Publié le 13 mars 2015 - par

Un cluster de 66 Raspberry Pi

Octopic Front LargeCe sont 66 Raspberry Pi qui forment ce cluster mis au point par le GCHQ Britannique.
Le GCHQ (Quartier général des communications du gouvernement) est le service de renseignements électronique du gouvernement britannique.
Ce réseau appelé Pi Bramble est le plus grand cluster de Raspberry Pi assemblé (Fondation Raspberry Pi).
Il est constitué de 2 RasPi maîtres et de 8 esclaves, chaque esclave comprenant lui-même 8 Raspberry Pi, ce qui fait bien un total de 66 framboise (la touche CALC est en haut à droite de votre clavier 😉 )…

L’origine de Pi Bramble

C’est à un concours interne, destiné à stimuler l’innovation que ce cluster a été présenté. Trois spécialistes du GCHQ ont décidé de construire un cluster de Raspberry Pi.

Pi Bramble : vue d’ensemble – ©GCHQ 2015

Les projets similaires sont très souvent conçus à partir d’éléments non commerciaux ou des solutions matérielles non reproductibles. De plus ils sont souvent réalisés pour répondre à une tâche très spécifique…

Conception

Pour des raisons de commodité, le cluster a été composé de blocs de 8 Raspberry Pi. Ces blocs peuvent travailler de façon autonome ou être reliés pour former un ensemble plus étendu. Il est conçu pour être facile à assembler et à utiliser, avec une pile logicielle qui autorise que des tâches multiples soient exécutées par les processeurs disponibles.

Octopic Closeup Large

Le cluster est constitué de blocs de 8 Raspberry Pi – ©GCHQ 2015

Constitution de Pi Bramble

Chaque bloc de base est constitué d’un réseau de huit  Raspberry Pis que le GCHQ appele un « OctaPi ». Ce nombre a été choisi en prenant en compte les exigences d’alimentation et de refroidissement, l’encombrement, le poids, l’accessibilité, la simplicité et l’esthétique.
Les panneaux sont alimentés en POE (Power over Ethernet) pour réduire le nombre de câbles et d’alimentations nécessaires, chaque Raspberry Pi commande aussi un afficheur à LED, utilisé pour afficher l’état du système.

Le Pi Bramble est composé de huit OctaPis,  plus deux nœuds maîtres supplémentaires (qui agissent comme intermédiaires entre le cluster et le réseau extérieur), ce qui représente en tout 66 Raspberry Pi.

Chaque nœud maître se compose de :

  • 1 Raspberry Pi modèle B
  • SD Card 16 Go
  • un HUB USB
  • une alimentation in-interruptible par batterie (UPS)
  • un câble Ethernet en aval pour contrôler le cluster
  • un client WiFi pour se connecter au réseau local
  • un point d’accès WiFi pour l’administration
  • un SSD de 128 Go pour le code / les données
  • une horloge en temps réel
  • un écran LCD tactile
  • une caméra (1 visible, une infra rouge)
Octopic Front Large

Les nœuds maîtres sont à gauche (Headnode) – ©GCHQ 2015

Les Raspberry Pi « esclaves » dans le cluster comprennent :

  • 64 Raspberry Pi modèle B
  • 32Go RAM
  • 1 To de mémoire flash
  • 1153 LED contrôlables
  • 8 switches Ethernet Gigabit PoE

Plutôt que d’utiliser un système de contrôle existant, les développeurs ont préféré repartir de zéro afin de mieux comprendre la façon dont ce système se comporte et pour obtenir un système léger et efficace. Au cours du développement, le système a été refait trois fois, démontrant comment une plate-forme de ce type peut être utilisée pour expérimenter rapidement différents systèmes d’exploitation, langages et bibliothèques. La troisième itération, basée sur Node.js, Bootstrap et Angular, a enfin fourni une interface convenable avec tout le contrôle nécessaire à la gestion du cluster.

«Augmentation» contre «Extension»

L’objectif initial du cluster était d’être un outil d’enseignement pour la communauté de développeurs du GCHQ.

Pendant un certain nombre d’années, l’industrie informatique a été en mesure d’augmenter sa capacité de calcul. La vitesse d’horloge des processeurs est devenue plus rapide et le nombre de transistors sur les puces utilisées a augmenté. Aujourd’hui, nous atteignons les limites physiques de cette technologie. Une façon de faire plus est l’extension, l’utilisation de plusieurs processeurs en parallèle pour travailler sur des problèmes complexes.

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L’ensemble de Pi Bramble est monté sur un chariot pour faciliter les déplacements – ©GCHQ 2015

Le passage de l’augmentation à l’extension est un changement de philosophie qui nécessite une approche très différente des problèmes de génie logiciel. Un grand cluster de Raspberry Pi représente une excellente plateforme d’enseignement pour explorer et expérimenter les différentes techniques et approches. Le logiciel doit être léger et doit fonctionner efficacement : les programmeurs ne peuvent pas compter sur la puissance du processeur pour les sortir du pétrin si le code qu’ils écrivent n’est pas optimal.

Et après ?

Le GCHQ est toujours à la recherche de moyens pour attirer les écoliers et étudiants vers la science, la technologie, l’ingénierie et les mathématiques.

bigbangfair

Le Pi Bramble semblait une solution idéale avec le programme d’engagement de sensibilisation de GCHQ. Il a été lancé en Mars à la Foire Big Bang 2015 au NEC de Birmingham, le plus grand événement de STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics ) pour les jeunes au Royaume-Uni.

The Big Bang Guide 2015-1Le but final est d’utiliser le concept OctaPi dans les écoles pour aider à enseigner une programmation efficace…

Conclusion

Pi Bramble avec ses 66 Raspberry Pi est actuellement considéré comme le plus grand cluster de RasPi du monde…

Cependant, Il ne devrait pas le rester longtemps et ces travaux pourraient inspirer d’autres personnes pour aller plus loin et développer leur propre cluster (en France ?).

Merci à Simon qui m’a signalé cette information.

Sources

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À propos François MOCQ

Électronicien d'origine, devenu informaticien, et passionné de nouvelles technologies, formateur en maintenance informatique puis en Réseau et Télécommunications. Dès son arrivée sur le marché, le potentiel offert par Raspberry Pi m’a enthousiasmé j'ai rapidement créé un blog dédié à ce nano-ordinateur (www.framboise314.fr) pour partager cette passion. .

7 réflexions au sujet de « Un cluster de 66 Raspberry Pi »

    1. François MOCQ Auteur de l’article

      Ah ah ! bravo Christophe !
      Le « cluster » de 120 machines était destiné à réaliser du test de charge et chaque Raspberry Pi restait individuel. C’était physiquement un cluster de 120 RasPi indépendants.
      Ici le cluster de 66 Pi a été homologué par la Fondation car il s’agit d’un système de calcul distribué dans lequel tous les processeurs se partagent l’exécution du code.
      Un peu différent quand même.
      Merci pour cette remarque ;

      Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      pas que, les autres aussi.. Qui est le premier producteur de carte SIM au monde ? ce ne serait pas un français ? Tiens, justement : http://www.lemonde.fr/pixels/article/2015/02/20/pourquoi-la-nsa-et-le-gchq-ont-vole-des-cles-de-chiffrement-de-cartes-sim_4580668_4408996.html et http://www.numerama.com/magazine/32276-cartes-sim-piratees-gemalto-france-cible-par-la-nsa-et-le-gchq.html !
      Alors non, pas que le peuple anglais 😉 les autres aussi !
      A se demander si le développement de calculateur parallèle est « uniquement » destiné à l’éducation, hein ?

      Répondre
  1. Nicolas

    Maintenant, ils n’ont plus qu’à essayer d’en faire une version Compute Module! Évidemment, il faut développer une carte mère spécifique, mais je suis sur que ça pourrait être intéressant!

    Répondre
  2. Booster

    Quelle que soit la source qui traite ce record du GCHQ, on parle d’éducation. Pourtant, j’ai un peu cherché et je ne trouve aucun documentation sur le projet, juste quelques photos et la même promo pour la « BigBang Fair ». Savez-vous si une documentation détaillée du projet est disponible ?

    Répondre

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