4 Node Raspberry Pi Cluster

Eigentlich spiele ich schon seit dem ersten Raspberry Pi mit dem Gedanken, einen kleinen und kompakten Raspberry Pi Cluster zu bauen. Gar nicht mal, um damit große Dinge zu berechnen (dafür ist selbst der Raspberry Pi 3 nicht schnell genug), sondern einfach als kleines Spielzeug. Zum testen, basteln und so weiter.

Außerdem betreibe ich ein paar kleine Webservices in meinem Heimnetz. Diese könnte ich einfach über mehrere Pis verteilen, um etwas mehr Performance für jeden Dienst zu gewinnen. Diese Dienste liefern bis vor kurzem noch auf einem einzelnen Raspberry Pi 2.

Eine der absoluten Anforderungen an das Projekt war, dass es am Ende ein kleines und kompaket Paket ist. Denn die Raspberry Pis, Kabel und das Netzteil sollten nicht lose im Zimmer herumfliegen. Der aktuelle Aufbau ist auf dem Foto zu sehen.

Hardware

Raspberry Pi Gehäuse / Kühlung

Mir war wichtig, dass genug Luft an die Raspberry Pis kommt. Denn auch wenn die kleinen Racker nicht all zu viel Wärme produzieren, so werden sie doch schon relativ warm. Gerade dann, wenn sie zu nah beieinander platziert wurden. Abgesehen davon, wollte ich nur ungerne einen Lüfter verbauen.

Ich habe mich deswegen für ein stapelbares, offenes, Gehäuse entschieden. In diesem wohnen nicht nur die Raspberry Pis, sondern es bietet auch die Befestungsgrundlage für den restlichen Klimbim (Strom / Netzwerk).

Weil ich 4 Raspberry Pis nutzen wollte, passte dieses Gehäuse perfekt. Es kommt schon mit 4 Ebenen daher und war für meinen Anwendungsfall optimal. Möchte man weniger (oder mehr) Raspberry Pis nutzen, kann man auch dieses Gehäuse mit diesem Erweiterungsteil kombinieren.

In meinem Fall, war die erste Variante preislich sinnvoller.

Hochstapler
Hochstapler

Damit die Raspberry Pis einen kühlen Kopf behalten, habe ich allen noch zwei Kühlkörper (auf SoC und USB/Ethernet Chip) spendiert. Aufgrund der Abstände im Gehäuse, verzichte ich auf den dritten Kühlkörper an der Unterseite der Raspberry Pis. Diesen könnte man bei einem anderen Gehäuse mit mehr Platz verbauen. Gekauft habe ich dieses Kühlkörperset, es geht aber theoretisch auch jedes andere.

Stromversorgung

Weil ich natürlich nicht für jeden Raspberry Pi ein eigenes Netzteil verwenden wollte, habe ich mich für ein Anker PowerPort 5-Port USB Ladegerät entschieden. Denn auch wenn ich nur 4 Raspberry Pis habe, so kann ich den Switch ebenfalls über dieses Netzteil mit Strom versorgen (siehe nächster Punkt).

Wichtig war mir außerdem, dass die Kabel alle schön kurz sind. Wie schon gesagt, ein kompaktes Format war mir wichtig. Ich habe dazu einfach diese bunten USB Ladekabel und 15cm lange LAN-Kabel bestellt. Kurze Kabel - weniger Gebaumel!

Stromversorgung des Netzwerk-Switch

Genau wie bei den Netzteilen, wollte ich nur ungern für jeden Raspberry Pi ein eigenes LAN-Kabel zum nächstgelegenen Switch legen. Deswegen habe ich gleich ein Netzwerk-Switch dazubestellt, welcher an der Konstruktion befestigt wird und sich nicht aus dem Staub machen kann.

Ich hatte hier die Wahl zwischen dem TP-Link TL-SF1005D und dem TP-Link TL-SG105. Ich habe mich für letzteres entschieden, weil es ein Metallgehäuse hat und mir optisch besser gefiel.

Mit einem Adapterkabel, können beide Modelle von dem Anker PowerPort mit Strom versorgt werden. Ich habe dazu einfach das Netzteilkabel vom Switch und ein altes USB Kabel kombiniert.

Haarige Angelegenheit: USB Kabel auftüddeln
Haarige Angelegenheit: USB Kabel auftüddeln

Möchte man dieses Kabel nicht selber basteln, so hat Amazon genug Alternativen im Angebot - auf den passenden Stecker am Switch achten!

Eine Symbiose aus Pis, Switch und Strom

Kabelbinder sind in der Regal ja sehr beliebt, um Dinge zusammenzufummeln. Genau das habe ich auch damit getan. Anker PowerPort oben und Switch rechts an das Gehäuse drangefummelt. Ich habe relativ dicke Kabelbinder benutzt, damit im Eifer des Gefechtes auch bloß nix wackelt.

Bei dem Gehäuse waren ein paar Klebefüße dabei, diese habe ich zum Teil unter den Switch und unter das Gehäuse geklebt. So wackelt nix auf dem Tisch und es ist außerdem noch etwas rutschfester. Man weiß ja nie in welchem Gelände man sich plötzlich befindet!

Software

Traditionell würde ich einfach Raspbian installieren. Möchte man aber zum Beispiel mit Docker herumspielen, kann man auch direkt HypriotOS installieren. Das kommt schon mit Docker vorinstalliert und man kann direkt ein paar Schritte überspringen.

Wie man damit beispielsweise einen Docker Swarm aufbaut, ist hier gut erklärt.

Was man genau mit so einem kleinen Cluster machen will, kommt natürlich auf die eigenen Ansprüche an. Aber bis jetzt bin ich super zufrieden mit dem kleinen Projekt und habe nun ein paar Hosts mit denen ich Dinge ausprobieren kann.

Natürlich könnte man sowas auch auf "großer" Hardware und in VMs laufen lassen, aber irgendwie fand ich die Idee, es mit Raspberry Pis zu machen interessanter.

Außerdem sieht es auch viel cooler auf dem Schreibtisch aus. Macht weniger Krach (keinen) und braucht weniger Strom als ein richtiger Homeserver.

Teileliste

Bodenständig!
Bodenständig!

Eine Liste mit allen Bauteilen wäre wahrscheinlich nicht verkehrt. Deswegen gibt's die jetzt hier. Ich hatte noch einen Raspberry Pi 2 und habe deswegen für die restlichen Raspberry Pis 3x das 3er gekauft. Das spielt aber eigentlich keine große Rolle. Wichtig wäre nur, dass in das Gehäuse nur Raspberry Pi 2 und 3 passen.

Hier die Teileliste: