كيف تصنع حاسوب Raspberry Pi SuperComputer!: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

في حد ذاته ، لا يتمتع Raspberry Pi بمواصفات رائعة. ولكن مع السعر الرخيص الأوساخ ، فإن شراء العديد من هذه الأجهزة وربطها لاستخدام قوة المعالجة المدمجة يمكن أن يجعل جهاز كمبيوتر مناسبًا منخفض التكلفة. كان هناك العديد من الحفارات الرائعة التي تم بناؤها لربط عشرات من Pi معًا. لذلك في هذا الدليل ، دعنا نستكشف كيف أن التكنولوجيا وراء الحوسبة العنقودية ونصنع Bramble Pi الخاص بنا!

الخطوة 1: شاهد نسخة الفيديو

لقد صنعت أيضًا نسخة فيديو من جزأين من نفس المشروع بالضبط. لذلك إذا لم تكن واحدًا للقراءة ، استرخ وشاهد مقاطع الفيديو! يرجى ملاحظة أن إصدار الفيديو يستخدم Raspbian Wheezy. ومع ذلك ، فإن الإرشادات أدناه تخص Raspbian Distro الحالي ، وهو Jessie في الوقت الذي أكتب فيه هذا.

الخطوة الثانية: ما سوف تحتاجه

لمتابعة هذا المشروع ، إليك الأجزاء التي ستحتاج إلى الحصول عليها

إليك ما ستحتاجه:

1. 2 أو أكثر من Raspberry Pi’s
2. بطاقات SD لكل Pi
3. كابلات الطاقة لكل Pi
4. موزع USB بالطاقة (اختياري)
5. كبلات الشبكات
6. محور أو جهاز توجيه

التكلفة الإجمالية: ~ 100.00 دولار

الخطوة 3: تثبيت وتكوين Raspbian

بمجرد حصولك على جميع الأجزاء ، فإن الخطوة التالية هي تنزيل وتهيئة نظام التشغيل Raspbian OS على أحد Raspberry Pi. سيكون هذا سيدك باي. إليك الخطوات:

1. قم بتنزيل صورة Raspbian من هنا.

2. انسخ صورة Raspbian على كل بطاقة SD لديك لكل Raspberry Pi.

   1. إذا كان لديك Windows ، فيمكنك اتباع هذه الإرشادات.
   2. إذا كان لديك جهاز Mac ، فيمكنك اتباع هذه التعليمات.
3. بمجرد نسخ الصورة على بطاقة SD الخاصة بك ، ضعها في كل من Raspberry Pi وقم بتشغيلها.

4. عند التمهيد الأول ، يجب أن ترى سطح المكتب Rasbperry Pi. انقر فوق رمز القائمة في الزاوية العلوية اليسرى وانتقل إلى التفضيلات> تكوين Raspberry Pi. فيما يلي الخيارات التي سنحتاج إلى تهيئتها

   1. قم بتوسيع نظام الملفات إذا لزم الأمر.
   2. قم بتغيير اسم المضيف إلى Pi01
   3. قم بتغيير خيار التمهيد إلى CLI (واجهة سطر الأوامر) ، لأننا لن نستخدم بالفعل واجهة سطح المكتب.
   4. الساعة في علامة التبويب "واجهات" وتأكد من تمكين SSH.
   5. انقر فوق علامة التبويب "Overclock" واختر "Turbo".
   6. قم بتغيير ذاكرة GPU إلى 16 ميغا بايت.
   7. انقر فوق علامة التبويب "الترجمة" واضبط تخطيط لوحة المفاتيح بحيث يتطابق مع تنسيق دولتك.
   8. قم بإنهاء التكوين ، وأعد تشغيل Pi.

الخطوة 4: تثبيت MPICH

ما زلنا نستخدم Pi واحدًا فقط باعتباره البرنامج الرئيسي ، نحتاج الآن إلى تثبيت البرنامج الأساسي الذي سيسمح لنا باستخدام قوة المعالجة لجميع Pi على شبكتنا. يسمى هذا البرنامج MPICH ، وهو عبارة عن واجهة تمرير الرسائل. إليك ما عليك القيام به لتثبيته:

sudo apt-get update

mkdir mpich2

القرص المضغوط ~ / mpich2

wget

tar xfz mpich-3.1.tar.gz

sudo mkdir / الرئيسية / 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

sudo جعل التثبيت

نانو بشرك

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

sudo إعادة التشغيل

اسم مضيف mpiexec -n 1

ستقوم هذه الأوامر بتنزيل MPICH وتثبيته ، بالإضافة إلى إضافته كمسار إلى ملف التمهيد BASHRC. يقوم الأمر الأخير بإجراء اختبار لمعرفة ما إذا كان يعمل أم لا. إذا أعاد الأمر الأخير "Pi01" ، فهذا يعني أنك فعلت كل شيء بنجاح.

الخطوة الخامسة: تثبيت MPI4PY

كما هو الحال ، يمكن لـ MPICH تشغيل برامج C و Fortran. ولكن نظرًا لأن Raspberry Pi يحتوي على بيئة تشفير Python مثبتة مسبقًا ، فسيكون من الأسهل تثبيت Python لمترجم MPI. إليك الأوامر للقيام بذلك:

sudo aptitude قم بتثبيت python-dev

wget

tar -zxf mpi4py-1.3.1

cd mpi4py-1.3.1

إعداد python.py build

تثبيت python

تصدير PYTHONPATH = / home / pi / mpi4py-1.3.1

mpiexec -n 5 python demo / helloworld.py

يجب أن يعيد هذا الأمر الأخير خمسة ردود. كل واحدة عبارة عن عملية مختلفة في Pi01 تقوم بتشغيل برنامج Python "Hello World" الذي صنعناه للتو.

الخطوة 6: نسخ الصورة

الآن بعد أن نجحنا في تكوين Pi الرئيسي لدينا ، نحتاج إلى نسخ صورة بطاقة SD الخاصة بـ Pi إلى جميع Pi الأخرى. إليك كيفية القيام بذلك على Windows:

1. أخرج بطاقة SD الرئيسية من Pi وأدخلها في جهاز الكمبيوتر الخاص بك.
2. باستخدام Win32DiskImager ، استخدم الزر "قراءة" لحفظ محتويات بطاقة SD على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.
3. أخرج بطاقة SD الرئيسية وأدخل بطاقة SD لأحد بطاقات Pi الأخرى. ثم استخدم خيار Win32DiskImager "الكتابة" لكتابة الصورة التي حفظناها في بطاقة SD الجديدة.
4. كرر الخطوة 3 حتى تحصل على الصورة الرئيسية مكتوبة على جميع بطاقات SD.

الخطوة 7: ضبط إعدادات Raspberry Pi المتبقية

الآن بعد أن تم تجهيز جميع بطاقات SD ، أدخل بطاقة Master SD مرة أخرى في Master Pi ، وقم بتوصيلها بجهاز توجيه وتشغيلها احتياطيًا. ثم بالنسبة لبقية Raspberry Pi ، أدخل بطاقات SD في كل منهم ، وقم بتوصيلها بنفس جهاز التوجيه مثل Master Pi الخاص بك ، ثم قم بتشغيلها جميعًا. لا يحتاج أي من أجهزة Pi الثانوية إلى لوحات مفاتيح أو ماوسات أو شاشات.

بمجرد تشغيل كل Pi ، باستخدام Master Pi ، يجب أن نكون قادرين على الحصول على عناوين IP لكل Pi على الشبكة. إليك الطريقة:

1. قم أولاً بتثبيت NMAP

   sudo apt-get update

   sudo apt-get install nmap

2. ثم احصل على IP الحالي لـ Master Pi

   ifconfig

3. يمكنك الآن فحص الشبكة الفرعية لأجهزة التوجيه الخاصة بك بحثًا عن عناوين Pi IP الأخرى

   sudo nmap -sn 192.168.1. *

انسخ جميع عناوين IP التي تتعلق بعناوين Raspberry Pi الأخرى الموجودة على الشبكة. سنكون قادرين بعد ذلك على استخدام عناوين IP هذه للاتصال بكل من Pi الآخر باستخدام SSH. ما يتعين علينا القيام به أولاً هو إعادة تسمية كل من Pi الثانوي إلى اسم شبكة فريد. الآن تم تعيينهم جميعًا على Pi01. بافتراض أن أحد عناوين IP الثانوية لـ Pi هو 192.168.0.3 ، فإليك كيفية الاتصال به وتغيير اسمه:

1. قم بتأسيس اتصال SSH

   ssh [email protected]

2. قم بتشغيل raspi-config

   sudo raspi-config

3. في الواجهة ، قم بالتمرير لأسفل إلى الخيار المتقدم ، ثم اختر اسم المضيف.
4. بالنسبة لاسم المضيف ، قم بتغيير Pi01 إلى الرقم التسلسلي التالي ، وهو Pi02.

5. ثم اخرج من جلسة SSH

   خروج

تريد تكرار هذه الخطوات لكل من Pi الآخر على الشبكة وإعادة تسميتها إلى Pi03 و Pi04 وما إلى ذلك.

على سيدك Pi ، تريد إنشاء ملف نص جديد يسمى "machinefile"

آلة نانو

وفيه ، تريد كتابة كل من عناوين IP الخاصة بـ Pi (بما في ذلك عنوان IP الرئيسي) في سطر جديد ثم حفظ الملف.

في هذه المرحلة ، يمكننا تشغيل ملف اختبار باستخدام

mpiexec -f machinefile -n 4 اسم المضيف

، لكنه سيخطئ بالقول إنه كان هناك "فشل في التحقق من مفتاح المضيف". لذا في الخطوة التالية ، دعنا نصلح ذلك.

الخطوة 8: التحقق من مفاتيح المضيف

لإصلاحها بحيث لا يؤدي الاتصال بكل Pi إلى فشل التحقق من مفتاح المضيف ، نحتاج إلى إنشاء مفاتيح وتبديلها لكل من Raspberry Pi الخاص بنا. قد يصبح هذا الجزء معقدًا بعض الشيء ، لكن آمل أن تتمكن من البقاء معي.

1. في Master Pi ، في المجلد الرئيسي الافتراضي ، قم بإنشاء مفتاح جديد.

   مؤتمر نزع السلاح ~

   ssh-كجن

2. انتقل إلى مجلد ssh وانسخ ملف المفتاح إلى ملف جديد يسمى "pi01"

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi01

3. بعد ذلك ، تريد الاتصال عبر SSH بـ Pi02 وتكرار هذه الخطوات نفسها لإنشاء ملف مفتاح Pi02

   ssh [email protected]

   ssh-كجن

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi02

4. قبل الخروج من Pi02 ، نحتاج إلى نسخ ملف المفتاح Pi01 إليه وتفويضه.

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

   القط pi01 >> allowed_keys

   خروج

5. مع الانتهاء من Pi02 ، كرر كل هذه الخطوات لـ Pi03

   ssh [email protected]

   ssh-كجن

   cd.ssh

   cp id_rsa.pub pi03

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

   القط pi01 >> allowed_keys

   خروج

6. كرر الخطوة الأخيرة لـ Pi المتبقية لديك على شبكتك.

7. بعد إنشاء مفاتيح لكل من Pi ، اخرج مرة أخرى إلى Master Pi وانسخ جميع المفاتيح التي تم إنشاؤها على كل من Pi.

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

   القط pi02 >> Author_keys

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

   القط pi03 >> author_keys

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

   القط pi04 >> author_keys

8. (كرر مع العديد من Pi على شبكتك)

الخطوة 9: تشغيل برنامج على جهاز الكمبيوتر العملاق الخاص بك

الآن يجب إعداد كل شيء. أثناء وجودك في Master Pi ، حاول تشغيل ملف الماكينة هذا مرة أخرى:

مؤتمر نزع السلاح ~

mpiexec -f machinefile -n 4 اسم المضيف

إذا تم كل شيء بشكل صحيح ، فيجب أن يُرجع عناوين IP لجميع Raspberry Pi الخاص بك. الآن بعد أن اختبرنا حاسوبنا الفائق بنجاح ، فلنقم بتشغيل برنامج بيثون عليه:

1. قم بتنزيل وفك ضغط برنامج تكسير كلمة مرور Python الخاص بي.

   wget

   tar -zxf python_test.tar.gz

2. قم بتحرير تجزئة كلمة المرور إلى واحدة ترغب في كسرها.

   نانو python_test / md5_attack.py

3. انسخ ملف Python إلى جميع ملفات Pi الخاصة بك.

   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. (كرر لجميع Pi المتبقية)

5. قم بتشغيل نص بايثون.

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

سيتم تشغيل البرنامج النصي باستخدام قوة المعالجة لجميع Pi على شبكتك! لا تتردد في اختباره باستخدام برنامج Python النصي الخاص بك!

الجائزة الثالثة في مسابقة Raspberry Pi 2016