Raspberry Pi Cluster چیست و برای چیست؟

با ترکیب قدرت بردهای متعدد رزبری پای، می توانید کارهای محاسباتی جدی انجام دهید و پروژه های بلندپروازانه تری بسازید.

ساخت یک خوشه Raspberry Pi یک راه سرگرم کننده برای به دست آوردن درک عمیق تر از محاسبات و سیستم های سرور است. اما خوشه Raspberry Pi چیست، چگونه می‌توان آن را ایجاد کرد و پس از تکمیل ساخت، برای چه کاری می‌توانید از آن استفاده کنید؟

خوشه رزبری پای چیست؟

میزبانی وب‌سایت‌ها، تجزیه و تحلیل داده‌های متراکم و ارائه فیلم‌های دیجیتالی تنها چند نمونه از کارهای محاسباتی هستند که به قدرت پردازش زیادی نیاز دارند. و تقاضا برای این قدرت همیشه در حال افزایش است.

فراهم کردن منابع کافی برای رفع نیازهای کارهایی از این قبیل می تواند به صورت عمودی یا افقی محقق شود. برای رشد عمودی، یک کامپیوتر منفرد برای تولید حداکثر قدرت پردازشی بهینه شده است. این در تضاد با رشد افقی است، جایی که رایانه های اضافی به سیستم اضافه می شوند.

خوشه های محاسباتی Raspberry Pi نمونه ای از بهینه سازی سیستم افقی هستند. One Raspberry Pi به عنوان یک واحد سر عمل می کند که دستورالعمل هایی را به مجموعه ای از Raspberry Pis که وظایف را انجام می دهند ارائه می دهد. مجموعه‌های خوشه‌ای Raspberry Pi CM4 با نام Brambles نیز شناخته می‌شوند. به جای Compute Module 4s، می‌توانید از Raspberry Pi 4s (یا مدل‌های دیگر) استاندارد استفاده کنید، اما اگر می‌خواهید یک خوشه فشرده و کارآمد داشته باشید، CM4 ساده‌تر است.

می‌توانید از یک کلاستر Raspberry Pi CM4 برای میزبانی سرورهای بازی‌های ویدیویی، مدیریت سیستم اتوماسیون خانگی و موارد دیگر استفاده کنید. اما چرا می خواهید یک خوشه RPi بسازید؟

چرا یک خوشه رزبری پای بسازیم؟

چندین دلیل کلیدی وجود دارد که ممکن است بخواهید به جای خرید یک کامپیوتر قدرتمندتر برای انجام این کار، یک خوشه Raspberry Pi بسازید.

پایداری و قابلیت اطمینان: یک خوشه Raspberry Pi با اضافه کردن افزونگی به سیستم شما، ثبات و قابلیت اطمینان را فراهم می کند. این بدان معنی است که خرابی برد باعث نمی شود که خوشه شما در مسیر خود قرار نگیرد، زیرا وظایف توسط RPis عملکردی به اشتراک گذاشته می شود. گسترش وظایف محاسباتی پیچیده در چندین برد نیز می تواند پایداری بیشتری نسبت به اجرای وظایف مشابه بر روی یک برد ارائه دهد.
عملکرد: در حالی که یک کلاستر Raspberry Pi به یک برد قدرت بیشتری نمی دهد، اما همچنان بهبود عملکرد کلی سیستم شما را ممکن می سازد. وظایف به طور همزمان در سراسر تخته در خوشه انجام می شود، نه اینکه یک تخته مجبور باشد تمام کارهای سنگین را انجام دهد.
مقیاس پذیری: کلاسترهای کامپیوتری عموماً نسبت به ماشین‌های منفرد آسان‌تر و آسان‌تر هستند. شما می توانید بردهای RPi را متناسب با نیازهای فعلی خوشه خود اضافه و حذف کنید، بدون هدر دادن سخت افزار گران قیمت.
هزینه: Raspberry Pis در مقایسه با رایانه های شخصی رومیزی و لپ تاپ ها بسیار مقرون به صرفه است. شما می توانید مجموعه ای از Raspberry Pis را برای خوشه خود با قیمتی کمتر از قیمت یک رایانه شخصی، بدون به خطر انداختن در دسترس بودن منابع، در اختیار داشته باشید.
یادگیری: ایجاد یک خوشه Raspberry Pi یک راه خوب برای یادگیری در مورد مجموعه ای از موضوعات مختلف است. شما می توانید با آزمایش با خوشه خود در مورد مدیریت سرور، مدیریت پایگاه داده، ذخیره سازی ابری و موارد دیگر اطلاعات کسب کنید.

مطلب مرتبط: چگونه یک یخچال کوچک مبتنی بر Peltier DIY بسازیم

چگونه یک خوشه Raspberry Pi DIY بسازیم

ساخت یک خوشه محاسباتی Raspberry Pi را می توان به دو گروه وظیفه اصلی تقسیم کرد. سخت افزار و نرم افزار. هر دوی این گروه‌ها تحت تأثیر هدفی هستند که شما برای خوشه خود در نظر گرفته‌اید، و این مهم است که بدانید قبل از ایجاد خوشه از آن برای چه چیزی استفاده خواهید کرد.

انتخاب تخته های خوشه ای Raspberry Pi

انتخاب تابلوهای خوشه ای Raspberry Pi که برای خوشه خود استفاده می کنید می تواند گیج کننده باشد. این دو مثال باید به شما ایده بهتری از آنچه را که باید جستجو کنید، ارائه می دهد، در حالی که به طور کلی به حیطه خوشه های Raspberry Pi نیز می پردازد.

خوشه های RPi اتوماسیون خانگی: از لامپ های شما گرفته تا قفل درب ورودی، تقریباً همه چیز در یک خانه مدرن می تواند خودکار شود. Raspberry Pis مغزهای بزرگی برای اتوماسیون خانه ایجاد می کند و ساخت یک خوشه RPi راهی عالی برای مدیریت هر یک از دستگاه هایی است که استفاده می کنید. در حالی که Raspberry Pi 4 Model B به‌عنوان برد اصلی در این نوع راه‌اندازی منطقی به نظر می‌رسد، ساخت کل خوشه با استفاده از آنها احتمالاً هدر خواهد بود. به عنوان مثال، سیستم هایی مانند روشنایی Philips Hue با استفاده از بردهای کم مصرف قابل کنترل هستند. این باعث می شود که ارزش انتخاب هر یک از Raspberry Pis در خوشه اتوماسیون خانگی خود را بر اساس وظیفه ای که انجام خواهند داد، داشته باشد.
خوشه های RPi سرور بازی های ویدئویی: ساخت سرور برای بازی هایی مانند Minecraft یکی از رایج ترین کاربردهای خوشه RPi است. برای برنامه‌هایی مانند این به قدرت پردازشی بیشتری نیاز دارید، اما برای هر برد به ویژگی‌های اضافی مانند اتصال USB نیاز ندارید. این باعث می شود Raspberry Pi CM4 انتخاب خوبی در این مورد استفاده شود. ماژول Compute 4 برای کار کردن به یک برد حامل نیاز دارد، زیرا هیچ ورودی/خروجی داخلی ندارد، اما می‌توانید تخته‌های حامل خوشه‌ای را پیدا کنید که برای سرورهای بازی به خوبی کار می‌کنند.

مطلب مرتبط: 11 درایو فلش USB خلاقانه و عالی

Raspberry Pi CM4 قدرتی برابر با RPi 4 دارد، اما برای سیستم های عمیق تعبیه شده و استفاده در بردهای حامل ساخته شده است. Pi CM4 فاقد ورودی/خروجی آنبورد است که در نمونه مشابه خود یافت می شود، اما معمولاً با قیمت پایین تری عرضه می شود که آن را به انتخاب خوبی برای بسیاری از پروژه های خوشه ای تبدیل می کند.

سخت افزار اضافی Raspberry Pi Cluster

در کنار رایانه‌هایی که برای خوشه انتخاب می‌کنید، برای شروع به سخت‌افزار دیگری نیز نیاز است. برای اتصال بردهای خود به یک سوئیچ شبکه، کارت‌های microSD و یک SSD/HDD خارجی برای ذخیره‌سازی، و هر مؤلفه خاص پروژه‌تان نیاز دارید.

کسانی که از Raspberry Pi CM4 و یک برد حامل خوشه ای استفاده می کنند، نیازی به سوئیچ شبکه یا برق خارجی برای هر برد ندارند، زیرا برد حامل این اجزا را در خود دارد.

انتخاب نرم افزار Raspberry Pi Cluster

ساخت یک خوشه محاسباتی Raspberry Pi یک فرآیند سرگرم کننده و جذاب است، اما همچنین چالش برانگیز است. شروع ساده یک راه خوب برای یادگیری اصول اولیه قبل از اینکه پروژه های پیچیده تر را امتحان کنید است. به این ترتیب، توصیه می‌شود در ابتدای راه‌اندازی از Raspberry Pi OS برای هد برد و Raspberry Pi OS Lite برای نود بردهای خود استفاده کنید.

هنگامی که برای اولین بار سیستم عامل Raspberry Pi را روی برد خود نصب می کنید، ارزش دارد که از یک راهنما پیروی کنید تا مطمئن شوید که هیچ مرحله ای را از دست ندهید.

برای چه چیزی می توانید از خوشه رزبری پای استفاده کنید؟

موارد استفاده مختلفی برای برد خوشه ای Raspberry Pi وجود دارد، اما احتمالاً بیشتر به مواردی که می توانید در خانه استفاده کنید علاقه دارید. ارزش این را دارد که برای خودتان تحقیق کنید تا راه‌هایی برای استفاده حداکثری از خوشه Raspberry Pi خود بیابید.

میزبانی وب سایت Raspberry Pi CM4

میزبانی وب‌سایت‌ها روی یک دستگاه بسیار چالش برانگیز است. در حالی که اکثر وب‌سایت‌ها زمانی که یک بازدیدکننده دارند سبک هستند و سریع کار می‌کنند، افزودن بازدیدکننده بیشتر حجم کار را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. یک خوشه Raspberry Pi Compute Module 4 می تواند این حجم کار را بین هر یک از Pis شما تقسیم کند تا کار آنها آسان تر شود.

وردپرس کاندیدای عالی برای این ایده است و به شما یک پلتفرم CMS رایگان می دهد تا وب سایت خود را با آن بسازید. البته، با این حال، می توانید از ابتدا وب سایت میزبانی Raspberry Pi خود را نیز بسازید.

مطلب مرتبط: نحوه نصب و استفاده از Piwigo بر روی Raspberry Pi

بردهای Raspberry Pi CM4 انتخاب خوبی برای میزبانی وب سایت هستند، زیرا برای پروژه ای مانند این نیازی به داشتن پورت های ورودی/خروجی خاص خود نخواهید داشت. ساختن خوشه به این صورت باعث کاهش ردپای آن نیز می شود.

میزبانی سرور بازی Raspberry Pi Minecraft

دادن قابلیت میزبانی سرورهای خود به کاربران یکی از نقاط قوت کلیدی بازی هایی مانند Minecraft است. شما می توانید قوانین خود را تنظیم کنید و فقط به افرادی که می خواهید با آنها بازی کنید اجازه دهید روی سرور خود بازی کنند، همه اینها بدون نیاز به پرداخت پول به یک شرکت میزبان سرور شخص ثالث.

ساختن یک سرور Minecraft بر روی یک خوشه Raspberry Pi با استفاده از Kubernetes و Helm امکان پذیر است و حتی برای انجام این کار به آخرین بردها نیاز ندارید. همانطور که در این پروژه در GitHub نشان داده شده است، شما می توانید یک سرور Minecraft با حداقل یک Raspberry Pi 4 Model B و تعداد انگشت شماری Raspberry Pi 3 بسازید. هرچه بازیکنان بیشتری اضافه کنید، به منابع بیشتری نیاز خواهید داشت، اما خوشه شما می تواند به راحتی مقیاس شود.

به همین ترتیب، شما همچنین می توانید Raspberry Pi CM4 خود را به یک کنسول بازی یکپارچهسازی با سیستمعامل تبدیل کنید، اگرچه برای این کار نیازی به کلاستر ندارید.

اشتراک گذاری و ابری فایل Raspberry Pi

ساختن یک NAS یا سیستم اشتراک فایل برای خانه یا کسب و کار کوچک شما هرگز با کمک خوشه Raspberry Pi آسان نبوده است. ابزارهایی مانند Samba برای درست کار کردن نیازی به کلاستر ندارند، اما وجود یک خوشه در محل به شما امکان می‌دهد تا انتقال داده‌های بسیار بیشتری را نسبت به یک برد RPi انجام دهید.

می توانید از هر بردی که دوست دارید برای این نوع پروژه استفاده کنید، اگرچه Raspberry Pi CM4 و Raspberry Pi 4 Model Bs بیشترین پهنای باند را ارائه می دهند. می‌توانید محدودیت‌های استفاده از منابع را برای هر کاربر در نظر بگیرید تا مطمئن شوید که خوشه اشتراک‌گذاری فایل شما درگیر نمی‌شود.

یادگیری با خوشه محاسباتی Raspberry Pi

ساختن خوشه محاسباتی Raspberry Pi خود یکی از بهترین راه‌ها برای یادگیری مدیریت سرور، ابررایانه‌ها و طیف وسیعی از موضوعات دیگر است. این می تواند به شما کمک کند تا برای یک حرفه در دنیای فناوری آماده شوید یا حتی فقط مهارت های خود را در زمینه DIY بهبود بخشید، اما در هر صورت ارزش تلاش را دارد.