Het bouwen van een Raspberry Pi-cluster is een leuke manier om meer inzicht te krijgen in computer- en serversystemen. Maar wat is een Raspberry Pi-cluster, hoe maak je er een en waar kun je het voor gebruiken als de build eenmaal is voltooid?
Wat is een Raspberry Pi-cluster?
Het hosten van websites, het analyseren van uitgebreide gegevens en het weergeven van digitale videobeelden zijn slechts enkele voorbeelden van computertaken die veel rekenkracht vereisen. En de vraag naar deze kracht groeit altijd.
Het verstrekken van voldoende middelen om aan de behoeften van dergelijke taken te voldoen, kan zowel verticaal als horizontaal worden bereikt. Voor verticale groei wordt een enkele computer geoptimaliseerd om zoveel mogelijk verwerkingskracht te produceren. Dit in tegenstelling tot horizontale groei, waarbij extra computers aan het systeem worden toegevoegd.
Raspberry Pi-rekenclusters zijn een voorbeeld van horizontale systeemoptimalisatie. Eén Raspberry Pi fungeert als een head-unit die instructies geeft aan een verzameling node Raspberry Pi's die taken afhandelen. Raspberry Pi CM4-clusteropstellingen worden ook wel Brambles genoemd. In plaats van Compute Module 4s, zou je standaard Raspberry Pi 4s (of andere modellen) kunnen gebruiken, maar de CM4 is meer gestroomlijnd als je een compacte, efficiënte cluster wilt.
U kunt een Raspberry Pi CM4-cluster gebruiken om videogameservers te hosten, uw domoticasysteem te beheren en nog veel meer. Maar waarom zou je een RPi-cluster willen bouwen?
Waarom een Raspberry Pi-cluster bouwen?
Er zijn verschillende belangrijke redenen waarom u misschien een Raspberry Pi-cluster wilt bouwen in plaats van een krachtigere computer te kopen om het werk voor u te doen.
- Stabiliteit & Betrouwbaarheid: Een Raspberry Pi-cluster biedt stabiliteit en betrouwbaarheid door redundantie aan uw systeem toe te voegen. Dit betekent dat een boardstoring uw cluster niet zal stoppen, waarbij de taken worden gedeeld door de functionele RPI's. Het spreiden van complexe computertaken over meerdere borden kan ook meer stabiliteit bieden dan dezelfde taken op één bord uitvoeren.
- Prestatie: Hoewel een Raspberry Pi-cluster geen enkel bord meer vermogen geeft, maakt het het toch mogelijk om de algehele prestaties van uw systeem te verbeteren. Taken worden tegelijkertijd over de borden in het cluster afgehandeld, in plaats van dat één bord al het zware werk moet doen.
- Schaalbaarheid: Computerclusters zijn over het algemeen gemakkelijker op en neer te schalen dan afzonderlijke machines. U kunt RPi-kaarten toevoegen en verwijderen om aan de huidige behoeften van uw cluster te voldoen, en dat allemaal zonder dure hardware te verspillen.
- Kosten: Raspberry Pi's zijn ongelooflijk betaalbaar in vergelijking met desktop-pc's en laptops. U kunt een set Raspberry Pi's voor uw cluster in handen krijgen voor minder dan de prijs van een enkele pc, en dat alles zonder concessies te doen aan de beschikbaarheid van bronnen.
- Aan het leren: Het bouwen van een Raspberry Pi-cluster is een goede manier om meer te weten te komen over een groot aantal verschillende onderwerpen. U kunt leren over serverbeheer, databasebeheer, cloudopslag en nog veel meer door te experimenteren met uw eigen cluster.
Hoe een DIY Raspberry Pi-cluster te bouwen
Het bouwen van een Raspberry Pi-rekencluster kan worden opgesplitst in twee hoofdtaakgroepen; Hardware en software. Beide groepen worden beïnvloed door het doel dat u in gedachten heeft voor uw cluster, waardoor het cruciaal is om te weten waarvoor u uw cluster gaat gebruiken voordat u het bouwt.
Uw Raspberry Pi-clusterborden kiezen
Het kan verwarrend zijn om de Raspberry Pi-clusterborden te selecteren die u voor uw cluster gaat gebruiken. Deze twee voorbeelden zouden u een beter idee moeten geven van waar u op moet letten, terwijl ze ook de reikwijdte van Raspberry Pi-clusters in het algemeen behandelen.
- Home Automation RPi-clusters: Van je gloeilampen tot het slot op je voordeur, zo ongeveer alles in een modern huis kan worden geautomatiseerd. Raspberry Pi's zijn geweldige hersens voor domotica, en het bouwen van een RPi-cluster is een geweldige manier om met elk van de apparaten die je gebruikt om te gaan. Hoewel een Raspberry Pi 4 Model B logisch is als het hoofdbord in dit soort opstelling, is het waarschijnlijk zonde om de hele cluster ermee te bouwen. Systemen zoals Philips Hue-verlichting kunnen bijvoorbeeld worden bestuurd met kaarten met een lager vermogen. Dit maakt het de moeite waard om elk van de Raspberry Pi's in uw domotica-cluster te kiezen op basis van de taak die ze zullen uitvoeren.
- RPi-clusters voor videogameservers: Het bouwen van servers voor games zoals Minecraft is een van de meest voorkomende toepassingen voor een RPi-cluster. Je hebt zoveel verwerkingskracht nodig als je kunt krijgen voor een toepassing als deze, maar je hebt geen extra functies nodig, zoals USB-connectiviteit voor elk bord. Dit maakt de Raspberry Pi CM4 een goede keuze in deze use case. De Compute Module 4 vereist een draagkaart om te werken, omdat deze geen ingebouwde I/O heeft, maar u kunt clusterdraagborden vinden die goed werken voor gameservers.
De Raspberry Pi CM4 heeft hetzelfde vermogen als een RPi 4, maar is gemaakt voor diep ingebedde systemen en gebruik op draagborden. De Pi CM4 mist de ingebouwde I/O van zijn tegenhanger, maar heeft meestal een lagere prijs, waardoor het een goede keuze is voor veel clusterprojecten.
Extra Raspberry Pi Cluster-hardware
Naast de computers die u voor uw cluster kiest, is er wat extra hardware vereist om aan de slag te gaan. Je hebt een netwerkswitch nodig om je boards met elkaar te verbinden, microSD-kaarten en een externe SSD/HDD voor opslag, en alle componenten die specifiek zijn voor je project.
Degenen die de Raspberry Pi CM4 en een cluster-draagkaart gebruiken, hebben geen netwerkschakelaar of externe voeding nodig voor elk bord, omdat deze componenten in het draagbord zijn ingebouwd.
Uw Raspberry Pi-clustersoftware kiezen
Het bouwen van een Raspberry Pi-rekencluster is een leuk en boeiend proces, maar het is ook een uitdaging. Simpel beginnen is een goede manier om de basis onder de knie te krijgen voordat je ingewikkeldere projecten uitprobeert. Als zodanig wordt aanbevolen dat u Raspberry Pi OS gebruikt voor uw hoofdbord en Raspberry Pi OS Lite voor uw knooppuntborden wanneer u voor het eerst aan de slag gaat.
Het is de moeite waard om een gids te volgen als je voor het eerst installeer Raspberry Pi OS op je bord om ervoor te zorgen dat je geen enkele stap mist.
Waar kun je een Raspberry Pi-cluster voor gebruiken?
Er zijn tal van verschillende use-cases voor een Raspberry Pi-clusterbord, maar je bent waarschijnlijk het meest geïnteresseerd in degene die je thuis kunt gebruiken. Het is de moeite waard om zelf wat onderzoek te doen om manieren te vinden om het meeste uit je Raspberry Pi-cluster te halen.
Hosting van Raspberry Pi CM4-websites
Websites zijn notoir uitdagend om op één enkele machine te hosten. Hoewel de meeste websites licht zijn en snel werken wanneer ze een enkele bezoeker hebben, verhoogt het toevoegen van meer bezoekers de werkdruk dramatisch. Een Raspberry Pi Compute Module 4-cluster kan deze werklast verdelen over elk van uw Pi's om hun werk gemakkelijker te maken.
WordPress is een geweldige kandidaat voor dit idee en geeft je een gratis CMS-platform om je website mee te bouwen. U kunt natuurlijk ook overwegen om uw door Raspberry Pi gehoste website helemaal opnieuw op te bouwen.
Raspberry Pi CM4-kaarten zijn een goede keuze voor het hosten van websites, omdat niet elk bord zijn eigen I/O-poorten nodig heeft voor een project als dit. Door uw cluster op deze manier te bouwen, wordt ook de voetafdruk kleiner.
Raspberry Pi Minecraft Game Server-hosting
Gebruikers de mogelijkheid bieden om hun eigen servers te hosten, is een van de belangrijkste sterke punten van games zoals Minecraft. U kunt uw eigen regels instellen en alleen de mensen met wie u wilt spelen op uw server toelaten, en dat alles zonder dat u geld hoeft te geven aan een extern serverhostingbedrijf.
Het is mogelijk om een Minecraft-server op een Raspberry Pi-cluster te bouwen met behulp van Kubernetes en Helm, en je hebt niet eens de nieuwste boards nodig om de klus te klaren. Zoals getoond in dit project op GitHub, kun je een Minecraft-server bouwen met slechts een Raspberry Pi 4 Model B en een handvol Raspberry Pi 3's. Hoe meer spelers u toevoegt, hoe meer resources u nodig heeft, maar uw cluster kan eenvoudig worden geschaald.
Op dezelfde manier kan jij dat ook verander je Raspberry Pi CM4 in een retro-gameconsole, hoewel je hiervoor geen cluster nodig hebt.
Raspberry Pi-bestandsdeling en cloud
Het bouwen van een NAS of een systeem voor het delen van bestanden voor thuis of voor een klein bedrijf is nog nooit zo eenvoudig geweest met behulp van een Raspberry Pi-cluster. Tools zoals Samba hebben geen cluster nodig om goed te werken, maar als je een cluster hebt, kun je veel meer gegevensoverdrachten verwerken dan mogelijk zou zijn op een enkel RPi-bord.
Je kunt alle boards gebruiken die je leuk vindt voor dit type project, hoewel Raspberry Pi CM4's en Raspberry Pi 4 Model B's de grootste bandbreedte bieden. U kunt elke gebruiker limieten voor het gebruik van bronnen geven om ervoor te zorgen dat uw cluster voor het delen van bestanden niet vastloopt.
Leren met een Raspberry Pi Compute Cluster
Het bouwen van uw eigen Raspberry Pi-rekencluster is een van de beste manieren om meer te weten te komen over serverbeheer, supercomputers en een reeks andere onderwerpen. Dit kan je helpen om je voor te bereiden op een carrière in de technische wereld of zelfs om je doe-het-zelfvaardigheden te verbeteren, maar het is hoe dan ook de moeite waard.
