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先上几张图,看看组建出来到底是什么样子。
这是机箱侧面(正)
这是机箱侧面(反)
机箱前面的图
怎么样,看起来很乱吧,其实再花点心思是可以把线都绑整齐的,但是我暂时不想做这个体力活,就让它先乱着吧。
缘起
事情是这样的,2021 年之前树莓派还便宜的时候,当时我想用树莓派做一个可编程的摄像头,用来监控小猫,就这样入手了第一台树莓派。
从此一发不可收,陆陆续续买了 8 个。
虽然有这么多树莓派在手里,但是我却不能很好的用它们。
- 有些装了 Ubuntu 吃灰;
- 有些装了游戏系统,打算做一个街机游戏机。说实话没有手机好玩,树莓派做的游戏机也会吃灰;
- 还有些装了无界面的
Raspberry
官方系统,当时比较注重安全,就禁用了密码登录,设置成只能用公钥登录,时间久了就悲剧了,随着工作电脑更换,之前的SSH key
找不到了,从此这些设备也没办法登录了。一想到又要从头弄,就让它们吃灰好了。
我一开始也想把树莓派做成一个集群,但是当时是刚开始接触树莓派,网上也找不到如何把多个树莓派放到一个集群中的资料,甚至连多设备如何更优雅的供电这种小问题都没有好的资料。
就这样每个树莓派基本上都是孤立的,使用的时候会带着一个很大的 5V3A 充电头,你可以想象 8 个树莓派同时使用,得插 8 个很大的充电头的混乱场景。
时隔 2 年,看到树莓派的价格,这明显就是理财产品啊,把他们卖了觉得听不舍的,放着又觉得很浪费,毕竟价格涨了,算下来 8 个不少钱呢,我得把他们利用起来。
开始准备
那么第一件事情就是想着如何把他们放在一个空间里做成集群,统一管控。
有了想法之后,开始不断从网上找合适的配件,一件件添加,现在总结下来有下面的一些主要配件。
1. 机箱
在淘宝上逛了半天,发现没有合适的机箱。后来我发现多硬盘机箱的设计非常适合构建高效集群,其空间利用率很高,非常适合我的需求。
有了这件宝贝,那么我的集群计划就漫出了最重要的第一步。
2. 树莓派 8 个
最贵的设备(树莓派)都赶在了涨价之前有了。
3. 路由器 2 个
之前办宽带的时候,联通送过一个路由器,我自己有一个小米路由器,那么正好一般两个闲置的路由器。
为啥是 2 个,一个可以连外网,一个只能连内网,比如部署安全要求较高的服务。
4. 8 孔USB 电源 2 个
树莓派要求用 5V3A,但是根据我之前的经验,一般情况下 稳定在5V1A 。为了满足树莓派的要求,我决定购买一个USB多孔的充电器。同时,为了方便监测电压和电流情况,我选择了一个带显示屏的充电器。虽然我知道树莓派并不一定需要3A的功率,但是这个配置可以满足我的需求。
5. 5 孔小交换机 2 个
树莓派无线网卡的 Mac 地址
是虚拟的,重启就会变化,没办法固定 IP。
所以最好用有线连接网络,保持网络稳定。
准备 2 个交换机
6. 至少 10 根网线
每个交换机有 5 根连接线,其中一根用于与可访问外网的路由器连接,另外 4 根用于连接 4 个树莓派。
如果想让不可访问外网的路由器也能通过有线连接,需要购买 USB 有线网卡,但路由器也可通过 Wi-Fi 连接。
7. 接线板 2 个
上面的 8 孔 USB 电源,用来给树莓和交换机等派供电 ,需要 2 个插孔
路由器的供电还是用自带的充电头,因为路由器需要 12V 的电压,(一个需要 1A,一个需要 2A)所以这里需要 2 个插孔
再加上其他需要直接能接 220V 电压的设备,2 个接线板是刚刚好。
8. 风扇 5 个
为了充分的散热,所以多装了几个风扇
一开始只购买一个可以控制温度的风扇,比如设置温度大于 45 度,风扇启动,温度小于 40 度风扇关闭。但是这个风扇噪音太大了,我把它当作机箱温度显示器用了。
然后又买了 2 个 12cm 的超静音风扇,这个效果确实很不错,2 个开启之后,晚上睡觉也不影响
限于机箱的空间不足,我又购买了 2 个 8cm 的风扇,都安装在了角落,但是这次买的这两风扇也不够静音,晚上得关掉才行。
所以到了晚上,就只要 2 个风扇再工作。
最后我发现角落里的树莓,降温还是不是彻底,所以,给角落的树莓派还是会开启自己的小风扇。(树莓派的壳子自带的)
9. Homekit 可以控制的 USB 开关(非必须)
这个可以配置到 Home Assistant
中,然后自动控制风扇开关
利用树莓派打造全能智能家居中枢,完美整合 HomeKit 和米家!
10. 6 快硬盘
我发现网上有电脑拆卸的 2.5 寸的机械硬盘,500G 的价格不到 50,所以够了 6 块,计划把树莓派的系统都装的硬盘里面,这里文章有写 将树莓派的系统安装到硬盘里, 不过我运行了几天发现,系统装到机械硬盘里,电量供应不足,树莓派的红灯不亮,或者偶尔闪一下,担心不稳定,最终就还是将系统装到 SD 卡里。
硬盘既然买了,也不能闲着,所以我把硬盘挂载到树莓派上,可以提供 smb 服务
树莓派挂载硬盘,并且搭建 smb 服务
把树莓派当作 NAS,安装Openmediavault
11. SATA 转 USB 的线 6 根
买了硬盘之后,没有线是没办法连接到树莓派上的
12. 10 多根 TypeC 的 USB 线
给树莓派供电用
13. 绑线绳子若干
整体布线追求就近原则,但是线一般很长,所以我通常会把线绑起来,绕到机箱边缘走线,这样就需要特别多的绑线绳
14. 标签贴
当你线特别多的时候,尤其把线在机箱边缘走的时候,你会发现,看到一个线头不知道另一头是哪个,搞不好你还得拆了再整理。哈哈,我就拆过好多次。
如果有了标签贴,可以给线的两头都做好标记,可以大大提升效率。
机箱布局
1. 机箱侧面(正)
A.(1)4 个叠放一起(2)(3)(4)(5)是 8 个树莓的摆放位置
B. (6) 是 HomeKit 可以自动控制风扇的开关,方便晚上睡觉的时候自动关闭较吵的风扇,白天自动开启
C. (7)是其中一个交换机,各自(2)(3)(4)(5)号树莓派联网
D. (12)是 2路由器,下面的是可以连接外网的路由器,通过无线中继
的方式连接家里的路由器,这样机箱自己对外是不需要网线连接的
E. (8)(9)(10)(11)是 4 个风扇 ,声音较大的会供电会连接多空 (6)上,方便自动控制
F. (13)是 8 孔的 USB 供电,可以按就近原则,給用 TypeC 的线各自树莓派供电
2. 机箱前面
如下图所示,机箱前面是凸起的,空间还可以,可以将一些线收纳到这里
A. (1)另一个 12CM 静音风扇
B. (2)交换机,就近原则,给上面 4 个树莓派联网
C. (3)4 个树莓派,在上面机箱侧面介绍过,这面也能看见
3. 机箱侧面(反)
机箱反侧面看起来比较简洁,后面有两个硬盘位置,(1)(2)上装了两个硬盘
最下面是放了一个插座。这个插座是整个机箱唯一对外的线,电源从这里供应。机箱前面看到的插座只要接这个插座,就可以完全封闭起来。
功耗
机箱的整体功耗也不是很高
8 个树莓派,5v1A的供电,那么就是 8 X 5 X 1 = 40W
路由器 2 个,12V2A,功耗: 2 X 12 X 2 = 48W(最大)
总体功耗不到 100W,可以长期开机了。
后续如果有配件坏了,就可以单独替换
说起配件坏,我有个交换机,自带的电源是 5V0.4A 的,我不小心接了 12V1A 的电源,结果烧焦了(就是闻起来有烧焦味),然后重新购买置换了一个。
最后
现在这个机箱变成这样,不是一开始就设计成这样的,而是不断的从淘宝挑选合适的配件,不断的调整位置,添加配置经过了一段时间的折腾,才弄出了这样一个看似好用的成果。
最耗费时间的应该是在有限的空间里,如何选择合适的配件,在合适的位置摆放。当一切都摆放好了,那么接线遵循就近原则,边缘走线。这样在美观方面也会提升很多。
当通电通网之后,那么就是对树莓派编号,固定 IP,然后进行服务部署架构吧。
我之前用其中 3 台做了个 k3s 集群
利用 3个树莓派搭建一个k3s 集群,并且在 Mac 上用 k3sup管理
给 k3s 集群用 Kubernetes Dashboard提供一个 Web UI 界面
顺着这个思路,我相信在架构方面能做很多有意义的事情。
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