Jika anda ingin membangun sebuah alat komputasi namun dengan jumlah biaya yang sedikit, setidaknya anda hanya mendapatkan komputer gaming. Mungkin superkomputer jauh lebih mahal dibandingkan dengan komputer gaming, lain dengan Joshua Kiepert, seorang mahasiswa doktoral Fukultas Elektro dan Komputer di Universitas Negeri Boise, telah berhasil menciptakan mini-superkomputer menggunakan Raspberry Pi (RPI) dengan biaya kurang dari $ 2.000.
Raspberry Pi adalah komputer Linux bertenaga single-board. Mereka didukung oleh prosesor 700MHz ARM11-dan termasuk VideoCore IV GPU. Model B, yang Kiepert gunakan, datang dengan 512MBs RAM, dua port USB dan BaseT port 10/100 Ethernet. Untuk proyeknya Kiepert overclock prosesor 1GHz.
Dengan sendirinya Raspberry Pi menarik, tetapi tampaknya komponen superkomputer tidak mungkin. Tapi, Kiepert punya masalah. Dia melakukan penelitian doktornya pada berbagi data untuk jaringan sensor nirkabel dengan mensimulasikan jaringan ini di Linux bertenaga Onyx Beowulf cluster superkomputer Boise State. Ini sederhana, menurut standar superkomputer, saat ini memiliki 32 node, masing-masing memiliki Intel Xeon E3-1225 prosesor quad-core 3.1GHz dan RAM 8GBs.
Sebuah Cluster Beowulf hanyalah kumpulan komersial yang murah dari jaringan komputer bersama-sama menjalankan Linux dan perangkat lunak pemrosesan paralel. Pertama kali dirancang oleh Don Becker dan Thomas Sterling di Goddard Space Flight Center pada tahun 1994, desain ini telah menjadi salah satu arsitektur superkomputer inti .
Jadi dengan Beowulf gaya superkomputer yang sangat baik di tangan, mengapa Kiepert mulai mengumpulkan nya kluster Beowulf sendiri? Dalam sebuah kertas putih, Raspberry Pi Membuat Berbasis Beowulf Cluster , (PDF Link) jelasnya,
"Pertama, sedangkan cluster Onyx memiliki rating uptime yang sangat baik, itu bisa diturunkan untuk sejumlah alasan. Bila Anda memiliki sebuah proyek yang memerlukan penggunaan cluster tersebut dan Onyx tidak tersedia, tidak benar-benar ada pilihan lain di kampus tersedia untuk siswa selain dari menunggu untuk menjadi tersedia lagi. RPiCluster ini memberikan opsi lain untuk melanjutkan pengembangan proyek yang memerlukan MPI [Message Passing Interface] atau Java dalam lingkungan cluster.
Kedua, RPis memberikan fitur unik dalam bahwa mereka memiliki antarmuka eksternal hardware tingkat rendah untuk embedded penggunaan sistem, seperti I2C, SPI, UART, GPIO dan. Hal ini sangat berguna untuk insinyur listrik yang membutuhkan pengujian perangkat keras tertanam dalam skala besar.
Ketiga, memiliki pengguna hanya akses ke cluster-baik saja jika cluster memiliki semua alat yang diperlukan diinstal. Jika tidak Namun, Anda kemudian harus bekerja dengan administrator cluster untuk mendapatkan sesuatu yang bekerja. Jadi, dengan membangun klaster saya sendiri bisa memakaian itu dengan apa yang saya butuhkan langsung.
Akhirnya, RPis yang murah! Platform RPI telah menjadi salah satu cara termurah untuk membuat cluster 32 node. Biaya untuk RPI dengan kartu SD 8GB adalah ~ $ 45. Sebagai perbandingan, setiap node di cluster Onyx adalah suatu tempat antara $ 1.000 dan $ 1.500. Jadi, untuk dekat harga satu simpul berbasis PC, kita dapat membuat simpul 32 Raspberry Pi cluster! "
Dalam sebuah e-mail, Kiepert menambahkan, "Proyek ini dimulai karena ada satu minggu (Spring break) di mana saya tidak bisa menggunakan Beowulf Cluster Onyx saya telah menggunakan. Onyx klaster turun karena beberapa renovasi pada komputer laboratorium di mana ia berada. Itu membuat saya berpikir. yang saya butuhkan untuk melanjutkan pengujian Ph.D. pekerjaan saya, tetapi jika aku tidak memiliki akses ke Onyx saya tidak punya pilihan.
Sebelumnya, saya telah menghabiskan banyak waktu bermain dengan Raspberry Pis (RPis), dan saya juga telah lama pengguna Linux ( Fedora dan Mint terutama). Selain itu, dalam penelitian laboratorium tempat saya bekerja, kami menggunakan RPis sebagai server untuk sistem custom-built kami nirkabel sensor jaringan, data sensor up-link ke database pusat kami. Jadi, proyek ini memungkinkan saya untuk mengambil pengalaman saya sebelumnya dengan cluster dan RPis ke tingkat lain, dan itu memberi saya beberapa pilihan untuk melanjutkan disertasi pekerjaan saya. Satu hal yang pasti adalah pasti menambah sesuatu untuk pengalaman ketika Anda bisa menggunakan cluster Anda dibangun. "
Untuk itu mini-superkomputer, Kiepert memilih untuk menggunakan Arch Linux . Dia menjelaskan, "Arch Linux ... mengambil pendekatan minimalis. Gambar kecil di ~ 150MB. Ini sepatu di sekitar 10 detik. Citra instalasi tidak ada ekstra yang disertakan. Instalasi default menyediakan tulang telanjang, lingkungan minimal, bahwa sepatu ke command line interface (CLI) dengan dukungan jaringan. Keindahan dari pendekatan ini adalah bahwa Anda bisa mulai dengan terbersih, pemasangan tercepat dan hanya menambah hal yang Anda butuhkan untuk aplikasi Anda. downside adalah Anda harus bersedia untuk menyeberang melalui pembelajaran proses yang berbeda, tapi elegan, pendekatan untuk Linux. "
Tentu saja, klaster RPI nya tidak ideal. Kiepert mengakui, "proposisi nilai keseluruhan cukup baik, terutama jika program pengembangan klaster difokuskan pada komputasi terdistribusi daripada pemrosesan paralel. Artinya, jika program-program yang dikembangkan untuk cluster didistribusikan di alam, tetapi tidak sangat CPU intensif. Hitung aplikasi-intensif akan perlu mencari di tempat lain, karena hanya ada tidak cukup 'daya kuda' tersedia untuk membuat RPI pilihan sangat berguna untuk cluster komputasi. "
Dalam percakapan e-mail kami, Kiepert menambahkan bahwa, "Mungkin masalah yang paling mengganggu saya punya [dengan menyiapkan cluster] adalah korupsi SD-card. Awalnya, aku punya banyak korupsi file sistem ketika saya dimatikan cluster (baik menggunakan: shutdown-h now) dan mencoba untuk memulai lagi ini tampaknya menjadi masalah yang diketahui dengan RPI bahwa Anda lebih mungkin mengalami ketika Anda overclock Hal yang aneh adalah itu hanya terjadi pada node slave, bukan.. Master. [Node master adalah Samsung Chromebook Seri 3 dengan dual-core ARM Cortex-A15 1.7GHz prosesor.]
Akhirnya, saya menemukan bahwa jika saya hanya secara manual un-mount saham NFS sebelum powering down masalah tampaknya harus dikurangi. Sebagai bagian dari pengembangan saya membuat script untuk menulis gambar SD-card ketika re-imaging diperlukan. Aku hanya memberikan nama host dan alamat IP, dan script melakukan sisanya. Hal ini sangat menyederhanakan re-imaging, terutama saat pertama kali saya harus menulis semua 32 dari mereka sementara menempatkan gambar awal pada kartu! "
Pada akhir hari, Kiepert memiliki murah, superkomputer bekerja, meskipun salah satu yang masih menggunakan "pita listrik untuk menahan para fans pada kasus ini!" Jadi sekarang untuk pertanyaan 64-bit: "Seberapa cepat berjalan?"
Kiepert berlari High Performance Linpack (HPL) , superkomputer patokan standar pada komputer buatan dan menemukan bahwa RPiCluster dengan yang 32 Broadcom BCM2708 ARM11 prosesor 1GHz dan berjalan adalah 14.6GB RAM digunakan berubah dalam kinerja puncak HPL dari 10,13 GFLOPS . Itu tidak akan mendapatkan klaster ini ke dalam daftar TOP500 superkomputer , tetapi sebagai Kiepert diamati, "pertama Cray-2 superkomputer pada tahun 1985 1,9 GFLOPS. Bagaimana waktu telah berubah!"