Construir um cluster Raspberry Pi é uma maneira divertida de obter uma compreensão mais profunda dos sistemas de computação e servidor. Mas o que é um cluster Raspberry Pi, como você cria um e para que você pode usá-lo quando a compilação estiver concluída?
O que é um cluster Raspberry Pi?
Hospedar sites, analisar dados densos e renderizar imagens de vídeo digital são apenas alguns exemplos de tarefas de computação que exigem muito poder de processamento. E a demanda por esse poder está sempre crescendo.
Fornecer recursos suficientes para atender às necessidades de tarefas como essas pode ser alcançado vertical ou horizontalmente. Para crescimento vertical, um único computador é otimizado para produzir o máximo de poder de processamento possível. Isso contrasta com o crescimento horizontal, onde computadores adicionais são adicionados ao sistema.
Os clusters de computação Raspberry Pi são um exemplo de otimização de sistema horizontal. Um Raspberry Pi atua como uma unidade principal que fornece instruções para uma coleção de nós Raspberry Pis que lidam com tarefas. As configurações de cluster do Raspberry Pi CM4 também são conhecidas como Brambles. Em vez do Compute Module 4s, você pode usar o Raspberry Pi 4s padrão (ou outros modelos), mas o CM4 é mais simplificado se você deseja um cluster compacto e eficiente.
Você pode usar um cluster Raspberry Pi CM4 para hospedar servidores de videogame, gerenciar seu sistema de automação residencial e muito mais. Mas por que você deseja construir um cluster RPi?
Por que construir um cluster Raspberry Pi?
Existem vários motivos principais pelos quais você pode querer construir um cluster Raspberry Pi em vez de comprar um computador mais poderoso para fazer o trabalho para você.
- Estabilidade e Confiabilidade: um cluster Raspberry Pi fornece estabilidade e confiabilidade adicionando redundância ao seu sistema. Isso significa que uma falha de placa não interromperá seu cluster, com tarefas sendo compartilhadas pelos RPis funcionais. Distribuir tarefas de computação complexas em várias placas também pode oferecer maior estabilidade do que executar as mesmas tarefas em uma.
- Desempenho: embora um cluster Raspberry Pi não forneça mais potência a uma única placa, ele ainda permite melhorar o desempenho geral do seu sistema. As tarefas são tratadas simultaneamente nas placas do cluster, em vez de uma placa ter que fazer todo o trabalho pesado.
- Escalabilidade: clusters de computadores geralmente são mais fáceis de aumentar e diminuir do que máquinas individuais. Você pode adicionar e remover placas RPi para atender às necessidades atuais do seu cluster, tudo sem desperdiçar hardware caro.
- Custo: Raspberry Pis são incrivelmente acessíveis em comparação com PCs e laptops. Você pode obter um conjunto de Raspberry Pis para o seu cluster por menos do que o preço de um único PC, tudo sem comprometer a disponibilidade de recursos.
- Aprendizado: construir um cluster Raspberry Pi é uma boa maneira de aprender sobre uma variedade de tópicos diferentes. Você pode aprender sobre gerenciamento de servidor, manipulação de banco de dados, armazenamento em nuvem e muito mais experimentando seu próprio cluster.
Como construir um Cluster DIY Raspberry Pi
Construir um cluster de computação Raspberry Pi pode ser dividido em dois grupos de tarefas principais; hardware e software. Ambos os grupos são influenciados pela finalidade que você tem em mente para o cluster, tornando-se crucial saber para que você usará o cluster antes de criá-lo.
Escolhendo suas placas de cluster Raspberry Pi
Selecionar as placas de cluster Raspberry Pi que você usará para o seu cluster pode ser confuso. Esses dois exemplos devem dar uma ideia melhor do que procurar, além de abordar o escopo dos clusters Raspberry Pi como um todo.
- Clusters RPi de automação residencial: das lâmpadas à fechadura da porta da frente, quase tudo dentro de uma casa moderna pode ser automatizado. Raspberry Pis são ótimos cérebros para automação residencial, e construir um cluster RPi é uma ótima maneira de lidar com cada um dos dispositivos que você usa. Embora um Raspberry Pi 4 Modelo B faça sentido como a principal placa de "cabeça" nesse tipo de configuração, é provável que seja um desperdício construir todo o cluster usando-os. Por exemplo, sistemas como a iluminação Philips Hue são controláveis usando placas de baixa potência. Isso faz com que valha a pena escolher cada um dos Raspberry Pis em seu cluster de automação residencial com base na tarefa que eles executarão.
- Clusters RPi de servidor de videogame: construir servidores para jogos como o Minecraft é um dos usos mais comuns para um cluster RPi. Você precisa de todo o poder de processamento possível para um aplicativo como este, mas não precisa de recursos extras, como conectividade USB para cada placa. Isso torna o Raspberry Pi CM4 uma boa escolha neste caso de uso. O Compute Module 4 requer uma placa transportadora para funcionar, pois não possui nenhuma E/S integrada, mas você pode encontrar placas transportadoras de cluster que funcionam bem para servidores de jogos.
O Raspberry Pi CM4 tem a mesma potência de um RPi 4, mas é feito para sistemas profundamente integrados e para uso em placas transportadoras. O Pi CM4 não possui a E/S integrada encontrada em sua contraparte, mas geralmente tem um preço mais baixo, tornando-o uma boa escolha para muitos projetos de cluster.
Hardware adicional de cluster Raspberry Pi
Juntamente com os computadores que você escolher para o seu cluster, algum hardware adicional é necessário para começar. Você precisará de um switch de rede para conectar suas placas, cartões microSD e um SSD/HDD externo para armazenamento e quaisquer componentes específicos para seu projeto.
Aqueles que usam o Raspberry Pi CM4 e uma placa transportadora de cluster não precisarão de um switch de rede ou alimentação externa para cada placa, pois a placa transportadora terá esses componentes integrados.
Escolhendo seu software Raspberry Pi Cluster
Construir um cluster de computação Raspberry Pi é um processo divertido e envolvente, mas também é desafiador. Começar simples é uma boa maneira de aprender o básico antes de tentar projetos mais complicados. Como tal, é recomendado que você use o Raspberry Pi OS para sua placa principal e o Raspberry Pi OS Lite para suas placas de nó quando você começar.
Vale a pena seguir um guia quando você instalar Raspberry Pi OS no seu quadro para garantir que você não perca nenhuma etapa.
Para que você pode usar um cluster Raspberry Pi?
Existem muitos casos de uso diferentes para uma placa de cluster Raspberry Pi, mas você provavelmente está mais interessado naqueles que pode usar em casa. Vale a pena fazer algumas pesquisas para encontrar maneiras de aproveitar ao máximo seu cluster Raspberry Pi.
Hospedagem de sites Raspberry Pi CM4
Os sites são notoriamente difíceis de hospedar em uma única máquina. Embora a maioria dos sites seja leve e funcione rapidamente quando eles têm um único visitante, adicionar mais visitantes aumenta drasticamente a carga de trabalho. Um cluster Raspberry Pi Compute Module 4 pode dividir essa carga de trabalho entre cada um dos seus Pis para facilitar o trabalho.
O WordPress é um ótimo candidato para essa ideia, oferecendo uma plataforma CMS gratuita para construir seu site. Claro, porém, você também pode considerar construir seu site hospedado no Raspberry Pi do zero.
As placas Raspberry Pi CM4 são uma boa opção para hospedagem de sites, pois você não precisará que cada placa tenha suas próprias portas de E/S para um projeto como este. Construir seu cluster dessa forma também reduzirá sua pegada.
Hospedagem Raspberry Pi Minecraft Game Server
Oferecer aos usuários a capacidade de hospedar seus próprios servidores é um dos principais pontos fortes de jogos como o Minecraft. Você pode definir suas próprias regras e permitir apenas as pessoas com quem deseja jogar em seu servidor, tudo sem ter que dar dinheiro a uma empresa terceirizada de hospedagem de servidor.
É possível construir um servidor Minecraft em um cluster Raspberry Pi usando Kubernetes e Helm, e você nem precisa das placas mais recentes para fazer o trabalho. Como mostrado em este projeto no GitHub, você pode construir um servidor Minecraft com apenas um Raspberry Pi 4 Modelo B e um punhado de Raspberry Pi 3s. Quanto mais jogadores você adicionar, mais recursos você precisará, mas seu cluster pode escalar facilmente.
Na mesma linha, você também pode transforme seu Raspberry Pi CM4 em um console de jogos retrô, embora você não precise de um cluster para isso.
Raspberry Pi Compartilhamento de Arquivos e Nuvem
Construir um NAS ou sistema de compartilhamento de arquivos para sua casa ou pequena empresa nunca foi tão fácil com a ajuda de um cluster Raspberry Pi. Ferramentas como o Samba não exigem um cluster para funcionar corretamente, mas ter um cluster instalado permitirá que você lide com muito mais transferências de dados do que seria possível em uma única placa RPi.
Você pode usar qualquer placa que desejar para esse tipo de projeto, embora Raspberry Pi CM4s e Raspberry Pi 4 Modelo Bs ofereçam a maior largura de banda. Você pode fornecer limites de uso de recursos para cada usuário para garantir que seu cluster de compartilhamento de arquivos não fique atolado.
Aprendendo com um cluster de computação Raspberry Pi
Construir seu próprio cluster de computação Raspberry Pi é uma das melhores maneiras de aprender sobre gerenciamento de servidores, supercomputadores e uma variedade de outros tópicos. Isso pode ajudar a prepará-lo para uma carreira no mundo da tecnologia ou até mesmo melhorar suas habilidades de bricolage, mas valerá a pena o esforço de qualquer maneira.
