Construir un clúster de Raspberry Pi es una forma divertida de obtener una comprensión más profunda de los sistemas informáticos y de servidor. Pero, ¿qué es un clúster de Raspberry Pi, cómo se crea uno y para qué se puede usar una vez que se completa la compilación?
¿Qué es un clúster de Raspberry Pi?
El alojamiento de sitios web, el análisis de datos densos y la reproducción de secuencias de video digitales son solo algunos ejemplos de tareas informáticas que requieren mucha potencia de procesamiento. Y la demanda de este poder siempre está creciendo.
Proporcionar suficientes recursos para satisfacer las necesidades de tareas como estas se puede lograr tanto vertical como horizontalmente. Para el crecimiento vertical, una sola computadora está optimizada para producir la mayor potencia de procesamiento posible. Esto contrasta con el crecimiento horizontal, donde se agregan computadoras adicionales al sistema.
Los clústeres de cómputo de Raspberry Pi son un ejemplo de optimización horizontal del sistema. Una Raspberry Pi actúa como una unidad principal que proporciona instrucciones a una colección de nodos Raspberry Pi que manejan tareas. Las configuraciones de clúster de Raspberry Pi CM4 también se conocen como Brambles. En lugar de Compute Module 4s, podría usar Raspberry Pi 4s estándar (u otros modelos), pero el CM4 es más optimizado si desea un clúster compacto y eficiente.
Puede usar un clúster Raspberry Pi CM4 para alojar servidores de videojuegos, administrar su sistema de automatización del hogar y mucho más. Pero, ¿por qué querría construir un clúster RPi?
¿Por qué construir un clúster de Raspberry Pi?
Hay varias razones clave por las que es posible que desee construir un clúster Raspberry Pi en lugar de comprar una computadora más poderosa para que haga el trabajo por usted.
- Estabilidad y confiabilidad: Un clúster de Raspberry Pi brinda estabilidad y confiabilidad al agregar redundancia a su sistema. Esto significa que una falla en la placa no detendrá su clúster en seco, con tareas compartidas por los RPis funcionales. La distribución de tareas informáticas complejas en varias placas también puede ofrecer una mayor estabilidad que ejecutar las mismas tareas en una sola.
- Actuación: Si bien un clúster de Raspberry Pi no le da más potencia a una sola placa, aún permite mejorar el rendimiento general de su sistema. Las tareas se manejan simultáneamente en todos los tableros del clúster, en lugar de que un tablero tenga que hacer todo el trabajo pesado.
- Escalabilidad: Los clústeres de computadoras son generalmente más fáciles de escalar hacia arriba y hacia abajo que las máquinas individuales. Puede agregar y eliminar placas RPi para satisfacer las necesidades actuales de su clúster, todo sin desperdiciar hardware costoso.
- Costo: Las Raspberry Pi son increíblemente asequibles en comparación con las PC de escritorio y las portátiles. Puede obtener un conjunto de Raspberry Pi para su clúster por menos del precio de una sola PC, todo sin comprometer la disponibilidad de recursos.
- Aprendiendo: Crear un clúster de Raspberry Pi es una buena manera de aprender sobre una variedad de temas diferentes. Puede aprender sobre administración de servidores, manejo de bases de datos, almacenamiento en la nube y mucho más experimentando con su propio clúster.
Cómo construir un clúster de Raspberry Pi de bricolaje
La construcción de un clúster de cómputo Raspberry Pi se puede dividir en dos grupos de tareas principales; hardware y software. Ambos grupos están influenciados por el propósito que tiene en mente para su clúster, por lo que es crucial saber para qué usará su clúster antes de construirlo.
Elección de las placas de clúster de Raspberry Pi
Seleccionar las placas de clúster de Raspberry Pi que usará para su clúster puede ser confuso. Estos dos ejemplos deberían darle una mejor idea de qué buscar, al mismo tiempo que abordan el alcance de los clústeres de Raspberry Pi en general.
- Clústeres RPi de automatización del hogar: Desde las bombillas hasta la cerradura de la puerta principal, casi todo dentro de una casa moderna se puede automatizar. Raspberry Pi es un gran cerebro para la automatización del hogar, y construir un clúster RPi es una excelente manera de manejar cada uno de los dispositivos que usa. Si bien una Raspberry Pi 4 Modelo B tiene sentido como la placa "principal" principal en este tipo de configuración, es probable que sea un desperdicio construir todo el clúster usándolas. Por ejemplo, los sistemas como la iluminación Philips Hue se pueden controlar mediante tableros de menor potencia. Esto hace que valga la pena elegir cada una de las Raspberry Pi en su clúster de automatización del hogar en función de la tarea que realizarán.
- Clústeres RPi del servidor de videojuegos: Construir servidores para juegos como Minecraft es uno de los usos más comunes para un clúster RPi. Necesita toda la potencia de procesamiento que pueda obtener para una aplicación como esta, pero no necesita características adicionales como conectividad USB para cada placa. Esto hace que Raspberry Pi CM4 sea una buena opción en este caso de uso. Compute Module 4 requiere una placa portadora para funcionar, ya que no cuenta con ninguna E/S integrada, pero puede encontrar placas portadoras de clúster que funcionan bien para servidores de juegos.
El Raspberry Pi CM4 tiene la misma potencia que un RPi 4, pero está diseñado para sistemas profundamente integrados y para uso en placas base. El Pi CM4 carece de las E/S integradas que se encuentran en su contraparte, pero generalmente tiene un precio más bajo, lo que lo convierte en una buena opción para muchos proyectos de clúster.
Hardware de clúster adicional de Raspberry Pi
Además de las computadoras que elija para su clúster, se requiere hardware adicional para comenzar. Necesitará un conmutador de red para conectar sus placas juntas, tarjetas microSD y un SSD/HDD externo para almacenamiento, y cualquier componente específico para su proyecto.
Quienes utilicen Raspberry Pi CM4 y una placa portadora de clúster no necesitarán un conmutador de red o alimentación externa para cada placa, ya que la placa portadora tendrá estos componentes integrados.
Elección de su software de clúster Raspberry Pi
Crear un clúster de cómputo de Raspberry Pi es un proceso divertido y atractivo, pero también desafiante. Comenzar de manera simple es una buena manera de aprender lo básico antes de intentar proyectos más complicados. Como tal, se recomienda que use el sistema operativo Raspberry Pi para su placa principal y el sistema operativo Raspberry Pi Lite para sus placas de nodo cuando comience por primera vez.
Vale la pena seguir una guía la primera vez que instalar el sistema operativo Raspberry Pi en su tablero para asegurarse de que no se salta ningún paso.
¿Para qué se puede usar un clúster de Raspberry Pi?
Hay muchos casos de uso diferentes para una placa de clúster Raspberry Pi, pero probablemente esté más interesado en aquellos que puede usar en casa. Vale la pena investigar un poco por sí mismo para encontrar formas de aprovechar al máximo su clúster Raspberry Pi.
Hospedaje de sitios web Raspberry Pi CM4
Los sitios web son notoriamente difíciles de alojar en una sola máquina. Si bien la mayoría de los sitios web son livianos y funcionan rápido cuando tienen un solo visitante, agregar más visitantes aumenta drásticamente la carga de trabajo. Un clúster Raspberry Pi Compute Module 4 puede dividir esta carga de trabajo entre cada uno de sus Pis para facilitar su trabajo.
WordPress es un gran candidato para esta idea, brindándole una plataforma CMS gratuita para construir su sitio web. Por supuesto, sin embargo, también podría considerar construir su sitio web alojado en Raspberry Pi desde cero.
Las placas Raspberry Pi CM4 son una buena opción para el alojamiento de sitios web, ya que no necesitará que cada placa tenga sus propios puertos de E/S para un proyecto como este. Construir su clúster de esta manera también reducirá su huella.
Hospedaje del servidor de juegos Raspberry Pi Minecraft
Brindar a los usuarios la capacidad de alojar sus propios servidores es una de las fortalezas clave de juegos como Minecraft. Puede establecer sus propias reglas y solo permitir que las personas con las que desea jugar ingresen a su servidor, todo sin tener que dar dinero a una empresa de alojamiento de servidores de terceros.
Es posible construir un servidor de Minecraft en un clúster de Raspberry Pi usando Kubernetes y Helm, y ni siquiera necesita las placas más recientes para hacer el trabajo. Como se muestra en este proyecto en GitHub, puede construir un servidor de Minecraft con tan solo una Raspberry Pi 4 Modelo B y un puñado de Raspberry Pi 3. Cuantos más jugadores agregue, más recursos necesitará, pero su clúster puede escalar fácilmente.
De manera similar, también puede convierte tu Raspberry Pi CM4 en una consola de juegos retro, aunque no necesita un clúster para esto.
Uso compartido de archivos y nube de Raspberry Pi
Crear un NAS o un sistema de intercambio de archivos para su hogar o pequeña empresa nunca ha sido tan fácil con la ayuda de un clúster Raspberry Pi. Las herramientas como Samba no requieren un clúster para funcionar correctamente, pero tener un clúster en su lugar le permitirá manejar muchas más transferencias de datos de las que sería posible en una sola placa RPi.
Puede usar cualquier placa que desee para este tipo de proyecto, aunque Raspberry Pi CM4s y Raspberry Pi 4 Model Bs ofrecerán el mayor ancho de banda. Puede proporcionar límites de uso de recursos a cada usuario para asegurarse de que su clúster de intercambio de archivos no se atasque.
Aprendizaje con un clúster de cómputo de Raspberry Pi
Crear su propio clúster de cómputo Raspberry Pi es una de las mejores formas de aprender sobre administración de servidores, supercomputadoras y una variedad de otros temas. Esto puede ayudarlo a prepararse para una carrera en el mundo de la tecnología o incluso mejorar sus habilidades de bricolaje, pero valdrá la pena el esfuerzo de cualquier manera.