Ich möchte 32 Raspberry Pis gleichzeitig bereitstellen. Wie mache ich das, ohne das Betriebssystem manuell auf jedem einzelnen zu installieren und jeden Pi an einen Monitor anzuschließen?
Kann ich einen Himbeercluster erstellen, der im Einklang handelt und seine CPUs gemeinsam verwendet? Ich weiß, dass die Himbeeren dann das Programm im RAM geladen haben müssten. Wenn dies nicht möglich ist, wäre es dann sinnvoller, eine (oder modifizierte) Low-Level-Virtual Machine zu erstellen oder das Projekt aufzugeben und einen Server zu kaufen und ihn im Laufe der Zeit zu verbessern? Ja, du kannst einen Raspberry Pi-Cluster erstellen, der im Einklang handelt und seine CPUs gemeinsam verwendet. Dies wird allgemein als Raspberry Pi-Cluster oder Raspberry Pi-Supercomputer bezeichnet. Dabei werden mehrere Raspberry Pi-Boards miteinander verbunden und Aufgaben auf die CPUs zur parallelen Verarbeitung verteilt. Dies kann nützlich sein, um mehr über verteiltes Computing, Cluster-Management und die Ausführung paralleler Aufgaben zu erfahren, die in kleinere Aufgaben unterteilt werden können.

Um einen Raspberry Pi-Cluster aufzubauen, benötigst du:

1. Mehrere Raspberry Pi-Boards (vorzugsweise das gleiche Modell für Kompatibilität)
2. Netzwerkhardware (Switch, Router oder Ethernet-Kabel)
3. Eine microSD-Karte für jeden Raspberry Pi mit einem installierten Betriebssystem (wie Raspbian oder Raspberry Pi OS)
4. Stromversorgungen für jeden Raspberry Pi
5. Ein Gehäuse, um den Cluster zu halten (optional)

Sobald du die Hardware eingerichtet hast, musst du die Softwareseite konfigurieren. Es gibt verschiedene Open-Source-Tools und Frameworks, die dir dabei helfen können, einen Raspberry Pi-Cluster zu erstellen und zu verwalten. Einige beliebte Optionen sind:

1. MPI (Message Passing Interface): Ein standardisiertes und portables Nachrichtenübertragungssystem, das für paralleles Computing entwickelt wurde. Die gängigste Implementierung für Raspberry Pi-Cluster ist OpenMPI.
2. Kubernetes: Eine Container-Orchestrierungsplattform, die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung containerisierter Anwendungen automatisiert. Du kannst eine leichtgewichtige Version von Kubernetes namens "k3s" auf Raspberry Pi-Clustern verwenden.
3. Docker Swarm: Ein natives Clustering- und Planungstool für Docker-Container, mit dem du einen Schwarm von Docker-Knoten erstellen und verwalten kannst.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass ein Raspberry Pi-Cluster keinen Hochleistungsserver oder ein Rechenzentrum ersetzt. Obwohl es ein wertvolles Lernwerkzeug sein kann und für einige parallele Verarbeitungsaufgaben im kleinen Maßstab verwendet werden kann, ist seine Leistung im Vergleich zu einem dedizierten Server oder cloudbasierten Diensten begrenzt. Je nach spezifischen Anforderungen und Budget findest du möglicherweise heraus, dass die Investition in einen Server oder die Verwendung cloudbasierter Ressourcen eine kostengünstigere und effizientere Lösung für die Ausführung anspruchsvoller Anwendungen oder Dienste ist.

Wenn dein Projekt eine erhebliche Rechenleistung erfordert, ist es möglicherweise sinnvoller, die Anschaffung eines Servers oder die Verwendung cloudbasierter Dienste in Betracht zu ziehen und sie bei Bedarf zu verbessern. Dadurch kannst du deine Ressourcen leichter skalieren und die Einschränkungen eines Raspberry Pi-Clusters vermeiden.
Welches Zubehör benötige ich, um einen Raspberry Pi-Cluster zusammenzubauen? Um einen Raspberry Pi-Cluster zusammenzubauen, benötigst du die folgenden Komponenten:

1. Mehrere Raspberry Pi-Boards: Wähle das gleiche Modell für Kompatibilität, wie zum Beispiel Raspberry Pi 4 Model B oder Raspberry Pi 3 Model B+.
2. MicroSD-Karten: Eine für jedes Raspberry Pi-Board. Diese speichern das Betriebssystem und alle erforderliche Software. Es wird empfohlen, hochwertige MicroSD-Karten der Klasse 10 oder UHS-I (Ultra High-Speed) für bessere Leistung zu verwenden.
3. Stromversorgung: Eine zuverlässige Stromquelle für jedes Raspberry Pi. Du kannst einzelne Netzteiladapter verwenden oder einen Mehrfach-USB-Netzadapter oder eine Stromverteilungsplatine in Betracht ziehen, um Kabelsalat zu reduzieren.
4. Netzwerkhardware:
a. Ethernet-Kabel: Eins für jedes Raspberry Pi-Board, um sie mit dem Netzwerk-Switch oder Router zu verbinden.
b. Netzwerk-Switch: Ein Switch mit ausreichend Ports, um alle Raspberry Pi-Boards aufzunehmen. Es ist besser, einen Gigabit-Switch für eine schnellere Netzwerkverbindung zu wählen.
c. Router (optional): Wenn dein Netzwerk noch keinen Router hat, benötigst du einen, um deinen Cluster mit dem Internet zu verbinden.
5. Kühlungslösung: Raspberry Pis können Wärme erzeugen, wenn sie mit voller Kapazität laufen, daher solltest du Heatsinks, Lüfter oder eine Kombination aus beiden hinzufügen, um die Boards kühl und stabil zu halten.
6. Gehäuse: Ein Gehäuse, um die Raspberry Pi-Boards, Stromversorgungen und andere Komponenten zu organisieren und zu schützen. Du kannst vorgefertigte Cluster-Gehäuse kaufen oder dein eigenes individuelles Design mit Materialien wie Acryl, Metall oder 3D-gedrucktem Kunststoff erstellen.
7. Betriebssystem: Installiere ein Betriebssystem wie Raspberry Pi OS (ehemals Raspbian) oder Ubuntu Server auf jeder MicroSD-Karte.
8. Cluster-Management- und parallele Computing-Software: Wähle Software wie MPI (Message Passing Interface), Kubernetes oder Docker Swarm, um deinen Cluster zu verwalten und Aufgaben auf die Knoten zu verteilen.
9. Optionales Zubehör: Zusätzliche Artikel wie ein HDMI-Kabel, eine Tastatur, eine Maus und ein Monitor können für die erste Einrichtung und Fehlerbehebung deiner Raspberry Pi-Boards erforderlich sein.

Sobald du alle erforderlichen Komponenten gesammelt hast, kannst du deinen Raspberry Pi-Cluster zusammenbauen, indem du die Hardware verbindest, das Betriebssystem auf jedem Board installierst und die Cluster-Management- und parallele Computing-Software konfigurierst, um Aufgaben auf die Knoten zu verteilen.
Um das Ziel zu erreichen, 32 Raspberry Pis gleichzeitig bereitzustellen, ohne das Betriebssystem manuell auf jedem einzelnen zu installieren und jeden Pi an einen Monitor anzuschließen, können die folgenden Schritte unternommen werden:

Richte einen zentralisierten Installations-Server ein, der das Betriebssystem gleichzeitig an jeden Raspberry Pi liefern kann. Dies kann durch Installation und Konfiguration eines Netzwerk-Boot-Servers wie eines PXE (Preboot Execution Environment)-Servers auf einem Rechner im selben Netzwerk wie die Pis erfolgen.

Verbinde alle Pis mit dem Netzwerk und stelle sicher, dass sie so konfiguriert sind, dass sie vom Netzwerkserver booten.

Bereite ein angepasstes Betriebssystem-Image mit allen Einstellungen und erforderlicher Software für jeden Raspberry Pi vor. Dies kann durch Installation und Konfiguration des Betriebssystems auf einem Raspberry Pi erfolgen und anschließend Erstellen eines Abbilds der SD-Karte.

Verwende das Image, um alle Pis gleichzeitig bereitzustellen, indem du sie vom Netzwerkserver bootest und das Betriebssystem-Image zur Installation auswählst.

Durch Befolgen dieser Schritte kannst du 32 Raspberry Pis gleichzeitig bereitstellen, ohne manuelle Installation und Monitoranschluss.