Construire un cluster Raspberry Pi est une façon amusante d'acquérir une compréhension plus approfondie des systèmes informatiques et des serveurs. Mais qu'est-ce qu'un cluster Raspberry Pi, comment en créer un et à quoi pouvez-vous l'utiliser une fois la construction terminée ?
Qu'est-ce qu'un cluster Raspberry Pi?
L'hébergement de sites Web, l'analyse de données denses et le rendu de séquences vidéo numériques ne sont que quelques exemples de tâches informatiques qui nécessitent une grande puissance de traitement. Et la demande pour ce pouvoir ne cesse de croître.
Fournir suffisamment de ressources pour répondre aux besoins de tâches comme celles-ci peut être réalisé verticalement ou horizontalement. Pour la croissance verticale, un seul ordinateur est optimisé pour produire autant de puissance de traitement que possible. Cela contraste avec la croissance horizontale, où des ordinateurs supplémentaires sont ajoutés au système.
Les clusters de calcul Raspberry Pi sont un exemple d'optimisation horizontale du système. Un Raspberry Pi agit comme une unité principale qui fournit des instructions à une collection de nœuds Raspberry Pi qui gèrent les tâches. Les configurations de cluster Raspberry Pi CM4 sont également connues sous le nom de Brambles. Plutôt que Compute Module 4s, vous pouvez utiliser des Raspberry Pi 4 standard (ou d'autres modèles), mais le CM4 est plus rationalisé si vous voulez un cluster compact et efficace.
Vous pouvez utiliser un cluster Raspberry Pi CM4 pour héberger des serveurs de jeux vidéo, gérer votre système domotique et bien plus encore. Mais pourquoi voudriez-vous créer un cluster RPi ?
Pourquoi créer un cluster Raspberry Pi ?
Il existe plusieurs raisons principales pour lesquelles vous pourriez vouloir créer un cluster Raspberry Pi plutôt que d'acheter un ordinateur plus puissant pour faire le travail à votre place.
- Stabilité et fiabilité: Un cluster Raspberry Pi offre stabilité et fiabilité en ajoutant de la redondance à votre système. Cela signifie qu'une panne de carte n'arrêtera pas votre cluster dans son élan, les tâches étant partagées par les RPi fonctionnels. La répartition des tâches informatiques complexes sur plusieurs cartes peut également offrir une plus grande stabilité que l'exécution des mêmes tâches sur une seule.
- Performance: Bien qu'un cluster Raspberry Pi ne donne pas plus de puissance à une seule carte, il permet tout de même d'améliorer les performances globales de votre système. Les tâches sont gérées simultanément sur tous les tableaux du cluster, plutôt qu'un seul tableau doive faire tout le gros du travail.
- Évolutivité: Les grappes d'ordinateurs sont généralement plus faciles à faire évoluer que les machines uniques. Vous pouvez ajouter et supprimer des cartes RPi en fonction des besoins actuels de votre cluster, le tout sans gaspiller de matériel coûteux.
- Coût: Les Raspberry Pis sont incroyablement abordables par rapport aux ordinateurs de bureau et aux ordinateurs portables. Vous pouvez mettre la main sur un ensemble de Raspberry Pis pour votre cluster pour moins que le prix d'un seul PC, le tout sans compromettre la disponibilité des ressources.
- Apprentissage: Construire un cluster Raspberry Pi est un bon moyen d'apprendre sur un éventail de sujets différents. Vous pouvez en apprendre davantage sur la gestion des serveurs, la gestion des bases de données, le stockage dans le cloud et bien plus encore en expérimentant votre propre cluster.
Comment construire un cluster DIY Raspberry Pi
La construction d'un cluster de calcul Raspberry Pi peut être divisée en deux groupes de tâches principaux; matériel et logiciel. Ces deux groupes sont influencés par l'objectif que vous avez en tête pour votre cluster, il est donc crucial de savoir à quoi vous allez utiliser votre cluster avant de le créer.
Choisir vos cartes de cluster Raspberry Pi
La sélection des cartes de cluster Raspberry Pi que vous utiliserez pour votre cluster peut être déroutante. Ces deux exemples devraient vous donner une meilleure idée de ce qu'il faut rechercher, tout en abordant la portée des clusters Raspberry Pi dans leur ensemble.
- Grappes RPi domotiques: De vos ampoules à la serrure de votre porte d'entrée, à peu près tout à l'intérieur d'une maison moderne peut être automatisé. Les Raspberry Pis sont d'excellents cerveaux pour la domotique, et la création d'un cluster RPi est un excellent moyen de gérer chacun des appareils que vous utilisez. Bien qu'un Raspberry Pi 4 modèle B ait du sens en tant que carte "tête" principale dans ce type de configuration, il est probable qu'il soit inutile de construire l'ensemble du cluster en les utilisant. Par exemple, des systèmes comme l'éclairage Philips Hue peuvent être contrôlés à l'aide de cartes moins puissantes. Cela vaut la peine de choisir chacun des Raspberry Pi de votre cluster domotique en fonction de la tâche qu'ils effectueront.
- Clusters RPi de serveurs de jeux vidéo: Construire des serveurs pour des jeux comme Minecraft est l'une des utilisations les plus courantes d'un cluster RPi. Vous avez besoin d'autant de puissance de traitement que possible pour une application comme celle-ci, mais vous n'avez pas besoin de fonctionnalités supplémentaires comme la connectivité USB pour chaque carte. Cela fait du Raspberry Pi CM4 un bon choix dans ce cas d'utilisation. Le module de calcul 4 nécessite une carte de support pour fonctionner, car il ne comporte aucune E/S intégrée, mais vous pouvez trouver des cartes de support de cluster qui fonctionnent bien pour les serveurs de jeux.
Le Raspberry Pi CM4 contient la même puissance qu'un RPi 4 mais est conçu pour les systèmes profondément intégrés et l'utilisation sur des cartes porteuses. Le Pi CM4 n'a pas les E/S embarquées que l'on trouve sur son homologue, mais il est généralement proposé à un prix inférieur, ce qui en fait un bon choix pour de nombreux projets de cluster.
Matériel de cluster Raspberry Pi supplémentaire
En plus des ordinateurs que vous choisissez pour votre cluster, du matériel supplémentaire est requis pour démarrer. Vous aurez besoin d'un commutateur réseau pour connecter vos cartes entre elles, de cartes microSD et d'un SSD/HDD externe pour le stockage, ainsi que de tout composant spécifique à votre projet.
Ceux qui utilisent le Raspberry Pi CM4 et une carte de support de cluster n'auront pas besoin d'un commutateur réseau ou d'une alimentation externe pour chaque carte, car la carte de support aura ces composants intégrés.
Choisir votre logiciel de cluster Raspberry Pi
Construire un cluster de calcul Raspberry Pi est un processus amusant et engageant, mais c'est aussi un défi. Commencer simplement est un bon moyen d'acquérir les bases avant d'essayer des projets plus compliqués. En tant que tel, il est recommandé d'utiliser Raspberry Pi OS pour votre carte mère et Raspberry Pi OS Lite pour vos cartes de nœuds lorsque vous démarrez pour la première fois.
Cela vaut la peine de suivre un guide lors de la première installer le système d'exploitation Raspberry Pi sur votre tableau pour vous assurer de ne manquer aucune étape.
À quoi pouvez-vous utiliser un cluster Raspberry Pi?
Il existe de nombreux cas d'utilisation différents pour une carte cluster Raspberry Pi, mais vous êtes probablement plus intéressé par ceux que vous pouvez utiliser à la maison. Cela vaut la peine de faire des recherches par vous-même pour trouver des moyens de tirer le meilleur parti de votre cluster Raspberry Pi.
Hébergement de site Web Raspberry Pi CM4
Les sites Web sont notoirement difficiles à héberger sur une seule machine. Alors que la plupart des sites Web sont légers et fonctionnent rapidement lorsqu'ils ont un seul visiteur, l'ajout de plus de visiteurs augmente considérablement la charge de travail. Un cluster Raspberry Pi Compute Module 4 peut répartir cette charge de travail entre chacun de vos Pis pour faciliter leur travail.
WordPress est un excellent candidat pour cette idée, vous offrant une plate-forme CMS gratuite pour créer votre site Web. Bien sûr, vous pouvez également envisager de créer votre site Web hébergé sur Raspberry Pi à partir de zéro.
Les cartes Raspberry Pi CM4 sont un bon choix pour l'hébergement de sites Web, car vous n'aurez pas besoin que chaque carte ait ses propres ports d'E/S pour un projet comme celui-ci. Construire votre cluster de cette manière réduira également son empreinte.
Hébergement de serveur de jeu Minecraft Raspberry Pi
Donner aux utilisateurs la possibilité d'héberger leurs propres serveurs est l'un des principaux atouts de jeux comme Minecraft. Vous pouvez définir vos propres règles et autoriser uniquement les personnes avec lesquelles vous souhaitez jouer sur votre serveur, le tout sans avoir à donner de l'argent à une société d'hébergement de serveurs tierce.
Il est possible de construire un serveur Minecraft sur un cluster Raspberry Pi en utilisant Kubernetes et Helm, et vous n'avez même pas besoin des dernières cartes pour faire le travail. Comme représenté sur la ce projet sur GitHub, vous pouvez créer un serveur Minecraft avec aussi peu qu'un Raspberry Pi 4 modèle B et une poignée de Raspberry Pi 3. Plus vous ajoutez de joueurs, plus vous aurez besoin de ressources, mais votre cluster peut évoluer facilement.
Dans le même esprit, vous pouvez également Transformez votre Raspberry Pi CM4 en console de jeux rétro, bien que vous n'ayez pas besoin d'un cluster pour cela.
Partage de fichiers et cloud Raspberry Pi
Construire un NAS ou un système de partage de fichiers pour votre maison ou votre petite entreprise n'a jamais été aussi facile avec l'aide d'un cluster Raspberry Pi. Des outils comme Samba n'ont pas besoin d'un cluster pour fonctionner correctement, mais le fait d'avoir un cluster en place vous permettra de gérer beaucoup plus de transferts de données que ce qui serait possible sur une seule carte RPi.
Vous pouvez utiliser toutes les cartes que vous aimez pour ce type de projet, bien que les Raspberry Pi CM4 et Raspberry Pi 4 Model B offrent la plus grande bande passante. Vous pouvez fournir des limites d'utilisation des ressources à chaque utilisateur pour vous assurer que votre cluster de partage de fichiers ne s'enlise pas.
Apprendre avec un cluster de calcul Raspberry Pi
Construire votre propre cluster de calcul Raspberry Pi est l'un des meilleurs moyens d'en savoir plus sur la gestion de serveur, les superordinateurs et une gamme d'autres sujets. Cela peut vous aider à vous préparer à une carrière dans le monde de la technologie ou même simplement à améliorer vos compétences en bricolage, mais cela en vaudra la peine de toute façon.