£ 100 से कम के लिए 12 नैनो-फायर 3 नोड्स के साथ एक उच्च-प्रदर्शन क्लस्टर बनाएं (बारह फायर 3 सहित £ 550)

पिछले साल रास्पबेरी पाई 3 पर मेरे पिछले क्लस्टर ने बहुत सारे सार्वजनिक हितों को आकर्षित किया, इसलिए मैं बाजार पर अन्य उत्कृष्ट एकल-बोर्ड कंप्यूटरों पर इसी तरह की परियोजनाएं करने की कोशिश कर रहा हूं। चीन के फ्रेंडलीम ने बहुत उदारता से मुझे अपने नवीनतम 64-बिट एआरएम नैनो-फायर 3 बोर्डों में से 12 भेजे, जिनमें से प्रत्येक में आठ परमाणु एआरएम ए 53 SoC हैं, जो गीगाबिट ईथरनेट के साथ 1.4 गीगाहर्ट्ज पर काम कर रहे हैं।





क्लस्टर का आकार 146.4 (डब्ल्यू) × 151 (एच) × 216 मिमी (डी) और वजन 1.67 किलोग्राम है।

एक क्लस्टर में चलाने के लिए सॉफ्टवेयर?

या ... इसकी आवश्यकता क्यों है ??

क्लस्टर अक्सर संसाधन-गहन कार्यों (चिकित्सा अनुसंधान, मौसम मॉडलिंग, एआई / गहरी शिक्षा, क्रिप्टोक्यूरेंसी खनन) और / या उच्च-उपलब्धता सेवाओं के लिए उपयोग किया जाता है (निरर्थक नोड्स का उपयोग हार्डवेयर विफलताओं के मामले में किया जाता है)। यह क्लस्टर, निश्चित रूप से, आधुनिक सुपर कंप्यूटरों के दृष्टिकोण से धीमा है, लेकिन छोटा पोर्टेबल सिस्टम वितरित सॉफ़्टवेयर को प्रशिक्षण या विकसित करने के लिए आदर्श है, जिसे तब बहुत अधिक शक्तिशाली सिस्टम में स्थानांतरित किया जा सकता है।

खनन और गहन शिक्षा के लिए इस क्लस्टर का मूल्यांकन करने के लिए कई लेख लिखने की मेरी योजना है।

डॉकर झुंड या कुबेरनेट्स एक क्लस्टर के प्रबंधन के लिए शानदार विकल्प लगते हैं, हालांकि मैंने अभी तक उनकी कोशिश नहीं की है।

नैनोपी-फायर 3 बनाम रास्पबेरी पाई 3

NanoPi-Fire3 रास्पबेरी पाई 3 की तुलना में बहुत अधिक उन्नत है प्रदर्शन के मामले में और कार्यों के संदर्भ में, एक छोटे रूप में, एक ही समय में लगभग एक ही कीमत पर:

	NanoPi-Fire3	रास्पबेरी पाई 3 मॉडल बी
SoC	ऑक्टा-कोर ARM A53 S5P6818 @ 1.4 GHz	क्वाड-कोर एआरएम ए 53 BCM2837 @ 1.2 GHz
स्मृति	1 जीबी डीडीआर 3	1 जीबी डीडीआर 2
GPU	माली -400 MP4 500 मेगाहर्ट्ज	ब्रॉडकॉम वीडियोकोर IV 400 मेगाहर्ट्ज
नेटवर्क	1000 एमबीपीएस	100 एमबीपीएस
वाईफ़ाई	नहीं	802.11bgn
ब्लूटूथ	नहीं	4.1 + BLE
भंडारण	माइक्रोएसडी कार्ड	माइक्रोएसडी कार्ड
यूएसबी	1 कनेक्टर 1 माइक्रोयूएसबी	4 कनेक्टर्स
वीडियो	माइक्रो एचडीएमआई 1.4 ए, आरजीबी-एलसीडी	एचडीएमआई, डीएसआई
कैमरा इंटरफेस	DVP	सीएसआई
ऑडियो	नहीं	3.5 मिमी
आकार	75 × 40 मिमी	85 × 56 मिमी
भोजन	1.2 → 3.6 डब्ल्यू 2A मैक्स।, माइक्रोयूएसबी	१.२ → २.१ वाट 2.5A मैक्स।, माइक्रोयूएसबी
संस्करण	Q4 2017	Q1 2016
मूल्य (यूके)	£ 34.30 1	£ 33.59
Fire3 + $ 5 शिपिंग + 20% VAT + 0% आयात शुल्क = £ 34.30 के लिए 1 $ 35

मानक

प्रोसेसर

अधिकांश आधुनिक कंप्यूटरों में मल्टी-कोर प्रोसेसर होते हैं जो एक साथ दो या दो से अधिक कार्य करने में सक्षम होते हैं। यह अलग-अलग अनुप्रयोग हो सकता है (उदाहरण के लिए, एक वेब सर्वर जो तीन वेब पेज और एक डेटाबेस को संसाधित करता है), या एक कार्य को अधिकतम गति के लिए कई थ्रेड में विभाजित किया जाता है (उदाहरण के लिए, एक किरण अनुरेखक, फ़ाइल संपीड़न, आदि)। hpcc पैकेज का यह परीक्षण सभी CPU कोर का उपयोग करता है, प्रभावी रूप से फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशंस में समग्र प्रोसेसर प्रदर्शन का परीक्षण करता है।


लिनपैक टीपीपी v1.4.1 (रैखिक समीकरणों के सॉल्वर)। एमएफएलओपीएस की संख्या (प्रति सेकंड फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशंस के लाखों)

Fire3 बोर्ड में दो कोर हैं, एक उच्च घड़ी आवृत्ति और तेज मेमोरी: परिणामस्वरूप पीआई 3 पर परिणाम 6.6 गुना अधिक है।

60,000 MFLOPS - वर्तमान प्रदर्शन मानकों से बहुत अधिक नहीं, लेकिन 2000 की शुरुआत में 12 Fire3 के इस क्लस्टर को दुनिया के सबसे तेज सुपर कंप्यूटरों के शीर्ष 250 में शामिल किया जाएगा (!)। पांच फायर 3 का एक क्लस्टर समान आकार के पीआई 3 क्लस्टर की तुलना में 8.2 गुना तेज है, जो अतिरिक्त सीपीयू कोर, तेज मेमोरी और नोड्स के बीच डेटा के आदान-प्रदान के लिए बहुत तेज नेटवर्क द्वारा समझाया गया है।

1992 में रिलीज़ हुई 16-कोर क्रे C90 सुपर कंप्यूटर ने 10,780 MFLOPS का निर्माण किया, लेकिन इसकी लागत $ 30.5 मिलियन थी, इसका वजन 10.9 टन था और इसे 495 kW शक्ति की आवश्यकता थी!

अधिकतम परिणामों के लिए एक क्लस्टर स्थापित करना एक पूरी कला है: संकलक का अनुकूलन, गणित पुस्तकालय स्थापित करना, आदि। लेकिन हमने डिफ़ॉल्ट कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते हुए, Ubuntu 16.04.4 में मानक hpcc पैकेज से अनुमान लिया।

ग्राफिक्स

कंप्यूटर ग्राफिक्स में बड़ी मात्रा में डेटा के समानांतर प्रसंस्करण के लिए फायर 3 और पाई 3 दोनों क्वाड-कोर जीपीयू का उपयोग करते हैं। हाल ही में, उनका उपयोग विशेष कंप्यूटिंग के लिए भी किया गया है, जैसे कि क्रिप्टोक्यूरेंसी खनन।


glmark2-es2 2014.03 (OpenGL ES 2.0)। रेटिंग बेहतर है

इस परीक्षण में Fire3 बोर्ड पाई 3 से 7.5 गुना तेज निकला। क्लस्टर परिणाम बस नोड्स की संख्या से कम होते हैं।

सीपीयू की तरह, विभिन्न ड्राइवरों के साथ संकलन करके ग्राफिक्स स्थापित करने के लिए कई विकल्प हैं, आदि। इस परीक्षण में, हमने सिर्फ डिफ़ॉल्ट कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करके Ubuntu 16.04.4 पर मानक glmark2-es2 बाइनरी को चलाया। इसे निम्नलिखित कमांड के साथ लॉन्च किया गया है:

 sudo apt install glmark2-es2 glmark2-es2 --off-screen 

Pi 3 के लिए अप्रचलित OpenGL रेंडर काफी कमज़ोर है, लेकिन अगर आप प्रायोगिक मेसा rpi-config को rpi-config माध्यम से रेंडर करते हैं, तो आपको Fire3 जैसा प्रदर्शन मिलता है।

अधिकांश एकल-बोर्ड एआरएम में अपेक्षाकृत पुराने जीपीयू होते हैं जो नवीनतम प्रमुख स्मार्टफोनों की तुलना में बहुत मामूली प्रदर्शन दिखाते हैं, महंगे हाई-एंड ग्राफिक्स कार्ड और विशाल बिजली आपूर्ति के साथ डेस्कटॉप पीसी का उल्लेख नहीं करना। 2008 से Fire3 तारीखों में माली -400 MP4 GPU, और 2010 से Pi 3 तारीखों में ब्रॉडकॉम VideoCore-IV है। अधिक शक्तिशाली और नए GPU (माली-T860 MP4) के साथ PINE64 के रॉकप्रो 64 जैसे कई और हाल के एकल-बोर्ड डिवाइस हैं , जबकि सैमसंग गैलेक्सी एस 9 में नवीनतम पीढ़ी माली-जी 72 एमपी 18 है।

नेटवर्क

ये परीक्षण एक ईथरनेट 100 / 1000Mpbs स्विच से जुड़े दो बोर्डों के बीच iPerf में वास्तविक डेटा ट्रांसफर गति को सत्यापित करते हैं।

iPerf v2.0.5 (टीसीपी, 1000 एमबीपीएस ईथरनेट, कार्ड के बीच), एमबीपीएस

डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स के साथ, फायर 3 पर 1000 एमबीपीएस इंटरफ़ेस, पीआई 3 पर 100 एमबीपीएस इंटरफ़ेस की तुलना में 8.5 गुना का भारी गति अंतर दिखाता है।


यदि आप रास्पबेरी पाई (पीआई 3 मॉडल बी + से पुराने) पर नेटवर्क प्रदर्शन को बढ़ाना चाहते हैं, तो आप मानक निर्मित इंटरफ़ेस के बजाय एक गीगाबिट यूएसबी ईथरनेट एडाप्टर स्थापित कर सकते हैं। यह गति को 2.8 गुना बढ़ा देगा, लेकिन यूएसबी 2 की सीमाओं के कारण यह अभी भी वास्तविक 1000 एमबीपीएस इंटरफ़ेस की तुलना में बहुत धीमा होगा। यह नेटवर्क इंटरफ़ेस नवीनतम Pi 3 B + मॉडल में एकीकृत है।

प्रति वाट क्लस्टर प्रदर्शन

प्रति वाट के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए, मैंने एमएफएलओपीएस में लिनपैक परीक्षण के परिणामों को अधिक लिया और बिजली की खपत से विभाजित किया। यह मीट्रिक आमतौर पर कंप्यूटर सिस्टम को रैंक करने के लिए उपयोग किया जाता है।


प्रति वाट MFLOPS

पांच-नोड Fire3 क्लस्टर समान आकार के Pi 3 क्लस्टर की तुलना में 5.8 गुना अधिक ऊर्जा कुशल है, हालांकि यह 100 मीटर के भार पर अधिक बिजली की खपत करता है।

नेटवर्क स्विच, पंखे और बिजली आपूर्ति सहित पूरे क्लस्टर के लिए 100% लोड पर वाट मापा गया। डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स में वाईफाई, ब्लूटूथ, एचडीएमआई और बहुत कुछ बचा है।

ऊपर उल्लिखित क्रे C90 सुपर कंप्यूटर ने 1992 में प्रति वाट केवल 0.02 MFLOPS दिया।

3 डी बॉडी डिजाइन

मैंने स्केचअप के मुफ्त संस्करण में रास्पबेरी पाई क्लस्टर के मूल डिज़ाइन को बदल दिया, स्केचिंग आउट रफ 3 डी नैनोपीआई-फायर 3 टेम्पलेट, नेटवर्क स्विच, कनेक्टर, आदि। मैंने मॉडल में वेंटिलेशन स्लॉट / ग्रिल को शामिल नहीं करने का फैसला किया। यह मामला बिल्कुल पांच नोड्स के समूहों के आकार जैसा है: कार्य में 12 बोर्ड, दो बार कई पंखे और ईथरनेट स्विच और साथ ही सभी केबल को समायोजित करना था!





स्केचअप 2013 के लिए SKP फ़ाइल डाउनलोड करें

लेजर काटना

मैं मुफ्त इंकस्केप कार्यक्रम का उपयोग करता हूं: यह एक लेजर कटर में लोड करने के लिए 2 डी मॉडल तैयार करता है। विभिन्न रंग लेजर शक्ति / गति के विभिन्न स्तरों के अनुरूप हैं। सबसे पहले, बंदरगाहों, बोल्ट और वेंटिलेशन के लिए छेद के साथ हरी रेखाओं के साथ आकृति को काट दिया जाता है। गुलाबी रंग के अतिरिक्त हिस्सों को नाजुक भागों को हटाने में आसान बनाने के लिए संकेत दिया जाता है। फिर नारंगी पाठ और रेखाएं etched हैं, और पैनल के बहुत अंत में नीली आकृति के साथ कट जाता है।



आप 600 × 400 × 3 मिमी की एक शीट पर काटने के लिए फाइलें डाउनलोड कर सकते हैं, हालांकि मैं खुद अलग-अलग पैनलों के लिए पारदर्शी या काली चादरें लेता हूं:

• एसवीजी शीट
• डीएक्सएफ शीट

एक वैकल्पिक छोटा हिस्सा एक (बहुत उज्ज्वल!) एलईडी पैनल के लिए एक विसारक है जो मैट ऐक्रेलिक से बाहर काटा जा सकता है या सिर्फ तीन पाउंड के लिए आधिकारिक पिमोरोनी डिफ्यूज़र खरीद सकता है।

लेजर कटिंग और स्क्रूलेस हाउसिंग असेंबली सिस्टम की अधिक जानकारी के लिए, मेरा पहला लेख देखें ।

Pi 3 क्लस्टर की तुलना में डिजाइन में बदलाव

हालाँकि मामला बिल्कुल उसी आकार का रहा, लेकिन मैंने कई बदलाव और सुधार किए:

• क्षैतिज बढ़ते रेल का डिज़ाइन संरक्षित है, लेकिन फायर 3 में एम 3 छेद हैं, जिसके लिए पाई में एम 2.5 की तुलना में भागों को ढूंढना आसान है। और छेद एक दूसरे के करीब हैं क्योंकि समग्र बोर्ड का आकार पाई से थोड़ा छोटा है। क्षैतिज रेल को प्लास्टिक के नट को कसना थोड़ा थकाऊ है, और क्या मैं प्रत्येक रेल के साथ बोर्डों को पकड़ने या तंग लोचदार वाशर बनाने के लिए 3 डी प्रिंटर पर किसी भी प्लास्टिक क्लिप को प्रिंट करना चाहूंगा?
• आंतरिक USB हब के बजाय बाहरी बिजली की आपूर्ति : मैंने मामले के बाहर एक कट्टर एसी बिजली की आपूर्ति के साथ आंतरिक यूएसबी बिजली की आपूर्ति को बदल दिया। यह अंतरिक्ष को और अधिक फायर 3 बोर्डों और दो प्रशंसकों के लिए मुक्त करता है और गर्मी अपव्यय के साथ मदद करनी चाहिए। प्रत्येक फायर 3 अधिकतम 2 ए खींच सकता है, लेकिन वास्तव में क्लस्टर बहुत कम खींचेगा, बिना यूएसबी और GPIO पर लटकाए अतिरिक्त बाह्य उपकरणों को ध्यान में रखे।
• 12 अलग-अलग केबलों के बजाय दो माइक्रोयूएसबी चेन : बिक्री के लिए उपयुक्त केबल नहीं थे, इसलिए मैंने अपने खुद के केबल को छोटे और मोटे तारों (11 ए रेटिंग) और 12 माइक्रोयूएसबी कनेक्टर्स का उपयोग करके "डेज़ी-चेन" में बनाया: नतीजतन, केबलों ने ले लिया। मामले के अंदर बहुत कम जगह ... और
• एक के बजाय दो प्रशंसकों : मुझे यकीन था कि अधिक शक्तिशाली Fire3 बोर्डों को अधिक सक्रिय शीतलन की आवश्यकता होगी, इसलिए मैंने मामले पर दो अल्ट्रा-शांत 92 मिमी प्रशंसकों के लिए एक जगह बनाई: मामले में रियर प्रशंसक ठंडी हवा में खींचता है, और सामने वाला गर्म हवा बाहर उड़ा देता है।
• नेनोक्सिया डीप साइलेंस के बजाय गेलिड सॉल्यूशंस साइलेंट 9 फैन : मैं नैनोक्सिया फैन (और उनके उत्कृष्ट तकनीकी समर्थन) के प्रदर्शन से बहुत खुश हूं, लेकिन मैं एक सस्ता विकल्प आजमाना चाहता था। जिंक रबर के गास्केट नैनॉक्सिया से अधिक मोटे होते हैं, इसलिए मैंने आवास में बढ़ते छेद के व्यास को 0.5 मिमी बढ़ा दिया।
• GPIO से 5V के बजाय प्रशंसकों के लिए प्रत्यक्ष 5V बिजली की आपूर्ति : पिछले समूहों में, प्रशंसकों में से एक के GPIO आउटपुट से संचालित किया गया था। लेकिन 12 वी पर दो प्रशंसकों की स्थापना को ध्यान में रखते हुए, मैंने मामले की मुख्य बिजली आपूर्ति से एक सीधी रेखा के साथ एक स्टेप-अप कनवर्टर कनेक्ट किया।
• बड़ी संख्या के बजाय कई वेंटिलेशन छेद : पूरे मामले में दर्जनों वेंटिलेशन छेद काटने के बजाय (जो समय लगता है), मैं प्रशंसकों के विपरीत केवल सामने और पीछे के पैनल पर छेद काटता हूं। शायद यह आवास के माध्यम से हवा के प्रवाह का अनुकूलन करता है?
• मामले में USB कनेक्टर : ये दो एकीकृत USB कनेक्टर मेरे मूल क्लस्टर में ठीक काम करते हैं, लेकिन मैंने लंबे केबलों के कारण उन्हें कभी पसंद नहीं किया जो सामान्य रूप से नहीं झुकते हैं। इसलिए अब मैंने दो अलग-अलग USB पोर्ट्स को शॉर्ट केबल्स और कनेक्टर्स के साथ एक एंगल पर लिया, जो केस के अंदर ज्यादा जगह छोड़ता है।
• यूएसबी हब को संलग्न करने के लिए कोई शेल्फ नहीं है : बिजली की आपूर्ति को बाहर की ओर ले जाना मामले के डिजाइन को सरल बनाता है, जिसे अब ऐक्रेलिक 600 × 400 मिमी की एक शीट से काटा जा सकता है। शेल्फ को हटाने से मामले की कठोरता कम हो जाती है, लेकिन यदि आप क्षैतिज बढ़ते रेल को साइड पैनल पर पेंच करते हैं, तो कठोरता सामान्य है।
• गोल वाले के बजाय फ्लैट लैन केबल : मुझे आरपीआई 3 परियोजना से बहु-रंगीन नेटवर्क केबल पसंद थे, लेकिन उन्हें मामले के अंदर रखना बहुत मुश्किल है। फ्लैट केबल बहुत आसान मोड़ते हैं, जो बोर्डों के ऐसे तंग पैकेज के साथ और भी महत्वपूर्ण है। सबसे पहले मैंने 25 सेमी केबल की कोशिश की, लेकिन वे बहुत लंबे हो गए, लेकिन 15 सेमी केबल ने मामले के अंदर अधिक खाली स्थान छोड़ दिया।
• बोरिंग ग्रे के बजाय ब्लू नेटवर्क केबल : नीला वास्तव में ग्रे संरचना को रंग देता है ... प्लस फ्रेंडली लोगो लोगो हरे रंग के साथ नीला है।
• 10 गीगाबिट के बजाय गीगाबिट स्विच : फायर 3 में 1000 एमबीपीएस नेटवर्क पोर्ट (पाई से दस गुना तेज) है, इसलिए यह स्पष्ट है कि स्विच कम से कम 1000 एमबीपीएस होना चाहिए। एक दस-गीगाबाइट स्विच इस जगह पर पूरी तरह से अड़चन को खत्म कर देगा: इसलिए दस या अधिक Fire3s पूरी गति से बाहरी नेटवर्क के साथ डेटा का आदान-प्रदान करने में सक्षम होंगे। हालांकि, ऐसे स्विच अभी भी महंगे हैं (£ 200 से) और बहुत भारी हैं। NETGEAR GS110MX स्विच आशाजनक लगता है।
• बोर्ड धारकों को 6 मिमी के बजाय 4 मिमी : स्विच बोर्ड को कम करने पर, हमें केबल और वायु विनिमय के लिए थोड़ा अधिक स्थान मिला।
• एचडीएमआई के बजाय माइक्रो एचडीएमआई : फायर 3 बोर्डों में माइक्रो एचडीएमआई कनेक्टर हैं, इसलिए मैंने सबसे छोटा माइक्रो एचडीएमआई → एचडीएमआई केबल का उपयोग किया, जो मुझे (50 सेमी) मिल सकता था। एक अन्य विकल्प एक अलग एचडीएमआई → माइक्रो एचडीएमआई एडाप्टर के साथ एक छोटा केबल था, लेकिन यह भारी है और लैन बंदरगाहों में से एक को ब्लॉक कर सकता है।
• पारदर्शी लोगों के बजाय काले plexiglass पैनल : दो प्रशंसकों को "छिपाने" के लिए, लेकिन सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को साइड और टॉप व्यू में छोड़ दें। ब्लैक फ्रंट पैनल यूनिकॉर्न एलईडी पैनल पर भी ध्यान आकर्षित करता है।
• बोर्डों पर साधारण एल ई डी के बजाय यूनिकॉर्न पीएचएटी एलईडी पैनल : क्लस्टर में इतने सारे नोड्स हैं कि यह मामले के फ्रंट पैनल पर एक दृश्य स्थिति की निगरानी करने के लिए समझ में आता है जो प्रत्येक के लिए सीपीयू की गति, तापमान, डिस्क और नेटवर्क गतिविधि को दिखाता है ... अधिक

आप मूल Pi क्लस्टर में कुछ डिज़ाइन निर्णयों के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।

MQTT के साथ सर्वर स्थिति संकेतक

मैंने क्लस्टर का रंगीन "स्टेटस डिस्प्ले" बनाने के लिए पिमोरोनी के उत्कृष्ट यूनिकॉर्न पीएचएटी 32x आरजीबी एलईडी पैनल को चुना। यह प्रत्येक नोड के लिए प्रोसेसर लोड, तापमान, डिस्क और नेटवर्क गतिविधि को दर्शाता है। ये कम-लागत वाले बोर्ड आमतौर पर सीधे रास्पबेरी पाई पिन से जुड़ते हैं, लेकिन आपको उन्हें दूसरे बोर्ड से जोड़ने के लिए थोड़ा सा छेड़छाड़ करने की आवश्यकता होती है। जेरेमी गार्फ की rpi_ws281x लाइब्रेरी रास्पबेरी पाई के लिए विशिष्ट स्मार्ट निम्न-स्तरीय PWM / DMA कोड का उपयोग करती है, इसलिए मैंने एलइडी को नियंत्रित करने के लिए एकल SPI पिन का उपयोग करने के लिए लाइब्रेरी को बदल दिया, जो लगभग किसी भी हार्डवेयर पर काम करना चाहिए।



यूनिकॉर्न पीएचएटी सिर्फ तीन तारों के साथ बोर्ड से जुड़ा है: + 5 वी, जीएनडी और एसपीआई 0 एमओएसआई (पिन 19)। अगले लेख में मैं विस्तार से वर्णन करूंगा कि यह सब कैसे काम करता है। एल ई डी बहुत उज्ज्वल हैं, इसलिए वे विसारक के पीछे बहुत बेहतर दिखते हैं, जो दो या चार M2.5 शिकंजा के साथ मामले के बाहर से जुड़ा हुआ है। आप मैट ऐक्रेलिक से अपने डिफ्यूज़र को काट सकते हैं या £ 3 के लिए शिकंजा के साथ एक पिमोरोनी मॉडल खरीद सकते हैं।

कंट्रोलर नोड पर क्लस्टर स्थिति Mosquitto MQTT (संदेश कतार टेलीमेट्री ट्रांसपोर्ट) लाइटवेट ब्रोकर (सर्वर) द्वारा नियंत्रित की जाती है। प्रत्येक नोड एक बार एक सेकंड में दलाल को वर्तमान प्रोसेसर की गति, तापमान, नेटवर्क गतिविधि, आदि बताता है।

बिजली, तापमान और ठंडा

लोड के बिना, बारह फायर 3 एस की पूरी प्रणाली, दो नेटवर्क स्विच और दो 7 वी प्रशंसक केवल 24 वाट की खपत करते हैं, और पूर्ण लोड पर - 55 वाट।

क्या आपको रेडिएटर्स की आवश्यकता है? कोर की दोगुनी संख्या के साथ, फायर 3 SoC Pi3 की तुलना में बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करता है, इसलिए एक हीट सिंक होना बहुत महत्वपूर्ण है। सौभाग्य से, मित्रतापूर्ण थर्मल ग्रीस के साथ एक बड़ा हीट सप्लाई करता है जो कि फायर 3 बोर्ड में सुरक्षित रूप से माउंट करता है। यह अन्य एकल-बोर्ड खिलाड़ियों के लिए रेडिएटर की तुलना में बहुत बड़ा है जो मैंने बाजार पर देखा था, और यह पूरी तरह से पत्थर के तापमान को कम करता है, लेकिन प्रशंसकों को अभी भी चोट नहीं पहुंचेगी।

पावर एडॉप्टर अधिकतम 75 डब्ल्यू (फायर 3 पर 1.1 ए) बचाता है, इसलिए बाहरी यूएसबी डिवाइस (जैसे हार्ड ड्राइव) को सबसे अलग बिजली स्रोत की आवश्यकता होगी। हम तापमान को मापते हैं:

 cat /sys/devices/virtual/thermal/thermal_zone0/temp 

हम देखते हैं कि लोड के बिना प्रोसेसर दोनों 12V प्रशंसकों से ठंडा होने के साथ 39 ° C तक गर्म होता है।

प्रशंसकों के साथ 100% के लोड पर, तापमान एक स्थिर 58 डिग्री सेल्सियस तक पहुँच जाता है:

 sysbench --test=cpu --cpu-max-prime=20000000 --num-threads=8 run & 

प्रशंसकों के बिना, तापमान जल्दी से अधिक गर्मी से बचने के लिए घड़ी की आवृत्ति के एक स्वचालित कम के साथ 80 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। प्रोसेसर इस तापमान पर बिना किसी समस्या के लंबे समय तक चल सकते हैं, लेकिन आपको अधिकतम प्रदर्शन नहीं मिलता है।

बिल्कुल वैसा ही मामला डिज़ाइन नैनोपी फायर 2 और फायर 2 एएएस मॉडल के लिए उपयुक्त होना चाहिए, जो कि फायर 3 जितना गर्म न हो, ताकि उनके लिए एक पंखा ही पर्याप्त हो। एक फायर 3 को ठंडा करने के लिए, बहुत छोटा पंखा, शायद 40-60 मिमी, उपयुक्त है।

जो एकल-बोर्ड कंप्यूटरों के लिए विशिष्ट नहीं है, फायर 3 अल्ट्रा-कम बिजली की खपत (लगभग 5 μA) के साथ सोने के लिए जा सकता है, जो आवश्यक रूप से नींद से अलग-अलग नोड्स को सुस्त करने और हटाने का सुझाव देता है। दुर्भाग्य से, कोई ईथरनेट वेक-ऑन-लैन समर्थन नहीं है, लेकिन केवल अनम्य "एक्स मिनट के बाद जाग" सेटिंग है। हालाँकि, बोर्डों में एक PWR हेडर है। शायद यह नियंत्रक पर जीपीआईओ पिन से दूरस्थ रूप से जागने से जुड़ा हो सकता है?

शांत शीतलता

क्लस्टर को ठंडा करने के लिए, मैंने मामले में दो 92 मिमी प्रशंसक स्थापित किए। मैंने Quietpc.com द्वारा रेटिंग के अनुसार सबसे शांत कूलर की खोज की, और विकल्प £ 5.40 के लिए गेलिड साइलेंट 9 पर गिर गया।

5 वी पर कम से कम एक प्रशंसक के सबसे कम शोर को सुनने के लिए, आपको अपने कान को 5-7 सेमी की दूरी पर उसके करीब लाने की जरूरत है, और किट से रबर के गस्केट किसी भी कंपन से मामले को पूरी तरह से अलग करते हैं। हालांकि, 12V प्रशंसकों के लिए एक शांत कमरे में सुंदर श्रव्य (20dBA) हैं। इसलिए, मैं एक ऐसे वोल्टेज की तलाश कर रहा था, जो पर्याप्त शीतलन प्रदान करे, लेकिन चुप्पी बनाए रखे। बूस्ट कन्वर्टर का उपयोग करते हुए, मैंने 5 वी और 12 वी के बीच वोल्टेज विकल्पों की कोशिश करते हुए, प्रशंसकों की गति को बदल दिया।

प्रशंसक	रेडिएटर?	कोई भार नहीं	100% लोड	उत्पादकता
रियर 12 वी, 1500 आरपीएम	हां	42 ° से	66 ° से	ठीक
रियर 9V,? आरपीएम	हां	44 ° से	71 ° से	ठीक
7V रियर,? आरपीएम	हां	46 ° से	75 ° से	आवृत्ति में कमी
दोनों 12 वी, 1500 आरपीएम	हां	39 ° से	58 ° से	ठीक
दोनों 7 वी,? आरपीएम	हां	40 ° से	65 ° से	ठीक
दोनों 5 वी,? आरपीएम	हां	46 ° से	77 ° से	आवृत्ति में कमी

(यहां विभिन्न नोड्स के लिए औसत तापमान हैं, अर्थात, वास्तव में 71 डिग्री सेल्सियस के औसत पर, दो बोर्ड एक आपातकालीन आवृत्ति में कमी के करीब हैं)।

मुझे आश्चर्य हुआ कि दूसरा प्रशंसक विशेष रूप से परिणाम को प्रभावित नहीं करता है, और अंत में यह 9 वी या 7 वी में एक प्रशंसक के बीच एक विकल्प बनाने के लिए रहता है, जबकि दूसरा विकल्प थोड़ा ठंडा और शांत होता है। मुझे लगता है कि दूसरे प्रशंसक बड़े मामले और / या मामले के अंदर अधिक जटिल एयरफ्लो पथ पर अधिक महत्वपूर्ण है?

पावर केबल्स: फाइव-पीस सागा

सबसे मुश्किल काम 12 नोड्स, दो ईथरनेट स्विच और दो प्रशंसकों को बिजली देने का एक अच्छा समाधान खोजना था। मैंने टांका लगाने और स्व-निर्मित केबलों से बचने की बहुत कोशिश की ...

1. Fire3s को Pi की तरह microUSB के माध्यम से संचालित किया जाता है, लेकिन मुझे 12-पोर्ट 15A USB हब नहीं मिला। मैं छह डबल-पक्षीय माइक्रोयूएसबी स्प्लिटर्स या यहां तक ​​कि दो अलग-अलग 6-पोर्ट यूएसबी हब के साथ 6-पोर्ट हब पर विचार कर रहा था। लेकिन पहला विकल्प 12 नोड्स के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान नहीं करता था, और दूसरे ने मामले के अंदर बहुत अधिक स्थान ले लिया।
2. एक बाहरी "ईंट" के साथ एक एसी स्रोत के रूप में, मैंने कुछ मानक 8x और 6x स्प्लिटर्स की कोशिश की। केबल्स को एंगल्ड माइक्रोयूएसबी → डीसी कनेक्टर के साथ निगरानी कैमरों के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन वे बहुत सारे स्थान (एयरफ्लो के लिए खराब) उठाते हैं और वर्तमान द्वारा रेट नहीं किए जाते हैं, जो प्रत्येक फायर 3 बोर्ड पर वोल्टेज ड्रॉप की ओर जाता है।
3. और अगर आप 5V + GND के लिए कंडक्टर के रूप में स्टील चेसिस रेल का उपयोग करते हैं! यह उतना पागल नहीं है जितना लगता है: प्रत्येक रेल में केवल 0.5 ओम का कम प्रतिरोध होता है और इसे बोर्डों से विद्युत रूप से पृथक किया जाना चाहिए। लेकिन मैं यह पता नहीं लगा सका कि प्रत्येक बोर्ड से रेल तक एक विश्वसनीय कनेक्शन कैसे बनाया जाए, ताकि नोड को बदलने के मामले में उन्हें आसानी से डिस्कनेक्ट किया जा सके।
4. नई उम्मीद? वहाँ 12 घर के microUSB केबल टांका लगाने के अलावा अन्य बोर्डों को बिजली देने का कोई तरीका है? Fire3 बोर्डों ने 5V + GND अंक, जैसे कि UART हेडर के रूप में इस्तेमाल किए हैं। यह प्रत्येक नोड के लिए दो-पिन हेडर को मिलाप करने के लिए सरल और सस्ता होगा और माइक्रोयूएसबी के बजाय तैयार किए गए दो-पिन ड्यूपॉन्ट कनेक्टर्स का उपयोग करके बिजली प्रदान करेगा। , , … .
5. (daisy-chain), 0,5 (11A, 6 ) microUSB. , , . , DC. , , .

दोनों ईथरनेट स्विच भी 5 वी द्वारा संचालित होते हैं, परिपत्र डीसी कनेक्टर्स को टांका लगाया जाता है।

एक Fire3 क्लस्टर का निर्माण

निर्माण प्रक्रिया नैनो-टी 3 पर 40-कोर एआरएम क्लस्टर के समान है , जिसमें केवल अधिक नोड्स, एक अतिरिक्त नेटवर्क स्विच और एक प्रशंसक है। फायर 3 बोर्ड को एम 3 धागे के साथ रेल के साथ 20 मिमी की दूरी पर रखा गया है, प्रत्येक को आठ नट के साथ सुरक्षित किया गया है। सुंदरता के लिए, मैंने चेसिस के पीछे 5V-टू-12V बूस्टर कनवर्टर बोर्ड को चिपकाया और आसानी से प्रशंसकों को चालू और बंद करने के लिए पिन जोड़े। कुछ केबलों को रूट किया जाता है और छोटे केबल संबंधों के साथ सुरक्षित किया जाता है। पिमोरोनी एलईडी डिस्प्ले तीन GPIO पिन के माध्यम से कंट्रोलर बोर्ड से जुड़ा है ... अधिक ।

सामग्री सूची

अधिकांश वस्तुओं को AliExpress या eBay पर विभिन्न विक्रेताओं से खट्टा किया जाता है, जो डाक को बढ़ाता है। यदि क्लस्टर के लिए पर्याप्त मांग है, तो थोक में भागों को खरीदना सस्ता है।

एडिमाक्स ES-5800G V3 गिगाबिट ईथरनेट स्विच (2 पीसी।)	£ 19.96
फ्लैट केबल 15 सेमी कैट 6 लैन (12 पीसी।)	£ 6.79
M3 स्टील के स्क्रू 12 मिमी (10 पीसी में से 8)	£ 1.45
एम 3 पीतल स्टैंड 4 मिमी (50 पीसी में से 8।)	£ 0.99
5.5 / 2.1 मिमी डीसी कनेक्टर (5 पीसी में से 2)।	£ 1.49
1 मीटर जम्पर वायर लाल + काला	एन / ए
1 मीटर 2-कोर 0.5 मिमी पावर केबल (11 ए) डीसी	£ 0.99
माइक्रोयूएसबी सोल्डर कॉर्नर कनेक्टर (12 में से 20 पीसी।)	£ 1.63
चेसिस पर बढ़ते के लिए 5.5 / 2.1 मिमी डीसी कनेक्टर (10 पीसी में से 2)।	£ 0.65
टर्मिनल ब्लॉक 10A (12 का 4)	£ 1.29
पीएसयू 100 डब्ल्यू (5 वी @ 20 ए) बिना प्रशंसक, 5.5 / 2.1 मिमी + यूके आउटलेट	£ 13.51
RJ45 मॉम और डैड थ्रेड के साथ माउंट (2 पीसी)	£ 1.74
स्टील शिकंजा M3 8 मिमी (5 का 4)	£ 1.25
M3 150 (8 .)	£9,20
M3 (120 150)	£1,73
Micro HDMI «» HDMI «» 50	£2,19
USB «» «» 25 (2 .)	£2.38
3 600×400	£5,32
5V-to-12V	£2,04
	n/a
92 Gelid Silent 9 (2 .)	£11,65
(4 10)	£1,75
Unicorn pHAT 32x RGB LED	£10,00
M2.5 10 (2−4 20)	£1,02
(10 .)	n/a
	£97,73
NanoPi-Fire3 $35 (12 .) 1	£383,38
microSDHC- SanDisk Industrial class 10 8 (12 .)	£62,16
	£543,27

¹ नैनो-फायर ³ को यूके में शुल्क मुक्त आयात किया जा सकता है, और चीन से 12 बोर्डों की शिपिंग केवल $ 29 खर्च होती है, लेकिन 20% के यूके वैट को ध्यान में रखते हुए, आपको £ 383.38 मिलता है।

अन्य एकल-बोर्ड कंप्यूटर से क्लस्टर

आज तक, मैंने भी बनाया है:

• पांच रास्पबेरी पाई 3 का एक घर का बना क्लस्टर
• नैनो-टी 3 से 40-कोर एआरएम क्लस्टर
• फाइव ऑरेंज पाई प्लस 2 ई का क्लस्टर
• पांच पाइन A64 + के सस्ते क्लस्टर
• चार रास्पबेरी पाई शून्य के साथ क्लस्टर