Pi集群的优缺点？

#1 楼

一些有趣的问题。我认为您可能有点误解了使用Raspberry Pis构建的“超级计算机”的工作方式。它们不能用作自动负载分担系统。它们是为称为并行编程的东西而设计的，其中将复杂的任务分解为可以同时执行的部分。集群（头节点）中的主要Pi负责组织总体任务，集群（客户端节点）中的每个Pi都执行其分配的工作并将结果报告回头节点。

此外，已构建的Raspberry Pi集群还没有被构建为高效的计算设备。它们已被构建为开发平台。购买32台Raspberry Pi比购买32台台式电脑便宜得多。您可以以这种方式便宜得多地开发和测试并行编程软件。如果没有Pi或PC，唯一的选择是在实际的超级计算机上请求CPU时间。根据相关计算机的大小，这样做可能会花费金钱或等待很长时间才能获得资源。因此，为什么人们建立了自己的个人集群。只有在您知道应用程序可以正常工作的情况下，才可以在真正的计算机上运行您的应用程序！在适当的群集中，Pi不能充当单个虚拟计算机。您可以通过任务或资源分配系统（例如Sun Grid Engine）的形式来对每个Pi进行松散控制。任务根据需要分配给节点，当任务完成时，该节点的资源将被释放以用于新任务。

在集群中，由于每个Pi都在运行自己的Linux副本，每个Pi都会保留对其GPIO端口的本地控制。我不确定软件在并行计算环境中如何真正使用它，但是就在那里。

群集并不是真正使Pi更快，因为它们不是一台计算机。您所获得的仅仅是一次执行更多操作的能力。您不限于两个的倍数。但是，根据运行的任务，群集计算机实际上有一个实际的上限。想象一下，如果您在许多需要200个步骤的Pi上运行并行计算。但是，每个下一个步骤都需要每个Pi在其上一个步骤中计算出的信息。因此，每个Pi每次迭代都需要从其他Pi接收数据。根据每次迭代计算所需的时间，最终花费的时间比计算要花费更多的时间。这就是为什么大多数超级计算机都使用InfiniBand网络的原因。它非常快，因此您可以进行更多的计算。解决方案是使用更少的Pi，但让它们在每次迭代中做更多的工作，但这可能无法实现，具体取决于您的算法。因此实际的上限。 （在Pis上，这特别糟糕，因为USB以太网速度很慢。）

因此，在实际应用中，分布式Web托管！您可以在这里利用多个Pi，这不是常规集群。假设您有5个Pis。我们将它们称为GatewayPi，WebPi1，WebPi2，WebPi3和DataPi。 GatewayPi面向互联网，运行Nginix来处理Web请求，但不进行任何处理。相反，它所做的是负载平衡。它使用代理，并将传入的请求随机转发到WebPi1，WebPi2或WebPi3。我们将Web基础架构的功能增加了三倍，因为我们现在可以同时处理更多的请求。那DataPi呢？ DataPi已连接一个存储我们所有网络数据的硬盘，并且正在运行NFS服务器。 WebPiX挂载了NFS共享，因此它可以访问数据进行处理。这样，我们只需要在一个位置运行备份即可节省磁盘空间。

我刚刚描述的本质上是Google和Facebook等大公司使用的模型，但缩小到了Raspberry Pi的大小。唯一的问题是，由于Pis的成本，这样做实际上是在创建与Pis集群用于并行编程相同的开发平台（但用于Web服务）。使用多个Pi时，由于它们的计算能力相对较低，因此在您处理大量数据时，很快就会在性能上降低能耗。但是只是为了学习？他们是完美的。