Com fer un superordinador Raspberry Pi !: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Per si mateix, el Raspberry Pi no compta amb especificacions impressionants. Però amb el preu barat de la brutícia, comprar-ne diversos i connectar-los per utilitzar-los són una potència de processament combinada que pot convertir-se en un ordinador decent i de baix cost. Hi ha hagut diverses plataformes impressionants que connecten dotzenes de Pi's junts. Així, doncs, en aquest instructiu, explorem com funciona la tecnologia darrere de la informàtica en clúster i fem el nostre propi Bramble Pi.

Pas 1: mireu la versió del vídeo

També he fet una versió de vídeo en dues parts d’aquest mateix projecte. Per tant, si no en sou cap per llegir, retrocedeu i mireu els vídeos. Tingueu en compte que la versió del vídeo utilitza Raspbian Wheezy. Tot i això, les instruccions següents són per a Raspbian Distro actual, que és Jessie en el moment que escric això.

Pas 2: què necessitareu

Per seguir aquest projecte, aquí teniu les parts que haureu d’adquirir

Això és el que necessiteu:

1. 2 o més Raspberry Pi
2. Targetes SD per a cada Pi
3. Cables d'alimentació per a cada Pi
4. Hub USB alimentat (opcional)
5. Cables de xarxa
6. Un hub o un router

COST TOTAL: ~ 100,00 $

Pas 3: Instal·lació i configuració de Raspbian

Un cop tingueu totes les parts, el següent pas és descarregar i configurar Raspbian OS en un dels Raspberry Pi. Aquest serà el vostre mestre Pi. Aquests són els passos següents:

1. Descarregueu la imatge Raspbian des d’aquí.

2. Graveu la imatge Raspbian a cada targeta SD que tingueu per a cada Raspberry Pi.

   1. Si teniu Windows, podeu seguir aquestes instruccions.
   2. Si teniu un Mac, podeu seguir aquestes instruccions.
3. Un cop la imatge s'hagi gravat a la targeta SD, poseu-la a cadascun dels Raspberry Pi i arrenceu-la.

4. En iniciar-se primer, hauríeu de veure l’escriptori Rasbperry Pi. Feu clic a la icona de menú a l'extrem superior esquerre i aneu a Preferències> Configuració de Raspberry Pi. Aquí teniu les opcions que haurem de configurar

   1. Amplieu el sistema de fitxers Si és necessari.
   2. Canvieu el nom de l'amfitrió a Pi01
   3. Canvieu l’opció d’arrencada a CLI (Command Line Interface), ja que realment no farem servir la interfície d’escriptori.
   4. Feu clic a la pestanya "Interfícies" i assegureu-vos que SSH estigui activat.
   5. Feu clic a la pestanya "Overclock" i trieu "Turbo".
   6. Canvieu la memòria GPU a 16 MB.
   7. Feu clic a la pestanya "Localització" i configureu el disseny del teclat perquè coincideixi amb el dels vostres països.
   8. Acabeu la configuració i reinicieu el Pi.

Pas 4: Instal·lació de MPICH

Encara utilitzant només el Pi com a mestre, ara hem d’instal·lar el programari principal que ens permetrà utilitzar la potència de processament de tots els Pi de la nostra xarxa. Aquest programari es diu MPICH, que és una interfície de pas de missatges. Això és el que heu de fer per instal·lar-lo:

sudo apt-get update

mkdir mpich2

cd ~ / mpich2

wget

tar xfz mpich-3.1.tar.gz

sudo mkdir / home / rpimpi /

sudo mkdir / home / rpimpi / mpi-install

mkdir / home / pi / mpi-build

cd / home / pi / mpi-build

sudo apt-get install gfortran

sudo /home/pi/mpich2/mpich-3.1/configure -prefix = / home / rpimpi / mpi-install

sudo make

sudo make install

nano.bashrc

PATH = $ PATH: / home / rpimpi / mpi-install / bin

sudo reiniciar

mpiexec -n 1 nom d'amfitrió

Aquestes ordres descarregaran i instal·laran MPICH, a més d'afegir-les com a camí d'accés al fitxer d'arrencada de BASHRC. L'última ordre executa una prova per veure si funciona. Si l'última ordre retorna "Pi01", ho heu fet tot amb èxit.

Pas 5: Instal·lació de MPI4PY

Tal com és, MPICH pot executar programes C i Fortran. Però com que el Raspberry Pi té l’entorn de codificació Python preinstal·lat, el més senzill seria instal·lar un intèrpret Python a MPI. Aquí teniu les ordres per fer-ho:

sudo aptitude install python-dev

wget

tar -zxf mpi4py-1.3.1

cd mpi4py-1.3.1

compilació de python setup.py

instal·lar python setup.py

exporta PYTHONPATH = / home / pi / mpi4py-1.3.1

mpiexec -n 5 python demo / helloworld.py

Aquesta última ordre hauria de retornar cinc respostes. Cadascun és un procés diferent a Pi01 que executa el programa python "Hello World" que acabem de fer.

Pas 6: Còpia de la imatge

Ara que hem configurat amb èxit el nostre mestre Pi, hem de copiar la imatge de la targeta SD del Pi a la resta de Pi. A continuació s’explica com podeu fer-ho al Windows:

1. Traieu la targeta SD mestra del Pi i inseriu-la a l'ordinador.
2. Amb Win32DiskImager, utilitzeu el botó "Llegir" per desar el contingut de la targeta SD a l'ordinador.
3. Expulseu la targeta SD mestra i introduïu una targeta SD per a un dels altres Pi. A continuació, utilitzeu l'opció "Escriu" de Win32DiskImager per escriure la imatge que hem desat a la nova targeta SD.
4. Repetiu el pas 3 fins que tingueu la imatge mestra escrita a totes les targetes SD.

Pas 7: Configuració de la resta de gerds Pi

Ara que tenim totes les targetes SD preparades, torneu a inserir la targeta SD principal al Master Pi, connecteu-la a un enrutador i arrenceu-la. A continuació, per a la resta de Raspberry Pi, inseriu targetes SD a totes, connecteu-les al mateix router que el vostre Master Pi i, a continuació, arrenceu-les totes. Cap dels components secundaris necessita tenir teclats, ratolins o monitors.

Un cop tots els Pi estiguin engegats, mitjançant el nostre Master Pi, hauríem de poder obtenir les adreces IP de cada Pi a la xarxa. A continuació s’explica:

1. Primer instal·leu NMAP

   sudo apt-get update

   sudo apt-get install nmap

2. A continuació, obteniu la IP actual del mestre Pi

   ifconfig

3. Ara podeu escanejar la vostra subxarxa d’encaminadors per buscar les altres adreces IP Pi

   sudo nmap -sn 192.168.1. *

Copieu totes les adreces IP que pertanyen a la resta de Raspberry Pi a la xarxa. A continuació, podrem utilitzar aquestes IP per connectar-nos a cadascun dels altres Pi mitjançant SSH. El que hem de fer primer és canviar el nom de cadascun dels Pi secundaris a un nom de xarxa únic. Ara mateix, tots estan configurats per Pi01. Suposant que una de les adreces IP del Pi secundari és 192.168.0.3, aquí us expliquem com podeu connectar-vos-hi i canviar-ne el nom:

1. Establir una connexió SSH

   ssh [email protected]

2. Executeu raspi-config

   sudo raspi-config

3. A la interfície, desplaceu-vos cap avall fins a l'opció Avançada i, a continuació, trieu Nom d'amfitrió.
4. Per al nom d'amfitrió, canvieu Pi01 al següent número seqüencial, que és Pi02.

5. A continuació, sortiu de la sessió SSH

   sortir

Voleu repetir aquests passos per a cadascun dels altres Pi de la xarxa que els canviarà de nom a Pi03, Pi04, etc.

Al vostre mestre Pi, voleu crear un fitxer de text nou anomenat "fitxer màquina"

nanofitxer de màquina

I en ella, voleu escriure cadascuna de les adreces IP del Pi (inclosa l'adreça IP principal) en una nova línia i desar el fitxer.

En aquest punt, podríem executar un fitxer de prova mitjançant

mpiexec -f fitxer màquina -n 4 nom d'amfitrió

però s'errorà dient que hi ha hagut un "error de verificació de la clau de l'amfitrió". Per tant, en el següent pas, solucionem-ho.

Pas 8: verificació de les claus d'amfitrió

Per solucionar-ho de manera que la comunicació amb cada Pi no comporti un error de verificació de la clau de l’amfitrió, hem de crear i canviar claus per a cadascun dels nostres Raspberry Pi. Aquesta part pot complicar-se lleugerament, però espero que pugueu quedar-vos amb mi.

1. Al Master Pi, a la carpeta inicial predeterminada, creeu una clau nova.

   cd ~

   ssh-keygen

2. Aneu a la carpeta ssh i copieu el fitxer de claus a un fitxer nou anomenat "pi01"

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi01

3. A continuació, voleu connectar-vos mitjançant SSH a Pi02 i repetir els mateixos passos per crear un fitxer de clau Pi02

   ssh [email protected]

   ssh-keygen

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi02

4. Abans de sortir de Pi02, hem de copiar-hi el fitxer de clau Pi01 i autoritzar-lo.

   scp 192.168.1.2:/home/pi/.ssh/pi01.

   cat pi01 >> claus_autoritzades

   sortir

5. Un cop fet Pi02, repetiu tots aquests passos per a Pi03

   ssh [email protected]

   ssh-keygen

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi03

   scp 192.168.1.2:/home/pi/.ssh/pi01.

   cat pi01 >> claus_autoritzades

   sortir

6. Repetiu l'últim pas per a la resta de Pi que teniu a la vostra xarxa.

7. Després de generar claus per a cadascun dels Pi, sortiu de nou al vostre Mestre Pi i copieu totes les claus generades a cadascun dels Pi.

   cp 192.168.1.3:/home/pi/.ssh/pi02

   cat pi02 >> claus_autoritzades

   cp 192.168.1.4:/home/pi/.ssh/pi03

   cat pi03 >> claus_autoritzades

   cp 192.168.1.5:/home/pi/.ssh/pi02

   cat pi04 >> claus_autoritzades

8. (repeteix per a tants Pi's a la teva xarxa)

Pas 9: executar un programa al vostre superordinador

Ara s’hauria de configurar tot. Mentre estigueu al vostre Master Pi, proveu d'executar aquest fitxer de màquina de nou:

cd ~

mpiexec -f fitxer màquina -n 4 nom d'amfitrió

Si tot s'ha fet correctament, hauria de retornar les adreces IP de tots els vostres Raspberry Pi. Ara que hem provat amb èxit el nostre superordinador, permetem executar-hi un programa Python:

1. Descarregueu i descomprimiu el meu script de prova de contrasenya de Python de prova.

   wget

   tar -zxf python_test.tar.gz

2. Editeu el hash de contrasenya per a un que vulgueu trencar.

   nano python_test / md5_attack.py

3. Copieu el fitxer Python a tots els vostres Pi.

   scp -r python_test 192.168.1.3:/home/pi

   scp -r python_test 192.168.1.4:/home/pi

   scp -r python_test 192.168.1.5:/home/pi

4. (repetir per a tots els Pi restants)

5. Executeu l'script python.

   mpiexec -f machinefile -n 5 python python_test / md5_attack.py

L'escriptura s'executarà mitjançant la potència de processament de tots els Pi de la vostra xarxa. No dubteu a provar-lo amb el vostre propi script Python.

Tercer premi del concurs de gerds Pi 2016