Sådan laver du en Raspberry Pi SuperComputer !: 9 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

I sig selv kan Raspberry Pi ikke prale af imponerende specifikationer. Men med snavset billig pris kan det muligvis være en anstændig lavpriscomputer at købe flere af disse og forbinde dem til at bruge. Der har været bygget flere imponerende rigge, der forbinder snesevis af Pi sammen. Så i denne instruktive, lad os undersøge, hvordan teknologien bag cluster computing og lave vores egen Bramble Pi!

Trin 1: Se videoversionen

Jeg har også lavet en todelt videoversion af dette nøjagtig samme projekt. Så hvis du ikke er en til læsning, skal du slappe af og se videoerne! Bemærk, at videoversionen bruger Raspbian Wheezy. Instruktionerne herunder er dog for den nuværende Raspbian Distro, som er Jessie på det tidspunkt, jeg skriver dette.

Trin 2: Hvad du får brug for

For at følge med i dette projekt er her de dele, du skal anskaffe

Her er hvad du skal bruge:

1. 2 eller flere Raspberry Pi’er
2. SD -kort for hver Pi
3. Strømkabler til hver Pi
4. Powered USB Hub (valgfri)
5. Netværkskabler
6. En hub eller en router

I ALT OMKOSTNING: ~ $ 100,00

Trin 3: Installation og konfiguration af Raspbian

Når du har alle delene, er det næste trin at downloade og konfigurere Raspbian OS på en af Raspberry Pi'erne. Dette bliver din mester Pi. Her er trinene:

1. Download Raspbian -billedet herfra.

2. Brænd Raspbian -billedet til hvert SD -kort, du har for hver Raspberry Pi.

   1. Hvis du har Windows, kan du følge disse instruktioner.
   2. Hvis du har en Mac, kan du følge disse instruktioner.
3. Når billedet er brændt til dit SD -kort, skal du lægge det i hver af Raspberry Pi og starte det op.

4. Ved første opstart skulle du se Rasbperry Pi Desktop. Klik på menuikonet i øverste venstre hjørne og gå til Indstillinger> Raspberry Pi -konfiguration. Her er de muligheder, vi skal konfigurere

   1. Udvid filsystemet Hvis det er nødvendigt.
   2. Skift værtsnavn til Pi01
   3. Skift boot -indstillingen til CLI (Command Line Interface), da vi ikke rigtig vil bruge Desktop Interface.
   4. Ur på fanen "Interfaces", og kontroller, at SSH er aktiveret.
   5. Klik på fanen "Overclock" og vælg "Turbo".
   6. Skift GPU -hukommelsen til 16mb.
   7. Klik på fanen "Lokalisering", og indstil dit tastaturlayout til at matche det i dine lande.
   8. Afslut konfigurationen, og genstart din Pi.

Trin 4: Installation af MPICH

Stadig ved kun at bruge den ene Pi som master, er vi nu nødt til at installere den primære software, der vil give os mulighed for at bruge processorkraften for alle Pi'erne på vores netværk. Denne software kaldes MPICH, som er et Message Passing Interface. Her er hvad du skal gøre for at installere det:

sudo apt-get opdatering

mkdir mpich2

cd ~/mpich2

wget

tjære 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 lave

sudo foretag installation

nano.bashrc

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

sudo genstart

mpiexec -n 1 værtsnavn

Disse kommandoer vil downloade og installere MPICH, samt tilføje det som en sti til din BASHRC boot -fil. Den sidste kommando kører en test for at se, om den virker. Hvis den sidste kommando returnerer "Pi01", gjorde du alt med succes.

Trin 5: Installation af MPI4PY

Som det er, kan MPICH køre C- og Fortran -programmer. Men da Raspberry Pi har Python-kodningsmiljøet forudinstalleret, ville det være lettest at installere en Python til MPI-tolk. Her er kommandoerne til at gøre det:

sudo aptitude installer python-dev

wget

tar -zxf mpi4py -1.3.1

cd mpi4py-1.3.1

python setup.py build

python setup.py installation

eksport PYTHONPATH =/home/pi/mpi4py-1.3.1

mpiexec -n 5 python demo/helloworld.py

Den sidste kommando skulle returnere fem svar. Hver enkelt er en anden proces med Pi01, der kører python -programmet "Hello World", som vi lige har lavet.

Trin 6: Kopiering af billedet

Nu hvor vi har konfigureret vores master Pi med succes, skal vi kopiere det Pi's SD -kortbillede til alle de andre Pi'er. Sådan kan du gøre det på Windows:

1. Tag master -SD -kortet ud af Pi, og indsæt det i din computer.
2. Brug Win32DiskImager, brug knappen "Læs" til at gemme indholdet af SD -kortet på din computer.
3. Skub master SD -kortet ud, og isæt et SD -kort til en af de andre Pi'er. Brug derefter Win32DiskImager "Skriv" -indstillingen til at skrive det billede, vi gemte på det nye SD -kort.
4. Gentag trin 3, indtil du har masterbilledet skrevet til alle SD -kortene.

Trin 7: Konfiguration af de resterende Raspberry Pi'er

Nu hvor vi har alle SD -kort klar, skal du indsætte Master SD -kortet tilbage i Master Pi, tilslutte det til en router og starte det op igen. For de resterende Raspberry Pi'er skal du indsætte SD -kort i dem alle, slutte dem til den samme router som din Master Pi, og derefter starte dem alle op. Ingen af de sekundære Pi's behov for at have tastaturer, mus eller skærme.

Når alle Pi'erne er tændt ved hjælp af vores Master Pi, burde vi være i stand til at få IP -adresserne for hver Pi på netværket. Sådan gør du:

1. Installer først NMAP

   sudo apt-get opdatering

   sudo apt-get install nmap

2. Få derefter den aktuelle IP for master Pi

   ifconfig

3. Nu kan du scanne dit routers subnet efter de andre Pi IP -adresser

   sudo nmap -sn 192.168.1.*

Kopiér alle de IP -adresser, der vedrører de andre Raspberry Pi'er på netværket. Vi vil derefter kunne bruge disse IP'er til at oprette forbindelse til hver af de andre Pi'er ved hjælp af SSH. Det, vi først skal gøre, er at omdøbe hver af de sekundære Pi'er til et unikt netværksnavn. Lige nu er de alle indstillet til Pi01. Forudsat at en af de sekundære Pi's IP -adresser er 192.168.0.3, kan du her oprette forbindelse til den og ændre dens navn:

1. Opret en SSH -forbindelse

   ssh [email protected]

2. Kør raspi-config

   sudo raspi-config

3. I grænsefladen skal du rulle ned til Avanceret, og derefter vælge Værtsnavn.
4. For værtsnavnet skal du ændre Pi01 til det næste rækkefølge, som er Pi02.

5. Afslut derefter SSH -sessionen

   Afslut

Du vil gentage disse trin for hver af de andre Pi'er på netværket og omdøbe dem til Pi03, Pi04 osv.

På din master Pi vil du oprette en ny tekstfil kaldet "maskinfil"

nano maskinfil

Og i den vil du skrive hver af Pi's IP -adresser (inklusive Master IP -adressen) på en ny linje og derefter gemme filen.

På dette tidspunkt kunne vi køre en testfil vha

mpiexec -f machinefile -n 4 værtsnavn

men det vil fejle ved at sige, at der var en "host key verification failure". Så lad os rette det i det næste trin.

Trin 8: Bekræftelse af værtsnøgler

For at løse det, så kommunikation med hver Pi ikke resulterer i en fejl i verifikation af en værtsnøgle, skal vi oprette og bytte nøgler til hver af vores Raspberry Pi'er. Denne del kan blive lidt kompliceret, men forhåbentlig kan du blive hos mig.

1. Opret en ny nøgle i Master -mappen i standardmappen.

   cd ~

   ssh-keygen

2. Naviger til ssh -mappen, og kopier nøglefilen til en ny fil kaldet "pi01"

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi01

3. Dernæst vil du oprette forbindelse via SSH til Pi02 og gentage de samme trin for at oprette en Pi02 -keyfile

   ssh [email protected]

   ssh-keygen

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi02

4. Inden vi forlader Pi02, skal vi kopiere Pi01 -keyfilen til den og godkende den.

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

   cat pi01 >> autoriserede_nøgler

   Afslut

5. Når Pi02 er udført, skal du gentage alle disse trin for Pi03

   ssh [email protected]

   ssh-keygen

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi03

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

   cat pi01 >> autoriserede_nøgler

   Afslut

6. Gentag det sidste trin for de resterende Pi'er, som du har på dit netværk.

7. Efter at have genereret nøgler til hver af Pi'erne, skal du gå tilbage til din Master Pi og kopiere alle nøglerne, der er genereret på hver af Pi'erne.

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

   cat pi02 >> autoriserede_nøgler

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

   cat pi03 >> autoriserede_nøgler

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

   cat pi04 >> autoriserede_nøgler

8. (gentag for så mange Pi'er er på dit netværk)

Trin 9: Kørsel af et program på din supercomputer

Nu skulle alt sættes op. Mens du stadig er på din Master Pi, kan du prøve at køre denne maskinfil igen:

cd ~

mpiexec -f machinefile -n 4 værtsnavn

Hvis alt blev udført korrekt, skulle det returnere IP -adresserne på alle dine Raspberry Pi'er. Nu hvor vi med succes har testet vores supercomputer, kan vi køre et python -program på den:

1. Download og udpak mit test Python password -cracking script.

   wget

   tar -zxf python_test.tar.gz

2. Rediger password -hash til en, du gerne vil knække.

   nano python_test/md5_attack.py

3. Kopiér Python -filen til alle dine Pi'er.

   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. (gentag for alle resterende Pi'er)

5. Kør python -scriptet.

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

Scriptet kører ved hjælp af processorkraften for alle Pi'erne på dit netværk! Test den gerne ved hjælp af dit eget python -script!

Tredje pris i Raspberry Pi Contest 2016