С тех пор как Raspberry Pi впервые появился в 2012 г. как проект для обучения школьников азам компьютерной техники, многое изменилось: были проданы миллионы устройств, появлялись новые модели, сформировалось сообщество энтузиастов. А с появлением 2-го поколения Raspberry Pi на чипах с процессорными ядрами ARM v8, система оказалась способна справляться и с серверными нагрузками, управлением Интернетом вещей (IoT), хостингом сайтов и другими более сложными задачами.

В частности, недавно появился проект 1U-сервера (стоимостью примерно $800) для размещения у поставщиков услуг колокации, предъявляющих достаточно жёсткие требования по энергопотреблению устройств (не более 120 В и 1 А), но зато предоставляющих услуги размещения сервера за плату от $30/мес. Этим и объясняется выбор плат Raspberry Pi, ведь они отличаются достаточно низким энергопотреблением.

Patrick Chauncey

Автор проекта, Патрик Чонси (Patrick Chauncey), сконструировал прототип сервера (точнее говоря, мини-кластера) с 16 Гбайт ОЗУ LPDDR4-3200, сетевым интерфейсом 1 GbE и SSD общей ёмкостью 1,2 Тбайт. В 1U-корпусе Supermicro CSE-512L-200B смонтированы 5 плат Raspberry Pi 4 (4 ядра Cortex-A72 1,5 ГГц) в кейсах Geekworm Armor Case, 5 SSD (Kingston A400 240G M.2), 5 боксов UGREEN M.2 для подключения SSD через USB 3.1 и неуправляемый 8-портовый коммутатор NETGEAR GS308.

Для аварийного хранения в случает отказа SSD, платы Raspberry Pi снабжены SD-картами на 32 Гбайт. Также применены переходные платы и релейные модули для коммутации питания, ШИМ-контроллер для вентилятора (Noctua NA-FC1) и монитор энергопотребления (Kill A Watt P4400). Программная часть основана на Raspbian Lite. Суммарная нагрузка при питании от сети 120 В составляет 0,018 А на холостом ходу и 0,035 А в рабочем режиме. С учётом системы охлаждения максимальная нагрузка не превышает 0,4 А (48 Вт).

Patrick Chauncey

Разработчик сравнивает получившийся сервер с другими решениями. Так, доступ к инстансам AWS T2.medium (2 vCPU@2,5 ГГц, 4 Гбайт ОЗУ) стоит $38/мес., то есть для 20-процессорного виртуального сервера стоимость составит $380/мес. Физический 12-ядерный сервер Dell R710 с двумя Intel Xeon E5649 (2,53 ГГц), 64 Гбайт ОЗУ и 16-Тбайт накопителем обойдётся в $668, будет потреблять до 160 Вт и займёт 2U. 1U-система HoneyComb LX2, имеющая 16-ядерный Arm-процессор LX2160A (2,2 ГГц), 64 Гбайт ОЗУ и 16 Тбайт накопитель, потребляет 40 Вт и стоит $1350.

Помимо базовой комплектации на сайте проекта перечислены и варианты решений на основе других плат, стоечных корпусов и боксов для плат, SSD и дополнительных опций, например POE. Автор также планирует пересмотреть кабельное хозяйство, перейдя на плоские провода и добавив плавкие предохранители, чтобы снизить опасность повреждения при коротком замыкании.

Patrick Chauncey

Существуют и другие реализации идеи применения Raspberry Pi в дата-центрах или для периферийных вычислений. Например, команда Techbase предлагает ClusBerry 9500-CM4 для индустриального применения, российский облачный провайдер Selectel предоставляет доступ к Raspberry Pi по цене VDS, а команда ресурса ServeTheHome выяснила, сколько Raspberry Pi нужно для того чтобы построить кластер, сопоставимый по вычислительной мощности со «взрослыми» Arm-серверами.

Энтузиаст Конрад Барски (Conrad Barski) представил проект специализированного DIY-микрокомпьютера Lisperati1000. Это устройство изначально создавалось как средство ведения заметок в самописной системе, но после автор задумался о возможности использовать его для написания программного кода на, как нетрудно догадаться по названию, на языке LISP.

Решение выполнено в компактном корпусе, изготовленном методом 3D-печати. В его верхней части находится широкоформатный 8,8-дюймовый дисплей с разрешением 1920 × 480 точек, что, к слову, весьма полезно в случае LISP, а в нижней — механическая клавиатура с переключателями Cherry MX Brown.

«Сердце» Lisperati1000 — одноплатный компьютер Raspberry Pi Zero W. Он содержит одноядерный чип Broadcom BCM2835 с тактовой частотой 1 ГГц, 512 Мбайт оперативной памяти, а также адаптеры беспроводной связи стандартов Wi-Fi 802.11n и Bluetooth 4.1. Компьютер работает под управлением Debian, так что его можно использовать как универсальный компактный Linux-терминал.

Устройство может функционировать автономно, получая питание от двух аккумуляторов ёмкостью 4400 мА·ч каждый. Клавиатура на базе Vortex Core лишена «ненужных» кнопок, благодаря чему её габариты составляют только около 40 % от размеров обычной клавиатуры.

Изначально планировалось собрать только три экземпляра Lisperati1000, но затем автор проекта на фоне положительных отзывов решил выпустить изделие в комплекта для самостоятельной сборки. Также он пообещал в следующем месяце выложить STL-файлы для 3D-печати, список компонентов и инструкции.

Любая серверная система обязательно располагает средствами удалённого управления — это аксиома, поскольку физический доступ к серверу не всегда возможен и может быть крайне неудобным и затратным по времени. Часто для этой цели используются дополнительные устройства, называемые IP-KVM (от слов keyboard, video, mouse).

KVM-коммутаторы обычно не являются открытыми, что влечёт за собой ряд неудобств. Но идеология «открытости» проникает и в эту сферу, тем более что для реализации KVM существует отличная основа в виде плат Raspberry Pi, обладающих достаточными вычислительными мощностями для кодирования и трансляции видеосигнала по сети.

Интерфейс Pi-KVM прост и интуитивен

«Малина» проникает повсюду: на базе этих недорогих и универсальных плат сегодня существует множество проектов, от вычислительных кластеров до систем умного дома. Вполне логично использовать Raspberry Pi и для реализации KVM, особенно последнюю на сегодня четвёртую версию с процессорными ядрами Cortex-A72. Этой цели и добился открытый проект Pi-KVM, у которого сегодня состоялся первый публичный релиз. Деталей требуется немного, проект очень прост в реализации и затраты укладываются в суммы от $30 до $100 — очень неплохо на фоне стоимости фирменных KVM от $500.

Реализация Pi-KVM в силу своей природы позволяет производить операции с питанием сервера, можно зайти в интерфейс настроек BIOS/UEFI, установить операционную систему, сэмулировать внешний CD/DVD/USB-накопитель, использовать смонтированный на нём образ, при нужде перезагрузиться — всё, чего не позволяют чисто программные средства, вроде VNC. 

Программная часть Pi-KVM использует ARM-дистрибутив Arch Linux, идеология которого изначально предусматривает модульность и конфигурируемость. Она дополнена необходимыми для реализации функций KVM пакетами, в частности, демоном kvmd. Вся программная часть написана на Python и имеет лицензию GPLv3.

Raspberry Pi 4

Со стороны оператора доступ к серверу предоставляется либо через веб-интерфейс любого популярного браузера, но поддерживается также и протокол VNC, чрезвычайно популярный в системах удалённого управления. Flash или Java не используются. Видео сжимается на лету с помощью uStreamer, быстрого кодера, написанного на Си и передающего данные в режиме MJPG-HTTP.

Поскольку от Java разработчики отказались полностью, устройство отличается низкой латентностью в работе — задержка видеосигнала составляет порядка 100 миллисекунд, чего более чем достаточно для выполняемых Pi-KVM задач. Интерфейсы клавиатуры и мыши эмулируются полностью, включая управление состоянием индикаторных светодиодов. Управление питанием сервера реализовано путём подключения Pi-KVM к соответствующим ATX-контактам на системной плате, но также поддерживается и Wake-on-LAN.

Вопросу безопасности уделено серьёзное внимание и аутентификацию пользователя можно осуществлять рядом способов, от классической парольной до использования PAM и выделенного сервера паролей. В настоящее время Pi-KVM может базироваться на моделях Pi 2, 3, 4 и ZeroW, поддерживаются различные устройства видеозахвата, но разработчики сейчас заняты созданием специальной платы расширения для Raspberry Pi 4, что сделает Pi-KVM ещё более удобным.

Проект платы расширения Pi-KVM

Проект полностью открытый и все данные содержатся в репозитории на GitHub. Там же доступен удобный сборщик проекта. Однако создатели Pi-KVM также планируют продавать разработанный ими комплекс. Предварительные заказы можно будет сделать в четвертом квартале текущего года, стоимость, как и было сказано, составит около $100. Устройство может стать достаточно популярным благодаря сочетанию возможностей и цены.

Представлен проект весьма любопытного «стоечного» сервера — устройства, корпус которого полностью выполнен из элементов конструктора Lego.

Сервер выглядит так, будто действительно является выходцем из центра обработки данных. По формату он схож с решениями типоразмера 2U, хотя имеет несколько большую толщину: объясняется это особенностями размеров элементов Lego.

Важно отметить, что необычное изделие является полностью функциональным устройством. В нём применены вполне обычные для серверного оборудования компоненты.

В частности, задействованы ускорители Tesla и стандартные накопители. Система охлаждения включает ряд вентиляторов.

Сервер оборудован двумя блоками питания, которые допускают «горячую» замену. В тыльной части расположены интерфейсные разъёмы, включая гнёзда для сетевых кабелей.

В целом, на создание оригинального корпуса, как отмечается, потребовалось более 2000 элементов конструктора Lego. Их цвет подобран таким образом, чтобы повторять исполнение реальных серверов.