Cách tạo ra một siêu máy tính Raspberry Pi!: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Bản thân Raspberry Pi không tự hào về thông số kỹ thuật ấn tượng. Nhưng với mức giá quá rẻ, việc mua một vài chiếc trong số này và kết nối chúng để sử dụng chúng có khả năng kết hợp sức mạnh xử lý có thể tạo ra một chiếc máy tính giá rẻ. Đã có một số giàn khoan ấn tượng được xây dựng kết nối hàng chục Pi với nhau. Vì vậy, trong hướng dẫn này, hãy cùng khám phá cách công nghệ đằng sau điện toán cụm và tạo ra Bramble Pi của riêng chúng tôi!

Bước 1: Xem phiên bản video

Tôi cũng đã thực hiện một phiên bản video hai phần của dự án giống hệt nhau này. Vì vậy, nếu bạn không phải là người thích đọc, hãy quay lại và xem các vids! Xin lưu ý rằng phiên bản video sử dụng Raspbian Wheezy. Tuy nhiên, hướng dẫn bên dưới dành cho Raspbian Distro hiện tại, chính là Jessie tại thời điểm tôi viết bài này.

Bước 2: Những gì bạn sẽ cần

Để theo dõi dự án này, đây là những phần bạn sẽ cần đạt được

Đây là những gì bạn sẽ cần:

1. 2 hoặc nhiều Raspberry Pi’s
2. Thẻ SD cho mỗi Pi
3. Cáp nguồn cho mỗi Pi
4. Hub USB được hỗ trợ (tùy chọn)
5. Cáp mạng
6. Một trung tâm hoặc một bộ định tuyến

TỔNG CHI PHÍ: ~ $ 100,00

Bước 3: Cài đặt và cấu hình Raspbian

Khi bạn đã có tất cả các phần, bước tiếp theo là tải xuống và cấu hình hệ điều hành Raspbian trên một trong những Raspberry Pi. Đây sẽ là chủ nhân Pi của bạn. Đây là các bước:

1. Tải xuống Hình ảnh Raspbian từ đây.

2. Ghi hình ảnh Raspbian vào từng Thẻ SD mà bạn có cho mỗi Raspberry Pi.

   1. Nếu bạn có Windows, bạn có thể làm theo các hướng dẫn sau.
   2. Nếu bạn có máy Mac, bạn có thể làm theo các hướng dẫn sau.
3. Sau khi hình ảnh được ghi vào thẻ SD của bạn, hãy đặt nó vào từng Raspberry Pi và khởi động nó.

4. Khi khởi động lần đầu tiên, bạn sẽ thấy màn hình Rasbperry Pi Desktop. Nhấp vào biểu tượng menu ở góc trên bên trái và đi tới Tùy chọn> Cấu hình Raspberry Pi. Dưới đây là các tùy chọn chúng tôi sẽ cần để định cấu hình

   1. Mở rộng Hệ thống Tệp nếu cần.
   2. Thay đổi tên máy chủ thành Pi01
   3. Thay đổi tùy chọn khởi động thành CLI (Giao diện dòng lệnh), vì chúng tôi sẽ không thực sự sử dụng Giao diện máy tính để bàn.
   4. Đồng hồ trên tab "Giao diện" và đảm bảo rằng SSH được bật.
   5. Nhấp vào tab "Overclock" và chọn "Turbo".
   6. Thay đổi bộ nhớ GPU thành 16mb.
   7. Nhấp vào tab "Bản địa hóa" và đặt bố cục bàn phím của bạn để khớp với bố cục của các quốc gia của bạn.
   8. Hoàn tất cấu hình và khởi động lại Pi của bạn.

Bước 4: Cài đặt MPICH

Vẫn chỉ sử dụng một Pi làm chính, bây giờ chúng ta cần cài đặt phần mềm chính sẽ cho phép chúng ta sử dụng sức mạnh xử lý của tất cả các Pi trên mạng của chúng ta. Phần mềm đó được gọi là MPICH, là một giao diện truyền thông báo. Đây là những gì bạn cần làm để cài đặt nó:

sudo apt-get cập nhật

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 làm

sudo thực hiện cài đặt

nano.bashrc

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

khởi động lại sudo

mpiexec -n 1 tên máy chủ

Các lệnh này sẽ tải xuống và cài đặt MPICH, cũng như thêm nó làm đường dẫn đến tệp khởi động BASHRC của bạn. Lệnh cuối cùng chạy thử nghiệm để xem nó có hoạt động hay không. Nếu lệnh cuối cùng trả về “Pi01”, thì bạn đã làm mọi thứ thành công.

Bước 5: Cài đặt MPI4PY

Như hiện tại, MPICH có thể chạy các chương trình C và Fortran. Nhưng vì Raspberry Pi được cài đặt sẵn môi trường mã hóa Python, nên việc cài đặt trình thông dịch Python sang MPI sẽ dễ dàng nhất. Dưới đây là các lệnh để thực hiện điều đó:

sudo aptitude cài đặt python-dev

wget

tar -zxf mpi4py-1.3.1

cd mpi4py-1.3.1

python setup.py bản dựng

python setup.py cài đặt

xuất PYTHONPATH = / home / pi / mpi4py-1.3.1

mpiexec -n 5 python demo / helloworld.py

Lệnh cuối cùng đó sẽ trả về năm phản hồi. Mỗi một quy trình là một quy trình khác nhau trên Pi01 chạy chương trình python "Hello World" mà chúng tôi vừa thực hiện.

Bước 6: Sao chép hình ảnh

Bây giờ chúng ta đã cấu hình thành công Pi chính của mình, chúng ta cần sao chép hình ảnh thẻ SD của Pi đó sang tất cả các Pi khác. Đây là cách bạn có thể làm điều đó trên Windows:

1. Lấy thẻ SD chính ra khỏi Pi và lắp vào máy tính của bạn.
2. Sử dụng Win32DiskImager, hãy sử dụng nút "Đọc" để lưu nội dung của thẻ SD vào máy tính của bạn.
3. Đẩy thẻ SD chính và lắp thẻ SD cho một trong các Pi khác. Sau đó, sử dụng tùy chọn Win32DiskImager "Write" để ghi hình ảnh chúng tôi đã lưu vào Thẻ SD mới.
4. Lặp lại bước 3 cho đến khi bạn có ảnh chính được ghi vào tất cả các thẻ SD.

Bước 7: Định cấu hình Raspberry Pi còn lại

Bây giờ chúng ta đã chuẩn bị sẵn tất cả các Thẻ SD, hãy lắp lại Thẻ Master SD vào Master Pi, kết nối nó với bộ định tuyến và khởi động sao lưu nó. Sau đó, đối với các Raspberry Pi còn lại, hãy lắp Thẻ SD vào tất cả chúng, kết nối chúng với cùng một bộ định tuyến với Master Pi của bạn, rồi khởi động tất cả chúng. Pi phụ không cần phải có bàn phím, chuột hoặc màn hình.

Khi tất cả các Pi được bật nguồn, sử dụng Master Pi của chúng tôi, chúng ta sẽ có thể lấy địa chỉ IP của mỗi Pi trên mạng. Đây là cách thực hiện:

1. Cài đặt NMAP đầu tiên

   sudo apt-get cập nhật

   sudo apt-get install nmap

2. Sau đó lấy IP hiện tại cho Pi chính

   ifconfig

3. Bây giờ bạn có thể quét mạng con bộ định tuyến của mình để tìm các địa chỉ IP Pi khác

   sudo nmap -sn 192.168.1. *

Sao chép tất cả các địa chỉ IP liên quan đến các Raspberry Pi khác trên mạng. Sau đó, chúng tôi sẽ có thể sử dụng các IP đó để kết nối với từng Pi khác bằng SSH. Điều chúng ta cần làm đầu tiên là đổi tên mỗi Pi phụ thành một tên mạng duy nhất. Hiện tại, tất cả chúng đều được đặt thành Pi01. Giả sử rằng một trong các địa chỉ IP của Pi phụ là 192.168.0.3, đây là cách bạn có thể kết nối với nó và thay đổi tên của nó:

1. Thiết lập kết nối SSH

   ssh [email protected]

2. Chạy raspi-config

   sudo raspi-config

3. Trong giao diện, cuộn xuống tùy chọn Nâng cao, sau đó chọn Tên máy chủ.
4. Đối với tên máy chủ, hãy thay đổi Pi01 thành số tuần tự tiếp theo, đó là Pi02.

5. Sau đó thoát khỏi phiên SSH

   lối ra

Bạn muốn lặp lại các bước đó cho từng Pi khác trên mạng, đổi tên chúng thành Pi03, Pi04, v.v.

Trên Pi chính của bạn, bạn muốn tạo một tệp văn bản mới có tên là "tệp máy"

cấu hình máy nano

Và trong đó, bạn muốn nhập từng địa chỉ IP của Pi (bao gồm cả địa chỉ IP Master) trên một dòng mới và sau đó lưu tệp.

Tại thời điểm này, chúng tôi có thể chạy một tệp thử nghiệm bằng cách sử dụng

mpiexec -f machinefile -n 4 tên máy chủ

nhưng nó sẽ báo lỗi rằng đã xảy ra "lỗi xác minh khóa máy chủ". Vì vậy, trong bước tiếp theo, chúng ta hãy khắc phục điều đó.

Bước 8: Xác minh khóa máy chủ

Để khắc phục sự cố này để việc giao tiếp với mỗi Pi không dẫn đến lỗi xác minh khóa máy chủ, chúng ta cần tạo và hoán đổi các khóa cho mỗi chiếc Raspberry Pi của mình. Phần này có thể hơi phức tạp, nhưng hy vọng bạn có thể ở lại với tôi.

1. Trên Master Pi, trong thư mục chính mặc định, hãy tạo một khóa mới.

   cd ~

   ssh-keygen

2. Điều hướng đến thư mục ssh và sao chép tệp khóa sang tệp mới có tên "pi01"

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi01

3. Tiếp theo, bạn muốn kết nối qua SSH vào Pi02 và lặp lại các bước tương tự để tạo tệp khóa Pi02

   ssh [email protected]

   ssh-keygen

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi02

4. Trước khi thoát khỏi Pi02, chúng ta cần sao chép tệp khóa Pi01 vào nó và cấp quyền cho nó.

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

   cat pi01 >> allow_keys

   lối ra

5. Với Pi02 được thực hiện, hãy lặp lại tất cả các bước đó cho Pi03

   ssh [email protected]

   ssh-keygen

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi03

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

   cat pi01 >> allow_keys

   lối ra

6. Lặp lại bước cuối cùng cho các số Pi còn lại mà bạn có trên mạng của mình.

7. Sau khi tạo khóa cho mỗi số Pi, hãy thoát trở lại Master Pi của bạn và sao chép tất cả các khóa được tạo trên mỗi số Pi.

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

   cat pi02 >> allow_keys

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

   cat pi03 >> allow_keys

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

   cat pi04 >> allow_keys

8. (lặp lại cho càng nhiều số Pi trên mạng của bạn)

Bước 9: Chạy chương trình trên siêu máy tính của bạn

Bây giờ mọi thứ nên được thiết lập. Trong khi vẫn ở trên Master Pi của bạn, hãy thử chạy lại tệp máy này:

cd ~

mpiexec -f machinefile -n 4 tên máy chủ

Nếu mọi thứ được thực hiện chính xác, nó sẽ trả về địa chỉ IP của tất cả Raspberry Pi của bạn. Bây giờ chúng tôi đã thử nghiệm thành công siêu máy tính của mình, hãy chạy một chương trình python trên nó:

1. Tải xuống và giải nén tập lệnh bẻ khóa mật khẩu Python thử nghiệm của tôi.

   wget

   tar -zxf python_test.tar.gz

2. Chỉnh sửa mã băm mật khẩu thành mã băm mà bạn muốn bẻ khóa.

   nano python_test / md5_attack.py

3. Sao chép tệp Python vào tất cả Pi của bạn.

   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. (lặp lại cho tất cả các số Pi còn lại)

5. Chạy tập lệnh python.

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

Tập lệnh sẽ chạy bằng cách sử dụng sức mạnh xử lý của tất cả các Pi trên mạng của bạn! Hãy thử nghiệm nó bằng cách sử dụng tập lệnh python của riêng bạn!

Giải Ba trong Cuộc thi Raspberry Pi 2016