Turing Pi — klasterplaat self-hostitud rakenduste ja teenuste jaoks.

Turing Pi on lahendus ise-hostitud rakenduste jaoks, mis põhineb andmekeskuse rack-riiulite printsiibil, kuid kompaktse emaplaadina. Lahendus keskendub kohaliku taristu loomisele kohalike rakenduste ja teenuste arendamiseks ja hostimiseks. Ühesõnaga, see on nagu AWS EC2, ainult edge'i jaoks.

Meie väike arendajate meeskond otsustas luua lahenduse bare-metal klastrite loomiseks edge'is ja nimetasime projekti Turing Pi. Toode sai alguse lihtsalt ideest, kuid nüüd on seda tellinud arendusosakonnad Red Hatist, Rancherist (SUSE), Toyota Connectedist, Sony'st, Electroluxist, Facebookist ja arendajate ring on kasvanud pea 10 000-ni.

Kuid kõik algas avastamisest.

Toote avastus

Kord avastasin endale, et me ei loo midagi uut. Kõik asjad, mis selles maailmas eksisteerivad, on avastatud. Me avame, et teatud osad saab koos kombineerida, saadud tooted saavad uusi omadusi või avame seadusi ja seejärel kombineerime uuesti. Mitte midagi ei saa välja mõelda, vaid avastada uuringute käigus. Minu arvates on leiutus pidevate vaatlemiste, katsete ja teadmiste kombinatsiooni tulemus.

Viimase kümne aasta jooksul olen ma jälginud, kuidas homelabi liikumine (ressursid subreddit), iseteenindamine (ressursid subreddit ja awesome-selfhosted), ühetahvelarvutid, huvi Raspberry Pi sarnaste ühetahvelarvutite konteinerite käivitamise vastu on kasvanud ning tekib liikumine klastrite kogumiseks ühetahvelarvutitest. Aja jooksul on sinna suundumas ka Kubernetes. Juba on ilmavalgust näinud selle kerge versioon k3s, mis on suunatud Edge/Iot'ile. Suurel kiirkõrge toidurestorani kett Chick-fil-A on üks esimesi maailmas, kes paigaldab oma köökidesse Kubernetes klastrid kubectl tee mulle võileib.

Näen seda nagu lumepalli, kus üks tehnoloogia ümbritseb teist, luues keerukama süsteemi. Samal ajal ei ole seal mingit kaost, rohkem meenutab see tehnoloogiate fraktaali. Ühel keerulisel hetkel oma elus märkasin klastrite väärtust, mis on kogutud ühetahvelarvutitest hobiarendajate poolt, ja hakkasin töötama klastriplaadi loomise kallal.

Täna on meie klastriplaat väga lihtne ja peamiselt suunatud neile, kes armastavad cloud native tehnoloogiaid, uute asjade õppimist ja katsetamist.

Ehitusplokid (Building Blocks)

Nii, mis see lahendus endast kujutab, mis on selle tuum? Tuum on pakkuda ehituskomplekti, ehitusplokke (Building Blocks), millest saab koguda edge-infrastruktuuri odavamalt kui klassikalistel serveritel, mobiilne, ilma mahukate metallkastideta, mitte nõudlik eritingimuste osas nagu serveriruumi, energiatõhus, standardiseeritud moodulite osas ja kiire laienemise võimalusega kümnete ja sadade arvutusüksuste (protsessorite) peale.

Klastriplaat (Clusterboard)

Mini ITX plaat ühendab mitmeid arvutusmooduleid plaadi peal oleva võrgu abil, pakkudes perifeerseid liideseid ja kontrolli moodulite üle.

Arvutusmoodul (Compute Module)

Plaat SO-DIMM vormifaktoriga, mis sisaldab protsessorit ja operatiivmälu, valikuline flash-mälu operatsioonisüsteemi salvestamiseks.

Üks kavandatav konfiguratsioon versioonist Turing V2

Kombineerides klastriplaadi ja arvutusmoodulid, on lihtne luua infrastruktuuri, näiteks 20+ protsessoriga (näited allpool), mis on vaikne ja madala energiatarbimisega. Klastriplaat ise suurendab kasutatava mahu tõhusust. Näited klastritest võrdlemiseks

SBC põhine*

24 CPU-d
Autor Afkham Azeez

Turing Pi põhine

21 CPU-d
Timur Gilmullin th3st0rmtr00p3r

* SBC — Single Board Computer

Rancher Labs'i kaasasutajana ja k3s autorina see lähenemine ei jätnud talled ükskõikseks

Edasi räägime detailsemalt komponentidest.

Arvutusmoodul (Compute Module)

Kontseptsiooni testimiseks valisime Raspberry Pi Compute Module, mis on ideaalne konfiguratsioon alustamiseks. RPi kogukond on aktiivne, tarkvaraga ei ole probleeme, moodul ise on SO-DIMM formaadis (6 x 3 cm), taskukohane, sisaldab 4- tuumalist CPU-d, 1 GB RAM-i ja valikuliselt 8, 16 või 32 GB flash-mälu OS-i ja teiste süsteemsete vajaduste jaoks. Sarnast vormifaktorit kasutatakse sageli tööstuslikes IoT lahendustes.

Raspberry Pi 1/3/3+ Compute Module

Kuid CM3 mudelil on ka tõsised piirangud — maks. 1 GB RAM ja Ethernet USB HUB kaudu maksimumkiirus kuni 100 Mbps. Seetõttu toetab Turingi teine versioon Raspberry Pi 4, mis võimaldab kuni 8 GB RAM-i. Allpool on näidis Nvidia Jetson moodulitest kiirendatud arvutusülesannete jaoks. Teises versioonis võib neid toetada, kui lahendame mõned tehnilised probleemid, siis saame mooduleid omavahel kombineerida.

Nvidia Jetson Compute Module'id

Moodulite sees peitub kõige olulisem võimalus, mis esmapilgul ei pruugi olla ilmne. Võimalus luua teisi mooduleid sarnases vormitegijas erineva CPU, RAM ja eMMC komplektiga, et täita eri tüüpi ülesandeid alates üldarvutamisest kuni intensiivsete masinõppe arvutusteni. See on väga sarnane AWS EC2 instantsidega, kuid ainult servas (edge). Samal ajal jääb klastriplokk muutumatuks või minorsete muudatustega.

Klastriplaat (Clusterboard)

Seda võib veel nimetada emaplaadiks või põhikettaks, mis on piisavalt uus suund ja tootjaid sarnaste lahenduste jaoks on tänapäeval veel vähe ning need on kõik endiselt algusjärgus. Nende hulgas on Pine64, MiniNodes, Clover Pi, Bitscope Blade, PicoCluster (SBC klastrid). Klastri plaat ühendab moodulid võrgu kaudu, tagab toite ja pakub klastrihalduse bussi (Cluster Management Bus), vähemalt oleme selle bussi otsustanud lisada ja see tundub olevat toimiv.

Esikülg

Tagasi

Tagaline ribalaius 12 Gbps
SD pesad moodulitele, millel ei ole eMMC-d, näiteks saab hoida paar moodulit SD jaoks, et kiirkäigud andmelnodesse oleksid kergemad.

Klastri plaadi aluseks on switch mikrokiip, mis tagab moodulite võrguühenduse ja juurdepääsu välisele võrgule. Praeguses versioonis kasutame unmanaged switch'i, kuna meil ei olnud aega põhjalikuks R&D-ks, kuid teise versiooni jaoks oleme valinud korraliku managed switch'i. On võimalik konfigureerida 'master node' režiimis ruuterina, et jagada võrku plaadile, kui on vajalik kõrgem turvalisuse ja töötajate isolatsiooni tase välisest juurdepääsust. Sel juhul peab ka master nodis olema DHCP server.

Kasutamine

Praegune versioon on eksperimentaalne ning me positsioneerime selle algtaseme lahenduseks, et tutvuda klastritega, töötada tarkvaraga või hüpoteeside testimiseks organisatsioonides, uute ideede leidmiseks, üldiselt selline Lite versioon.

Käivitamiseks soovitame fantastilise Jeff Geerlingi seeriat, kes kirjutas meist Y Combinatoris, ta on bestselleri Ansible for DevOps autor. Ta oli nii inspireeritud, et tegi kuueosalise ülevaate, alates klastreerimise ideest üldiselt kuni praktiliste näideteni tarkvara kasutamisest, Kubernetesest ja millist tarkvara on võimalik installida.

Seeria k3s installimisest klastrisse.

Soovitan üldiselt alustada esimesest, seal räägitakse klastreerimisest ja Kubernetesest kergesti arusaadavas keeles. Ja natuke pilte kogukonnalt.

Mis edasi?

Esiteks, loodan tõeliselt, et see oli huvitav. See on täiesti originaalne sisu, katse tungida kaugemale silmapiirist. Teiseks plaanin kirjutada teise osa Turing V2 projekteerimisest. Kuidas toote otsing toimus, loogilised arutlused, peamiste omaduste otsimine, mis on olulised. Artikkel sisaldab toote visandeid kõige varasemast kuni lõplikuni. Teine artikkel on eriti huvitav tooteomanikele, kes vastutavad toodete ja nende arengu eest ettevõtetes.

Ja tõenäoliselt on seal tõeliselt pikk lugemine.

Allikas: habr.com