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我一次买了太多的树莓派,也正因为此,我用他们搭建了一个小集群。我觉得我应该为也想搭建集群的人们写一下我是怎么做的。

你可以看到这是一个有着七块树莓派的一个架子。最底下的是一个usb多口电源和以太网交换机。你也能看到我们用了USB电缆来供电,同时用以太网线来把树莓派连上网。这张图里面也包含了鼠标和键盘。

第 1 段(可获 2 积分)

这张图是从另一侧来看刚才的树莓派架子。左下角有三根多余的线缆,一个是连接到我主干网络的网线,一个是USB的电源,最后一个是交换机的电源。你能看到我们把USB集线器漂亮的绑在了架子上,但是交换机的布局就有些局促。

我们搭建的中心思想是,越便宜越好,要不我们就去买一个更贵的电脑去了。我这7片树莓派成本大概是:

$35.00/个 树莓派
 $6.50/个 骨架 Amazon
 $5.99/个 micro SD flash  Newegg
 $4.30/个 电源  Amazon
 $1.41/个 交换机  Newegg
 $0.89/条 USB线 Monoprice
 $0.57/条 网线  Monoprice

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平均大概54.65美元一片(一共是383美元),中间成本一半多都花在了树莓派本身上,这个有点贵。在Newegg上总有一些便宜的尾货Android线,买到能便宜个三五十。

下面我们详细的说一下各个部分。

树莓派2

我买的这些是老版本的板子。现在已经有树莓派3了,拥有更快的处理器和WiFi/蓝牙集成,用它来做集群在适合不过了。第二版的cpu只有900MHz,但是第三版有1.2GHz。如果你现在还没买的话我推荐你买新的。

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架子

你可能已经注意到树莓派是固定在丙烯酸的网格里,这个绝对是非常奢侈的配置。

便宜的解决方案是自己买支架和螺母来固定,可能有些难找到,引文螺丝必须是2.9mm的,这些通常都太小了。这些可能黄铜的不太好找,但是你也可以用尼龙的替代。最后再买一些垫圈和螺母。这样成本就能降到一片两美元左右,如果你能买到更便宜的可以更低。

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micro-SD卡

2.95美元一片4GB的卡这绝对是我发现最便宜的,比我买的便宜了一半。但是我选择了4X大小2X速度的卡片。树莓派可以很好的支持4G的卡片,8G也没问题,不过16G的也许是最好的选择,尤其是你能6块钱一片的价格买到。当你督导这篇文章的时候,sd卡的价格也许已经改变了。我通常在Newegg上搜索这些东西,因为这几乎是我能找的最便宜最方便的方法了。绝大多数SD卡都能用,但是买前也推荐在这里http://elinux.org/RPi_SD_cards 看看,以避免买到不能用的。

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注意一点,不同的卡片可能是不同的速度,这个将在很大程度上影响性能。在集群里你可能不在乎,但是如果你是买来做开发的,那还是买一个快点的吧。三星EVO卡片是个也许是个不错的选择。

USB供电集线器

这里我们选择是电源而非集线器,虽然他们都能工作,但是电源会更好一点。

一个通用的集线器就是把所有的USB设备连到你的电脑上。但是树莓派用不到这个,他们只是需要电源就够了。所以我们选择电源来给所有的树莓派供电。

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USB的集线器能为树莓派提供电源,也足够它们启动的,但是当你要在树莓派上扩展一些USB设备的时候,可能会遇到供电不足的问题。你也可以把这堆树莓派直接接到集线器上,但是当你把所有七个都运行起来的时候,可能也会遇到供电不足。电源问题最坏的情况会导致设备彻底损坏,导致设备老化加快,慢慢的变坏。

幸运的是,最近几年我们看到了多口的电源。它们生来就是为了给一堆电话或者台式设备供电的。它们每个口都能提供大容量的电源--远超树莓派的需求。

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如果你还想追求更便宜的,大概每个口平均1块的也能接受。整个电源大概花费每口4美元。

我选的电源是Boise 60W 7口电源。使用了所有的七个口,不过越多口越好,在这个例子里我还需要驱动一些集群中的其他设备,Bolse也充分的发挥了他的性能,完美的提供了电源保证。为了给整个框架流出更多的空间我用了打包带紧紧的把它们绑在了一起。

以太网交换机

树莓派只有100mbps的以太网接口。所以你也不需要去准备一个千兆交换机。百兆已经足够了,而且还便宜,体积小,低功耗。缺点是每个树莓派需要100mbps,综合起来就是700mbps,有些交换机不能处理这么多信息。

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我在Newegg上买了个10块钱的,正像你看到的,他完美的放入了我们的架子里面,但是千兆交换机我就没有看到比这个小的,也不能放到架子里面。

注意一点,我还有一堆的树莓派,但是我就就用了7片,原因就是这个以太网交换机只有8个口,其中一个还必须做上联。所以就剩下了7个设备,我也曾想过换成16口或者更多的但是放进来不够清爽,我不能接受。

给一个千兆的选择,大概加个在23美元到35美元之间。35的是一个“智能”交换机,不仅能支持千兆还能在网页上配置VLAN等一些高端的功能。如果我需要再买一个交换机,我会买一个智能/可编程的吧。

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线缆(网线,USB线)

线缆是非常贵的,就像你们知道苹果的线一根就30美元。但是如果你从批发商大量购买的话成本能控制在1块一根左右。

大部分成品线都是长线,但是我们只是需要够用就好的短线。就像图里面的网线大概就1尺,彩色的USB线也只有6寸。我是从Amazon买的,只是因为他们好看,现在我已经后悔了。

最便宜,方便,高质量的线缆去Monoprice.com买就好了,他也能挑选长度和颜色。

 

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为了能够到架子上所有的东西,你需要的是一尺长的线。尽管6寸的线大部分(不是所有的)USB的设备就能用了,但是需要把他们连到最下面的集线器上,我也需要从中间走线,6寸的也能连上,但是我不认为这样看起来美观。(有人推荐给我彩色的线缆,但是他们够不到最上边的插口)

电源消耗

整个集群的待机耗电是13.3瓦特,网络交换机自己占了1.3瓦特(这么低功耗是因为我们用的百兆而非千兆)。

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所以,平均每个树莓派待机功率为2瓦特左右。

在之前的电力测试中,如果我们运行高强度的计算大概额外需要2-3瓦,对整个集群来说这也不可以忽视。我提到这个是因为有些人会开始考虑用Intel的低功耗的CPU来替换这个,但是事实是如果你把集群算力打造的和Intel处理器一样的时候,你也许已经消耗了更多的电力。

操作系统

我用了最新版的官方系统,并在一个树莓派上安装了。拷贝(cp -a)文件,用f2fs重新格式化闪存文件系统,然后在把文件考回来。用这个系统制作sd卡的镜像(dd),然后把这个镜像写到另外六张卡上。最后登上每个系统修改机器名为rpi-a1...rpi-a7.(安全提示:这样就意味着所有的机器用了通一套SSK秘钥,但是我不在乎这个)

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关于闪存文件系统

通常SD卡都有一定的容错能力,但是还不够,我几个月前装的一些树莓派服务器已经开始有坏的了,我也不知道为什么,不过我怀疑是闪存坏了。

因此我装了f2fs,一个专门为文件系统容错提供的解决方案。我们将验证它是否对我们有帮助。

另外一个重要的事情是确保atime是被禁用的。这个特性会在你每次读文件的时候写磁盘,来源于上世纪80年代的UNIX的功能。

我注意到树莓派上的绿灯是说明磁盘处于被激活的状态,每秒闪一下(因为太快了所以你要认真看,要不就看不到)。我用iotop -a来看到底哪个进程在使用磁盘。我认为这是一个硬件的特性并且不依赖与磁盘的状态。另一个值得追踪的是查找到底什么在后台不停的写磁盘以至于影响了闪存的寿命。

我找到的结果是有一些内盒进程会写一下磁盘还有就是f2fs的垃圾回收会在出现坏块的时候清理磁盘。我没有看到什么会经常的读写磁盘。

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可以用它做什么?

OK这里有一个关于树莓派集群的事实 --技术上讲,这个集群没什么用(因为不是实时计算机?).因为如果你一下运行这么多树莓派,相对于一台台式机或笔记本来说他们会耗费更多的电量而且计算能力也会下降. 因此, 即使是一整个树莓派集群的性能也比不上一台台式机或笔记本.

但是,这个集群关键是一个可以玩的东西,可以进行一些实验,而不是它的计算能力不是吗. 对于个人的树莓派版关键不是在于它每瓦特所发挥的性能,并且你也不需要那么多性能。

如上所说,我会用他们做一些破解密码的基础测试工作,并对比CPU和GPU的效率, 测量记录使用电量情况。这是下一篇文章要说明的.

如上说,我将使用它,并把它当作一台单个的计算机而不是一个集群. 我想要运行很多的服务, 但我不想使用VMWare运行一个完整的桌面环境. 我更喜欢控制单个设备.

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结论

我不知道我将要用我小小的树莓派堆栈/集群去做什么 , 但我想记录它的一切,以便于想复制它的人可以复制它。

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