Turing Pi - לוח אשכול ליישומים ושירותים שמתארחים בעצמם

Turing Pi הוא פתרון ליישומים שמתארחים בעצמם הבנויים על העיקרון של מתלים במרכז נתונים, רק על לוח אם קומפקטי. הפתרון מתמקד בבניית תשתית מקומית לפיתוח מקומי ואירוח אפליקציות ושירותים. באופן כללי, זה כמו AWS EC2 רק עבור קצה.

אנחנו, צוות קטן של מפתחים, החלטנו ליצור פתרון לבניית אשכולות מתכת חשופה בקצה וקראנו לפרויקט Turing Pi. המוצר התחיל כפרויקט שריטה, אבל עכשיו, כדי לבחון את המושגים שלהם, הוא הוזמן על ידי מחלקות הפיתוח ב-Red Hat, Rancher (SUSE), Toyota Connected, Sony, Electrolux, Facebook, וקהל של מפתחים מתחת ל-10K הוא מגויסים.

אבל הכל התחיל עם הגילוי.

גילוי מוצר

פעם גיליתי שאנחנו לא ממציאים כלום. אנו מגלים את כל הדברים הקיימים בעולם הזה. אנו מגלים שניתן לשלב חלקים מסוימים יחד, להשיג תכונות חדשות של מוצרים, או שאנו מגלים חוקים ואז משלבים אותם שוב. אתה לא יכול להמציא שום דבר, אבל אתה יכול לגלות את זה במהלך המחקר. לדעתי המצאה היא תוצאה של התבוננות מתמדת, ניסוי וחיפוש + שילוב של ידע.

במהלך העשור האחרון, צפיתי בתנועת homelab חובבים צוברת תאוצה (משאב תת), אירוח עצמי (משאבים תת и מדהים-אירוח עצמי), מחשבים עם לוח יחיד, ככל שגדל העניין בהפעלת מכולות במחשבי לוח יחיד כמו Raspberry Pi, ישנה תנועה גוברת להרכיב אשכולות של מחשבים עם לוח יחיד. הרעיון של Kubernetes עובר לשם בהדרגה. הגרסה הקלה שלה, k3s, המתמקדת ב-Edge/IoT, כבר הופיעה. רשת המזון המהיר הגדולה Chick-fil-A היא מהראשונות בעולם לפרוס אשכולות Kubernetes במטבחיה קובקטל תכין לי כריך.

אני רואה את זה ככדור שלג, כשטכנולוגיה אחת עוטפת את השנייה, ויוצרת מערכת מורכבת יותר. יחד עם זאת, אין כאוס, יותר כמו פרקטל מהטכנולוגיה. באחד הרגעים הקשים למדי בחיי עבורי, ראיתי את הערך באשכולות המורכבים ממחשבי לוח יחיד על ידי מפתחים חובבים והתחלתי לעבוד על יצירת לוח אשכולות.

היום לוח האשכולות שלנו פשוט מאוד ומיועד בעיקר למי שאוהב טכנולוגיות מקוריות בענן, לומד דברים חדשים ולהתנסות.

אבני בניין

אז מה הפתרון, מה המהות. העניין הוא לספק קונסטרוקטור, אבני בניין (Building Blocks) שמהם ניתן להרכיב תשתית קצה בזול יותר מאשר בשרתים קלאסיים, נייד ללא קופסאות מתכת מגושמות, לא תובעני לתנאי הפעלה מיוחדים כמו חדרי שרתים, חסכוני באנרגיה, סטנדרטי במונחים של מודולים ועם יכולת קנה מידה מהיר על פני עשרות ומאות צמתי מחשוב (מעבדים).

לוח אשכול

לוח מיני ITX מחבר מספר מודולי מחשוב באמצעות רשת מובנית, מספק ממשקים היקפיים ושליטה על המודולים

מודול מחשוב

לוח בפורמט SO-DIMM המכיל מעבד ו-RAM, אופציונלי זיכרון פלאש לאחסון מערכת ההפעלה

אחת התצורות הצפויות עבור Turing V2

על ידי שילוב של לוח אשכול ומודולי מחשוב, קל ליצור תשתית עבור, למשל, 20+ מעבדים (דוגמאות למטה), שקט ועם צריכת חשמל נמוכה. לוח האשכול עצמו מגביר את היעילות של נפח השימוש. דוגמאות לאשכולות להשוואה

מבוסס SBC*

24 מעבדים
פורסם על ידי Afkham Azeez

מבוסס Turing Pi

21 מעבדים
מחבר th3st0rmtr00p3r

* SBC - מחשב יחיד

המייסד השותף של Rancher Labs והמחבר של k3s לא היה אדיש לגישה זו.

קרא עוד על אבני בניין להלן.

מודול מחשוב

להוכחת הרעיון, בחרנו ב-Raspberry Pi Compute Module - זו התצורה האידיאלית להתחיל איתה. קהילת RPi פעילה, אין בעיות בתוכנה, המודול עצמו הוא בפורמט SO-DIMM (6 x 3 ס"מ), סביר, מכיל מעבד 4 ליבות, 1 GB RAM וזיכרון פלאש אופציונלי של 8, 16 או 32 GB עבור מערכת הפעלה וצרכי ​​מערכת אחרים. גורם צורה זה משמש לעתים קרובות בפתרונות IoT תעשייתיים.

Raspberry Pi 1/3/3+ מודול מחשוב

אבל לדגם ה-CM3 יש גם מגבלות רציניות - מקסימום. 1 GB RAM ו-Ethernet דרך USB HUB במהירות מרבית של עד 100 Mbps. לכן, הגרסה השנייה של Turing תתמוך ב-Raspberry Pi 4 ועד 8 GB של זיכרון RAM לכל מודול. להלן דוגמה של מודולי Nvidia Jetson עבור משימות מחשוב מואץ. אולי הם ייתמכו בגרסה השנייה, אם נפתור כמה בעיות טכניות, נוכל לערבב מודולים.

מודולי מחשוב של Nvidia Jetson

המודולים מכילים את התכונה החשובה ביותר, שאינה ברורה במבט ראשון. היכולת ליצור מודולים אחרים בגורם דומה עם סט שונה של CPU, RAM ו-eMMC, עבור סוגים שונים של משימות ממחשוב כללי ועד מחשוב עתיר למידת מכונה. זה דומה מאוד למופעי AWS EC2, אבל רק עבור Edge. במקרה זה, לוח האשכול נשאר ללא שינוי או עם שינויים קלים.

לוח אשכול

אפשר לקרוא לזה גם לוח אם או לוח בסיס, כיוון די חדש וכיום אין הרבה יצרנים של פתרונות כאלה והם עדיין די ברמת הכניסה, ביניהם Pine64, MiniNodes, Clover Pi, Bitscope Blade, PicoCluster (אשכולות SBC ). לוח האשכולות מחבר את המודולים לרשת, מספק חשמל ומספק אפיק ניהול אשכולות (Cluster Management Bus), לפחות החלטנו להוסיף את האפיק הזה ונראה שהוא השתרש.

חזית

חזור

רוחב פס של מטוס אחורי 12 Gbps
חריצי SD עבור מודולים ללא eMMC, למשל, אתה יכול לשמור כמה מודולים עם SD לגישה מהירה לנתוני הצומת

לוח האשכול מבוסס על שבב מתג כדי להבטיח חיבור רשת של מודולים וגישה לרשת חיצונית. בגרסה הנוכחית אנו משתמשים בבורר לא מנוהל מכיוון לא היה זמן לערוך מו"פ מלא, אבל עבור הגרסה השנייה בחרנו מתג מנוהל טוב. אפשר להגדיר אותו במצב 'מאסטר צומת כנתב' כדי להפיץ את הרשת ללוח; זאת אם נדרשת רמה גבוהה יותר של אבטחה ובידוד של עובדים מגישה חיצונית, ובמקרה זה יש צורך גם לשמור שרת DHCP בצומת הראשי.

בקשה

הגרסה הנוכחית היא ניסיונית ואנו ממקמים אותה כפתרון ברמת הכניסה ללמוד מה זה אשכולות, עבודה עם התוכנה, או כבדיקת השערות בארגונים, חיפוש רעיונות חדשים, באופן כללי, זו גרסת Lite.

כדי להתחיל, אנו ממליצים על סדרה של ג'ף גירלינג הנפלא, שקרא עלינו ב-Y Combinator והוא מחברו של רב המכר Ansible for DevOps. הוא קיבל כל כך השראה שהוא ערך סקירה בת 6 חלקים, החל מהרעיון של אשכולות באופן כללי ועד דוגמאות מעשיות של עבודה עם הלוח, לימוד Kubernetes ואיזה תוכנה ניתן להתקין

סדרה על התקנת k3s על אשכול

באופן כללי, אני ממליץ לצפות מהראשון, שם בכלל על clustering ו-Kubernetes בשפה נגישה. וכמה תמונות מהקהילה

מה הלאה?

קודם כל, אני מאוד מקווה שזה היה מעניין. זהו תוכן מקורי לחלוטין, ניסיון להסתכל מעבר לאופק. שנית, אני מתכנן לכתוב חלק שני על העיצוב של Turing V2. איך התרחש החיפוש אחר המוצר, שיפוטים לוגיים, החיפוש אחר המאפיינים העיקריים החשובים. המאמר יכיל סקיצות מוצר מהמוקדמות ועד הסופיות. המאמר השני יעניין במיוחד מדעני מוצר, האחראים על מוצרים ופיתוחם בחברות.

וסביר להניח שתהיה קריאה ממש ארוכה.

מקור: www.habr.com