Design du cluster

UNITÉ CENTRALE

On ne va pas tourner autour du pot, ce qui a déclenché ce projet de cluster c’est l’arrivé du Raspberry Pi 2 modèle B en Février 2015. Pour 50€ TTC (Raspberry + carte micro SD + alim) on a un véritable ordinateur. Le cœur de notre cluster sera donc un certain nombre de Raspberry Pi2 B.

Pour répondre à la question « combien de RPi2B ? », il faut se pencher sur un autre composant : le réseau.

SWITCH ETHERNET

La programmation concurrente repose sur la communication entre les taches. Quand les taches s’exécutent sur la même machine on utilise les techniques classiques mais quand elles sont reparties sur plusieurs machines il faut établir un réseau entre ces machines. Le RPi2B possède une interface Ethernet 100Mb. Pour relier les RPI2B entre eux il faut donc un switch Ethernet.

On trouve tous les types de switch Ethernet sur Internet. Du switch 10Mb au switch 10Gb, du switch 4 ports au switch 48 ports, du switch à 25€ au switch à plus de 10000€.

Compte tenu des caractéristiques du RPi2B inutile de prendre plus rapide que 100Mb, le POE (Power Over Ethernet) aurait été très pratique mais n’est pas  supporté par le RPi2B.

Il faut noter qu’avec un switch N ports on pourra connecter (N-1) RPi, puisque il faut garder un port pour se connecter au reste du réseau local et/ou à Internet. Il nous a semblé que 8 ports (donc 7 RPi) risquaient d’être un peu limités mais que 24 ports (23 RPi) allaient couter trop cher. Nous avons opté pour un switch 16 ports 100Mbits.

On trouve plusieurs switchs de ce type dans la gamme de prix 35€ à 60€ (Cisco, D-Link, Netgear). Nous avons opté pour le Cisco Small Business « SF-100 16 » à 57€. Il est rackable et a une alim intégrée.

La réponse à la question « Combien de RPi2B ? » est donc 15 (maximum).

ALIMENTATION

Mais 15 RPi2 impliquent 15 blocs d’alimentations secteur 220V/5V micro-usb, sur 15 prises secteur. Il est hors de question de faire ce type de montage ! Surtout que ces alimentations sont TOUTES, et j’insiste sur TOUTES, inadaptées, y compris celle vendue par Raspberry !

C’est pourquoi, comme indiqué en détail dans ce post sur l'alimentation d'un Raspberry Pi, nous avons opté pour une alimentation stabilisée 5 Volts 20 Ampères (100W) ajustable dont la qualité est supérieure, et le cout inférieur, à 15 blocs secteur 220V/5V.

L’inconvénient de l’alimentation unique c’est qu’il faut y ajouter 15 câbles se terminant par 15 prises micro-usb. Après avoir étudié en détail les pièces nécessaires pour  faire ces câbles, il s’est avéré qu’acheter des câbles standards USB/micro-usb était moins cher, et plus fiable, que de se les faire soit même.

Alimentation 5V ajustable

[EDIT]
Après plusieurs semaines d’utilisation intensive du cluster (15 Raspberry Pi 2 B) sa consommation globale n’a jamais atteint 5 ampères ! Ce qui signifie que :
1) la consommation individuelle d’un RPi2B ne dépasse pas 300mA !
3) Notre alim  20 A est surdimensionnée d'un facteur 3 ! Une 10 A aurait très largement suffit.
2) Même si le chip vidéo n’est pas mis à contribution dans ce type d’utilisation, et qu’il n’y a pas de périphériques USB branchés, les recommandations d’une alim de 2 A pour une utilisation basique me semblent bien exagérées ! Une tension de 5.3 volts serait bien plus appropriée.

 BOITIER

Mon fils ayant passé l’âge de jouer aux Lego l’option du boitier en Lego est encartée…  et en plus c’est cher ! Là aussi, faire les choses soit même ne donne pas le meilleur rapport qualité/prix. C’est chez Castorama que l’on a trouvé un cube en bois de 35x35x33cm pour 9€. Suffisant pour contenir notre cluster : les 15 Raspberry Pi 2 modèle B, le switch Ethernet Cisco et l’alimentation stabilisée 5V.

Pour fixer les 15 Raspberry Pi on a utiliser 4 tiges filetées 3mm de 1m de de longs à 0.95€ la tige.

Et voila !