Jak vyrobit superpočítač Raspberry Pi!: 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Raspberry Pi samo o sobě se nemůže pochlubit působivými specifikacemi. Ale při nízké ceně za špínu by nákup několika z nich a jejich připojení k použití kombinovaného výpočetního výkonu mohlo potenciálně vytvořit slušný a levný počítač. Bylo postaveno několik působivých souprav, které spojují desítky Pí dohromady. Pojďme tedy v tomto instruktážním programu prozkoumat, jak technologie stojí za klastrovým výpočtem a vytvořit si vlastní Bramble Pi!

Krok 1: Sledujte verzi videa

Také jsem vytvořil dvoudílnou video verzi tohoto úplně stejného projektu. Pokud tedy nejste čtenáři, vraťte se a sledujte videa! Upozorňujeme, že video verze používá Raspbian Wheezy. Níže uvedené pokyny však platí pro aktuální Raspbian Distro, což je Jessie v době, kdy toto píši.

Krok 2: Co budete potřebovat

Chcete -li pokračovat v tomto projektu, zde jsou díly, které budete muset získat

Co budete potřebovat:

1. 2 a více Raspberry Pi
2. SD karty pro každý Pi
3. Napájecí kabely pro každý Pi
4. Napájený rozbočovač USB (volitelně)
5. Síťové kabely
6. Hub nebo router

CELKOVÁ CENA: ~ 100,00 $

Krok 3: Instalace a konfigurace Raspbian

Jakmile budete mít všechny součásti, dalším krokem je stažení a konfigurace operačního systému Raspbian na jednom z Raspberry Pi. Toto bude váš hlavní Pi. Zde jsou kroky:

1. Stáhněte si obrázek Raspbian odtud.

2. Vypálte obraz Raspbian na každou SD kartu, kterou máte pro každé Raspberry Pi.

   1. Pokud máte Windows, můžete postupovat podle těchto pokynů.
   2. Pokud máte počítač Mac, můžete postupovat podle těchto pokynů.
3. Jakmile je obrázek vypálen na vaši SD kartu, vložte jej do každého z Raspberry Pi a spusťte jej.

4. Při prvním spuštění byste měli vidět Rasbperry Pi Desktop. Klikněte na ikonu nabídky v horním levém rohu a přejděte na Předvolby> Konfigurace Raspberry Pi. Zde jsou možnosti, které musíme nakonfigurovat

   1. V případě potřeby rozbalte systém souborů.
   2. Změňte název hostitele na Pi01
   3. Změňte možnost spouštění na CLI (rozhraní příkazového řádku), protože ve skutečnosti nebudeme používat rozhraní plochy.
   4. Klepněte na kartu „Rozhraní“a ujistěte se, že je povoleno SSH.
   5. Klikněte na kartu „Přetaktování“a vyberte „Turbo“.
   6. Změňte paměť GPU na 16 MB.
   7. Klikněte na kartu „Lokalizace“a nastavte rozložení klávesnice tak, aby odpovídalo vašim zemím.
   8. Dokončete konfiguraci a restartujte Pi.

Krok 4: Instalace MPICH

Stále používáme pouze jeden Pi jako hlavní, nyní musíme nainstalovat primární software, který nám umožní využít výpočetní výkon všech Pi v naší síti. Tento software se nazývá MPICH, což je rozhraní pro předávání zpráv. Chcete -li jej nainstalovat, postupujte takto:

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 provést instalaci

nano.bashrc

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

sudo restart

mpiexec -n 1 název hostitele

Tyto příkazy stáhnou a nainstalují MPICH a také jej přidají jako cestu ke spouštěcímu souboru BASHRC. Poslední příkaz spustí test, aby zjistil, zda funguje. Pokud poslední příkaz vrátí „Pi01“, pak jste vše úspěšně provedli.

Krok 5: Instalace MPI4PY

Jak to je, MPICH může spouštět programy C a Fortran. Ale protože Raspberry Pi má předinstalované kódovací prostředí Python, bylo by nejjednodušší nainstalovat tlumočník Python na MPI. Zde jsou příkazy, jak to udělat:

sudo aptitude install python-dev

wget

tar -zxf mpi4py -1.3.1

cd mpi4py-1.3.1

python setup.py build

instalace python setup.py

export PYTHONPATH =/home/pi/mpi4py-1.3.1

mpiexec -n 5 python demo/helloworld.py

Ten poslední příkaz by měl vrátit pět odpovědí. Každý z nich je jiný proces na Pi01 se spuštěným pythonovým programem „Hello World“, který jsme právě vytvořili.

Krok 6: Kopírování obrázku

Nyní, když jsme úspěšně nakonfigurovali náš hlavní Pi, musíme zkopírovat obraz této SD karty SD do všech ostatních Pi. V systému Windows to můžete provést takto:

1. Vyjměte hlavní kartu SD z počítače Pi a vložte ji do počítače.
2. Pomocí Win32DiskImager uložte obsah karty SD do počítače pomocí tlačítka „Přečíst“.
3. Vysuňte hlavní kartu SD a vložte kartu SD pro jeden z ostatních Pi. Poté pomocí možnosti „Zápis“Win32DiskImager zapište obrázek, který jsme uložili, na novou kartu SD.
4. Opakujte krok 3, dokud nebudete mít hlavní obraz zapsán na všechny karty SD.

Krok 7: Konfigurace zbývajících Raspberry Pi

Nyní, když máme připraveny všechny karty SD, vložte kartu Master SD zpět do Master Pi, připojte ji ke směrovači a restartujte. Poté u zbývajících Raspberry Pi vložte karty SD do všech, připojte je ke stejnému routeru jako váš Master Pi a poté je všechny spusťte. Žádná ze sekundárních Pi nepotřebuje mít klávesnice, myši nebo monitory.

Jakmile budou všechna PI zapnuta, pomocí našeho Master Pi bychom měli být schopni získat IP adresy každého Pi v síti. Zde je postup:

1. Nejprve nainstalujte NMAP

   sudo apt-get update

   sudo apt-get install nmap

2. Poté získejte aktuální IP pro hlavní Pi

   ifconfig

3. Nyní můžete v podsíti routeru vyhledat další IP adresy Pi

   sudo nmap -sn 192.168.1.*

Zkopírujte všechny IP adresy, které se týkají ostatních Raspberry Pi v síti. Poté budeme moci tyto IP použít k připojení ke každému z ostatních Pi pomocí SSH. Nejprve musíme přejmenovat každé ze sekundárních Pi na jedinečný název sítě. Právě teď jsou všechny nastaveny na Pi01. Za předpokladu, že jedna ze sekundárních IP adres Pi je 192.168.0.3, můžete se k ní připojit a změnit její název:

1. Navažte připojení SSH

   ssh [email protected]

2. Spusťte raspi-config

   sudo raspi-config

3. V rozhraní přejděte dolů na možnost Upřesnit a poté vyberte Název hostitele.
4. Pro název hostitele změňte Pi01 na další pořadové číslo, což je Pi02.

5. Poté ukončete relaci SSH

   výstup

Chcete -li tyto kroky zopakovat pro všechny ostatní Pi v síti, přejmenujte je na Pi03, Pi04 atd.

Na svém hlavním Pi chcete vytvořit nový textový soubor s názvem „strojový soubor“

nano strojový soubor

A v něm chcete zadat každou z IP adres Pi (včetně hlavní IP adresy) na nový řádek a poté soubor uložit.

V tomto okamžiku bychom mohli spustit testovací soubor pomocí

mpiexec -f strojový soubor -n 4 název hostitele

ale zobrazí se chyba, že došlo k „selhání ověření klíče hostitele“. V dalším kroku to tedy napravíme.

Krok 8: Ověření klíčů hostitele

Abychom to opravili tak, aby komunikace s každým Pi nevedla k selhání ověření klíče hostitele, musíme pro každý z našich Raspberry Pi vytvořit a vyměnit klíče. Tato část se může trochu komplikovat, ale doufejme, že se mnou můžete zůstat.

1. Na Master Pi ve výchozí domovské složce vytvořte nový klíč.

   cd ~

   ssh-keygen

2. Přejděte do složky ssh a zkopírujte soubor klíče do nového souboru s názvem „pi01“

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi01

3. Dále se chcete připojit přes SSH k Pi02 a opakováním stejných kroků vytvořte klíčový soubor Pi02

   ssh [email protected]

   ssh-keygen

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi02

4. Před odchodem z Pi02 do něj musíme zkopírovat klíčový soubor Pi01 a autorizovat jej.

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

   cat pi01 >> authorized_keys

   výstup

5. Po dokončení Pi02 zopakujte všechny tyto kroky pro Pi03

   ssh [email protected]

   ssh-keygen

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi03

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

   cat pi01 >> authorized_keys

   výstup

6. Opakujte poslední krok pro zbývající Pi, které máte ve své síti.

7. Po vygenerování klíčů pro každý Pi přejděte zpět na Master Pi a zkopírujte všechny klíče generované na každém Pi.

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

   kočka pi02 >> autorizované_klíče

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

   cat pi03 >> authorized_keys

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

   cat pi04 >> authorized_keys

8. (opakujte pro tolik Pi ve vaší síti)

Krok 9: Spuštění programu na vašem superpočítači

Nyní by mělo být vše nastaveno. Zatímco jste na svém Master Pi, zkuste znovu spustit tento strojový soubor:

cd ~

mpiexec -f strojový soubor -n 4 název hostitele

Pokud bylo vše provedeno správně, mělo by to vrátit IP adresy všech vašich Raspberry Pi. Nyní, když jsme úspěšně vyzkoušeli náš superpočítač, spustíme na něm program python:

1. Stáhněte si a rozbalte můj testovací skript pro prolomení hesla v Pythonu.

   wget

   tar -zxf python_test.tar.gz

2. Upravte hash hesla na takový, který byste chtěli prolomit.

   nano python_test/md5_attack.py

3. Zkopírujte soubor Pythonu do všech vašich 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. (opakujte pro všechny zbývající Pi)

5. Spusťte skript pythonu.

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

Skript poběží s využitím výpočetního výkonu všech Pi ve vaší síti! Neváhejte a vyzkoušejte si to pomocí vlastního python skriptu!

Třetí cena v soutěži Raspberry Pi Contest 2016