Cụm Raspberry Pi là gì và nó dùng để làm gì?

Xây dựng cụm Raspberry Pi là một cách thú vị để hiểu sâu hơn về hệ thống máy tính và máy chủ. Nhưng cụm Raspberry Pi là gì, làm cách nào để bạn tạo một cụm và bạn có thể sử dụng nó để làm gì sau khi quá trình xây dựng hoàn tất?

Cụm Raspberry Pi là gì?

Lưu trữ trang web, phân tích dữ liệu dày đặc và hiển thị cảnh quay video kỹ thuật số chỉ là một vài ví dụ về các tác vụ điện toán đòi hỏi nhiều sức mạnh xử lý. Và nhu cầu về sức mạnh này luôn tăng lên.

Cung cấp đủ tài nguyên để đáp ứng nhu cầu của các nhiệm vụ như thế này có thể đạt được theo chiều dọc hoặc chiều ngang. Để tăng trưởng theo chiều dọc, một máy tính đơn lẻ được tối ưu hóa để tạo ra càng nhiều sức mạnh xử lý càng tốt. Điều này trái ngược với sự tăng trưởng theo chiều ngang, trong đó các máy tính bổ sung được thêm vào hệ thống.

Cụm máy tính Raspberry Pi là một ví dụ về tối ưu hóa hệ thống theo chiều ngang. Một Raspberry Pi hoạt động như một đơn vị đứng đầu cung cấp hướng dẫn cho một tập hợp các nút Raspberry Pi xử lý các tác vụ. Thiết lập cụm Raspberry Pi CM4 còn được gọi là Brambles. Thay vì Compute Module 4s, bạn có thể sử dụng Raspberry Pi 4s tiêu chuẩn (hoặc các kiểu máy khác), nhưng CM4 được sắp xếp hợp lý hơn nếu bạn muốn một cụm nhỏ gọn, hiệu quả.

Bạn có thể sử dụng cụm Raspberry Pi CM4 để lưu trữ máy chủ trò chơi điện tử, quản lý hệ thống tự động hóa gia đình của mình, v.v. Nhưng tại sao bạn lại muốn xây dựng một cụm RPi?

Tại sao phải xây dựng cụm Raspberry Pi?

Có một số lý do chính mà bạn có thể muốn xây dựng một cụm Raspberry Pi hơn là mua một máy tính mạnh hơn để thực hiện công việc cho bạn.

• Ổn định & Độ tin cậy: Cụm Raspberry Pi mang lại sự ổn định và độ tin cậy bằng cách bổ sung dự phòng cho hệ thống của bạn. Điều này có nghĩa là lỗi bo mạch sẽ không ngăn cụm của bạn hoạt động, với các nhiệm vụ được chia sẻ bởi RPis chức năng. Trải rộng các tác vụ tính toán phức tạp trên nhiều bảng cũng có thể mang lại độ ổn định cao hơn so với việc chạy các tác vụ giống nhau trên một bảng.
• Hiệu suất: Mặc dù cụm Raspberry Pi không cung cấp thêm năng lượng cho một bo mạch duy nhất, nhưng nó vẫn có thể cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống của bạn. Các nhiệm vụ được xử lý đồng thời trên các bảng trong cụm, thay vì một bảng phải thực hiện tất cả các công việc nặng nhọc.
• khả năng mở rộng: Các cụm máy tính thường dễ mở rộng quy mô hơn so với các máy đơn lẻ. Bạn có thể thêm và xóa bảng RPi để phù hợp với nhu cầu hiện tại của cụm mà không lãng phí phần cứng đắt tiền.
• Trị giá: Raspberry Pis có giá cực kỳ phải chăng so với máy tính để bàn và máy tính xách tay. Bạn có thể sở hữu một bộ Raspberry Pis cho cụm của mình với giá thấp hơn giá của một PC mà không ảnh hưởng đến tính khả dụng của tài nguyên.
• Học hỏi: Xây dựng cụm Raspberry Pi là một cách hay để tìm hiểu về một loạt các chủ đề khác nhau. Bạn có thể tìm hiểu về quản lý máy chủ, xử lý cơ sở dữ liệu, lưu trữ đám mây, v.v. bằng cách thử nghiệm với cụm của riêng mình.

Cách xây dựng cụm Raspberry Pi tự làm

Việc xây dựng cụm máy tính Raspberry Pi có thể được chia thành hai nhóm nhiệm vụ chính; phần cứng và phần mềm. Cả hai nhóm này đều bị ảnh hưởng bởi mục đích mà bạn có trong đầu đối với cụm của mình, điều quan trọng là phải biết bạn sẽ sử dụng cụm của mình để làm gì trước khi xây dựng nó.

Chọn bảng cụm Raspberry Pi của bạn

Việc chọn bảng cụm Raspberry Pi mà bạn sẽ sử dụng cho cụm của mình có thể gây nhầm lẫn. Hai ví dụ này sẽ cung cấp cho bạn ý tưởng tốt hơn về những gì cần tìm, đồng thời giải quyết toàn bộ phạm vi của các cụm Raspberry Pi.

• Cụm RPi tự động hóa gia đình: Từ bóng đèn đến khóa cửa trước, gần như mọi thứ bên trong một ngôi nhà hiện đại đều có thể được tự động hóa. Raspberry Pis tạo ra bộ não tuyệt vời cho tự động hóa gia đình và xây dựng cụm RPi là một cách tuyệt vời để xử lý từng thiết bị bạn sử dụng. Mặc dù Raspberry Pi 4 Model B có ý nghĩa như bảng “đầu” chính trong kiểu thiết lập này, nhưng có thể sẽ lãng phí nếu xây dựng toàn bộ cụm bằng cách sử dụng chúng. Ví dụ: các hệ thống như đèn Philips Hue có thể điều khiển được bằng bảng công suất thấp hơn. Điều này khiến bạn nên chọn từng Raspberry Pi trong cụm tự động hóa gia đình của mình dựa trên nhiệm vụ mà chúng sẽ thực hiện.
• Cụm RPi máy chủ trò chơi điện tử: Xây dựng máy chủ cho các trò chơi như Minecraft là một trong những cách sử dụng phổ biến nhất đối với cụm RPi. Bạn cần nhiều sức mạnh xử lý nhất có thể cho một ứng dụng như thế này, nhưng bạn không cần các tính năng bổ sung như kết nối USB cho mỗi bảng. Điều này làm cho Raspberry Pi CM4 trở thành một lựa chọn tốt trong trường hợp sử dụng này. Mô-đun Điện toán 4 yêu cầu một bo mạch vận chuyển hoạt động vì nó không có bất kỳ I/O tích hợp nào, nhưng bạn có thể tìm thấy các bảng vận chuyển cụm hoạt động tốt cho các máy chủ trò chơi.

Raspberry Pi CM4 có sức mạnh tương tự như RPi 4 nhưng được tạo ra cho các hệ thống nhúng sâu và sử dụng trên các bo mạch vận chuyển. Pi CM4 thiếu I/O tích hợp được tìm thấy trên đối tác của nó, nhưng nó thường có giá thấp hơn, khiến nó trở thành lựa chọn tốt cho nhiều dự án cụm.

Phần cứng cụm Raspberry Pi bổ sung

Bên cạnh các máy tính bạn chọn cho cụm của mình, cần có một số phần cứng bổ sung để bắt đầu. Bạn sẽ cần một bộ chuyển mạng để kết nối các bo mạch của mình với nhau, thẻ nhớ microSD và ổ SSD/HDD bên ngoài để lưu trữ và bất kỳ thành phần nào dành riêng cho dự án của bạn.

Những người sử dụng Raspberry Pi CM4 và bo mạch mang cụm sẽ không cần bộ chuyển mạng hoặc nguồn điện bên ngoài cho mỗi bo mạch, vì bo mạch mang sẽ được tích hợp sẵn các thành phần này.

Chọn phần mềm cụm Raspberry Pi của bạn

Xây dựng cụm máy tính Raspberry Pi là một quá trình thú vị và hấp dẫn nhưng cũng đầy thách thức. Bắt đầu đơn giản là một cách tốt để nắm bắt những điều cơ bản trước khi bạn thử các dự án phức tạp hơn. Do đó, bạn nên sử dụng Raspberry Pi OS cho bo mạch chính và Raspberry Pi OS Lite cho bo mạch nút của mình khi mới bắt đầu.

Bạn nên làm theo hướng dẫn khi lần đầu tiên cài đặt Raspberry Pi OS trên bo mạch của mình để đảm bảo rằng bạn không bỏ lỡ bất kỳ bước nào.

Bạn có thể sử dụng cụm Raspberry Pi để làm gì?

Có rất nhiều trường hợp sử dụng khác nhau cho bảng cụm Raspberry Pi, nhưng có lẽ bạn quan tâm nhất đến những trường hợp bạn có thể sử dụng ở nhà. Bạn nên tự mình thực hiện một số nghiên cứu để tìm cách tận dụng tối đa cụm Raspberry Pi của mình.

Lưu trữ trang web Raspberry Pi CM4

Các trang web nổi tiếng là thách thức để lưu trữ trên một máy. Mặc dù hầu hết các trang web đều nhẹ và chạy nhanh khi chỉ có một khách truy cập, nhưng việc thêm nhiều khách truy cập sẽ làm tăng đáng kể khối lượng công việc. Cụm Raspberry Pi Compute Module 4 có thể phân chia khối lượng công việc này giữa từng Pi của bạn để giúp công việc của họ dễ dàng hơn.

WordPress là một ứng cử viên tuyệt vời cho ý tưởng này, cung cấp cho bạn một nền tảng CMS miễn phí để xây dựng trang web của bạn. Tuy nhiên, tất nhiên, bạn cũng có thể xem xét việc xây dựng trang web được lưu trữ trên Raspberry Pi của mình từ đầu.

Bo mạch Raspberry Pi CM4 là một lựa chọn tốt để lưu trữ trang web, vì bạn sẽ không cần mỗi bo mạch có cổng I/O riêng cho một dự án như thế này. Việc xây dựng cụm của bạn như thế này cũng sẽ giảm dấu chân của nó.

Lưu trữ máy chủ trò chơi Raspberry Pi Minecraft

Cung cấp cho người dùng khả năng lưu trữ máy chủ của riêng họ là một trong những điểm mạnh chính của các trò chơi như Minecraft. Bạn có thể đặt quy tắc của riêng mình và chỉ cho phép những người bạn muốn chơi cùng vào máy chủ của mình mà không cần phải trả tiền cho công ty lưu trữ máy chủ bên thứ ba.

Có thể xây dựng máy chủ Minecraft trên cụm Raspberry Pi bằng Kubernetes và Helm và thậm chí bạn không cần các bảng mới nhất để thực hiện công việc. Như đã trình bày trong dự án này trên GitHub, bạn có thể xây dựng một máy chủ Minecraft chỉ bằng Raspberry Pi 4 Model B và một số ít Raspberry Pi 3. Bạn càng thêm nhiều người chơi, bạn càng cần nhiều tài nguyên, nhưng cụm của bạn có thể mở rộng quy mô dễ dàng.

Theo cách tương tự, bạn cũng có thể biến Raspberry Pi CM4 của mình thành một bảng điều khiển trò chơi cổ điển, mặc dù bạn không cần cụm cho việc này.

Chia sẻ & đám mây tệp Raspberry Pi

Xây dựng một NAS hoặc hệ thống chia sẻ tệp cho gia đình hoặc doanh nghiệp nhỏ của bạn chưa bao giờ dễ dàng hơn thế với sự trợ giúp của cụm Raspberry Pi. Các công cụ như Samba không yêu cầu một cụm hoạt động chính xác, nhưng có một cụm tại chỗ sẽ cho phép bạn xử lý nhiều lần truyền dữ liệu hơn so với khả năng có thể có trên một bảng RPi.

Bạn có thể sử dụng bất kỳ bảng nào bạn thích cho loại dự án này, mặc dù Raspberry Pi CM4 và Raspberry Pi 4 Model B sẽ cung cấp băng thông lớn nhất. Bạn có thể cung cấp giới hạn sử dụng tài nguyên cho từng người dùng để đảm bảo rằng cụm chia sẻ tệp của bạn không bị chậm.

Học với Raspberry Pi Compute Cluster

Xây dựng cụm máy tính Raspberry Pi của riêng bạn là một trong những cách tốt nhất để tìm hiểu về quản lý máy chủ, siêu máy tính và nhiều chủ đề khác. Điều này có thể giúp bạn chuẩn bị sẵn sàng cho một sự nghiệp trong thế giới công nghệ hoặc thậm chí chỉ cải thiện kỹ năng DIY của bạn, nhưng dù sao đi nữa thì nó cũng đáng để nỗ lực.