misma altura y color que el interruptor de 5 puertos.

Este interruptor se ajusta casi perfectamente en el estante y tiene 5 puertos Ethernet

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Si le da a las tareas intensivas en recursos de clúster, las CPU del brazo de Raspberry Pi se calentarán después de una hora más o menos, incluso a temperatura ambiente. La compilación con GCC durante 90 minutos hará que cada CPU alcance 70-71 grados Celsius (158-160 Farhenheit), por lo que deberá reducir ese calor de alguna manera. Puede obtener una rejilla de clúster que ya tiene enfriadores de 5 V instalados o puede obtener refrigeradores propios, aproximadamente 4 o 5 cm de diámetro e instalarlos usted mismo con la ayuda de los tornillos. Un refrigerador evitará que la temperatura de la CPU aumente por encima de 50 grados Celsius (122 Fahrenheit). Si también obtiene algunos disipadores de calor baratos diseñados para la Raspberry Pi 3 B+, ​​puede hacer que la temperatura caiga otros 4 o 5 grados Celsius (aproximadamente 40 grados Fahrenheit).

El enfriamiento es importante no solo para proteger sus CPU, sino también para asegurarse de que los nodos de clúster procesen tareas a una velocidad decente. Si compró sus propios refrigeradores y su estante de clúster no tiene ninguno, también necesitará un montón de tornillos de 3 mm, 4 cm en longitud. Para construir el estante y colocar las tablas de frambuesa Pi dentro para que no se muevan, también necesitará tornillos de 2 mm, aproximadamente 1 cm en longitud, cuatro piezas para cada una de las cuatro tablas, 16 en total.

Enfriar su clúster de Raspberry Pi de Linux es muy importante

Para alimentar el clúster, debe usar un centro USB de potencia. También obtenga un poco de cinta adhesiva, ya que probablemente la necesitará.

ADVERTENCIA
Asegúrese de obtener un buen centro USB de potencia que sea capaz de entregar los 2,5 amperios necesarios por cada nodo de clúster. Tiene que tener un enchufe para que pueda conectarlo directamente a un enchufe de alimentación. Los que se ve anunciados se anuncia como capaz de entregar energía directamente desde un puerto USB no funcionarán, ya que los PI se negarán a arrancar o informar subvoltaje.

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Por último, pero no menos importante, compre un estante de clúster decente para los Raspberry Pi's. Como se indicó anteriormente, puede obtener uno que ya tenga refrigeradores instalados o uno sin enfriadores y luego puede decidir cómo y dónde instalarlos. Tenga en cuenta que si elija el último, probablemente necesite espaciadores de latón más largos, exactamente 4 centímetros de altura, ya que este es el espacio ideal que un refrigerador de clúster necesita para poder enfriarse una CPU y tener suficiente espacio para agarrar aire de. El estante es modular y puede agregarle niveles adicionales, pero por ahora solo necesitaremos cinco: "planta baja" para el interruptor y el resto para cada uno de los Raspberry Pi's.

Si decide montar sus propios enfriadores, asegúrese de dejarlos suficiente espacio para agarrar el aire frío El interruptor se puede instalar muy bien en el estante inferior del estante

Asamblea

La parte de ensamblaje se explica por sí misma. Debe tomar cada placa de rejilla y montar una tabla de frambuesa Pi 3 B+ con la ayuda de los tornillos de 2 mm. Construya cada nivel, coloque la rejilla junto con la ayuda de los espaciadores de latón, instale los enfriadores justo encima de las CPU si su estante no tiene ninguno perforando agujeros en cada placa de la rejilla acrílica y usando los tornillos de 4 cm de diámetro de 3 mm para que los enfriadores estén cerca a los procesadores.

Inserte los cables de alimentación, conecte cada uno de los cables Ethernet a un puerto LAN en el interruptor e inserte las tarjetas microSD en sus respectivas ranuras. Use la cinta de conducto para mantener los cables de alimentación Ethernet y USB bien agrupados para que no lo graven.

Una vez ensamblado, su futuro clúster de Linux debería verse algo así

Conclusión

En la segunda parte de esta serie, comenzaremos a instalar Linux en el clúster y entraremos en la configuración del sistema operativo y la instalación útil del software, por lo que estén atentos.

Construcción de la serie Raspberry Pi:

• Construyendo un clúster de Raspberry Pi - Parte I: Adquisición y ensamblaje de hardware
• Construyendo un clúster de Raspberry Pi - Parte II: Instalación del sistema operativo
• Construyendo un clúster de Raspberry Pi - Parte III: gestión de nodos simultáneos
• Construir un clúster de frambuesa Pi - Parte IV: Monitoreo

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