Aufbau eines Raspberry PI Clusters - Teil II: Installation des Betriebssystems

Wie im ersten Teil angekommen, haben Sie Ihren Cluster nun fertig montiert und möchten ihn installieren. Machen Sie schon etwas damit. Dazu müssen wir Raspbian Stretch Lite herunterladen
– eine Linux-Distribution, die auf Debian basiert und speziell für den Raspberry Pi entwickelt wurde. Die "Lite"-Version hat eine Image-Datei von 1,8GB und enthält nur das Basissystem. Wir werden weder einen X-Server noch eine GUI benötigen, um unseren Cluster funktionsfähig zu machen, und mit Raspbian Lite sparen wir auch etwas Platz auf der 16GB MicroSDHC-Karte.

In diesem Tutorial lernen Sie:

• So schreiben Sie die Raspbian-Image-Datei auf eine MicroSD-Karte
• So installieren Sie Raspbian Lite
• Konfigurieren des ersten Knotens des Clusters

Mit einem optionalen 7-Zoll-Monitor sollte Ihr Cluster nach der Installation von Raspbian Lite in etwa so aussehen.

Aufbau der Raspberry Pi-Serie:

• Aufbau eines Raspberry PI Clusters – Teil I: Hardware-Anschaffung und -Montage
• Aufbau eines Raspberry PI Clusters – Teil II: Installation des Betriebssystems
• Aufbau eines Raspberry PI Clusters – Teil III: Simultanes Knotenmanagement
• Aufbau eines Raspberry PI Clusters – Teil IV: Überwachung

Verwendete Softwareanforderungen und Konventionen

Raspbian Lite installieren

Laden Sie die ZIP-Datei mit der neuesten Raspbian Lite-Image-Datei herunter und installieren Sie Etcher. Letzteres befindet sich ebenfalls in einer Zip-Datei, die ein AppImage enthält.

Sie müssen diese ausführbar machen mit:

chmod +x balenaEtcher-1.5.24-x64.AppImage 

Um die balenaEtcher-Anwendung zu starten, führen Sie Folgendes aus:

./balenaEtcher-1.5.24-x64.AppImage

Mit Etcher können Sie ganz einfach ein IMG- oder ISO-Image auf Ihre MicroSD-Karte brennen.

Etcher ist ein einfach zu bedienender Image-Brenner, der auch das .img-Format der Raspbian-Image-Datei verarbeiten kann, ohne dass Sie sie in ein ISO-Image konvertieren müssen. Es erkennt auch automatisch eine eingelegte SD- oder MicroSD-Karte und brennt Raspbian problemlos auf die erste Karte. Nachdem das Image auf die MicroSD-Karte gebrannt wurde, nehmen Sie es aus Ihrem Computer und setzen Sie es wieder ein, damit die Partitionen automatisch gemountet werden. Öffnen Sie eine Konsole oder ein Terminal-Fenster, und geben Sie

su -

und geben Sie Ihr Passwort ein, um root zu werden. Navigieren Sie nun zu der Stelle, an der die Karte gemountet ist (normalerweise /media) und geben Sie die Boot-Partition ein. SSH ist in Raspbian nicht standardmäßig aktiviert und wir benötigen SSH-Zugang, daher müssen wir eine leere Datei namens ssh im Stammverzeichnis der /boot-Partition der MicroSD-Karte erstellen:

touch ssh

Um Zugang zum Internet zu erhalten, müssen Sie Ihre Netzwerkeinstellungen in einer Datei mit dem Namen wpa_supplicant.conf angeben, die sich auf der rootfs-Partition der MicroSD-Karte befindet. Geben Sie diese Partition ein und bearbeiten Sie die Datei:

nano /path/to/microsd/root/partition/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Fügen Sie am Ende der Datei Folgendes hinzu:

network={
        ssid="your_ssid"
        psk="your_password"
}

Dabei ist your_ssid die SSID Ihres Routers und your_password Ihr WLAN-Passwort. Bearbeiten Sie nun die Datei /etc/network/interfaces auf derselben MicroSD-Karte so, dass sie wie folgt aussieht:

auto lo
iface lo inet loopback

iface eth0 inet dhcp

allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet dhcp
        wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

allow-hotplug wlan1
iface wlan1 inet dhcp
        wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Auf diese Weise kann Ihr Router DHCP-zugewiesene IP-Adressen an die Knoten in Ihrem Cluster übergeben, sodass Sie nicht für jeden von ihnen manuell eine statische Adresse konfigurieren müssen. Das wird Ihnen vorerst etwas Zeit sparen.

Jetzt können Sie die MicroSD-Karte aushängen und in den ersten Knoten des Clusters, direkt unter der Raspberry Pi-Platine, in den dafür vorgesehenen Steckplatz einsetzen. Schließen Sie einen HDMI-fähigen Monitor an den jeweiligen Raspberry Pi an und schließen Sie auch eine USB-Tastatur an einen der vier USB 2.0-Steckplätze an. Schließen Sie schließlich nur diesen Raspberry Pi über eines der MicroUSB-Kabel an den Power Hub an und schalten Sie ihn ein.

Sie werden in Kürze von einer Eingabeaufforderung begrüßt, in der Sie aufgefordert werden, sich anzumelden. Der Standardbenutzername ist pi und das Standardpasswort ist raspberry. Sie sollten diese später nach Ihren Wünschen ändern. Optional können Sie all dies über SSH tun, indem Sie sich über seine IP-Adresse mit Ihrem Raspberry Pi verbinden. Sie können herausfinden, welche IP-Adresse Ihr Knoten hat, indem Sie entweder Ihr Router-Protokoll überprüfen oder das Netzwerk nach verfügbaren Hosts durchsuchen. Da wir SSH auf diesem speziellen Raspberry Pi aktiviert haben, indem wir die ssh-Datei erstellt haben, können Sie sich jetzt von einem anderen Computer im LAN mit

ssh -l pi 192.168.1.166

wobei 192.168.1.166 – für dieses Tutorial – die DHCP-IP-Adresse ist, die von Ihrem Router bereitgestellt wird.

Konfiguration

Jetzt, da wir eingeloggt sind und eine Eingabeaufforderung erhalten, müssen wir Raspbian so konfigurieren, wie wir es möchten. Sie können den Konfigurationsdialog ncurses aufrufen mit

sudo raspi-config

Dies ist der Hauptbildschirm des Raspberry Pi Configuration Tools.

Sie können Menüpunkte mit Enter auswählen und Kontrollkästchen mit der Leertaste markieren. Von hier aus können Sie Ihr Passwort und Ihren Hostnamen ändern und das System im Grunde so einrichten, wie Sie es möchten. Ändern Sie Ihr Benutzerpasswort, gehen Sie dann zu Erweiterte Optionen und wählen Sie Dateisystem erweitern. Dadurch wird beim nächsten Start von Raspbian mehr Platz auf der MicroSD-Karte frei.

Wählen Sie im selben Menü Memory Split und ändern Sie die Menge an RAM, die die Grafikkarte erhält. Da wir von jetzt an nur noch in der Befehlszeile arbeiten werden, können wir dies auf 16 setzen, um sicherzustellen, dass Ihr Pi-Board mehr RAM erhält. Verlassen Sie dieses Menü, rufen Sie das Menü "Boot-Optionen" auf, wählen Sie das Untermenü "Desktop/CLI" und dann "Konsole" aus. Auf diese Weise bootet der Pi immer in die CLI, wodurch der Bootvorgang schneller und weniger auf dem RAM durchgeführt wird. Im Menü "Lokalisierungsoptionen" im Stammverzeichnis des Konfigurationsbildschirms können Sie Ihr Gebietsschema auswählen (z. B. USA), die Zeitzone ändern und das Land auswählen, in dem Sie den Pi verwenden.

Geben Sie Desktop/CLI ein, um einen reinen Befehlszeilen-Bootmodus festzulegen.

Speichern Sie diese Einstellungen und das System fordert einen Neustart an. Tun Sie dies, und wenn Sie wieder zur CLI-Eingabeaufforderung gelangen, können Sie diese verwenden, um den verbleibenden freien Speicherplatz auf der MicroSD-Karte anzuzeigen:

df -haT

Nur 8 % der verfügbaren 16 GB werden verwendet, sodass Sie mit 13 GB arbeiten können. Als nächstes müssen Sie Raspbian auf die neuesten Pakete aktualisieren:

sudo apt update
sudo apt upgrade

Schlussfolgerung

Jetzt haben Sie Raspbian Lite auf Ihrem ersten Cluster-Knoten. Als nächstes können Sie eines von zwei Dingen tun: Entweder wiederholen Sie diesen Vorgang für jede MicroSD-Karte, die Sie haben, oder erstellen Sie ein Image der MicroSD-Karte, die Sie gerade installiert haben, und flashen Sie es mit Etcher auf jede Karte. Letzteres spart Ihnen etwas Zeit, aber Sie müssen manuell für jeden Knoten einen anderen Hostnamen festlegen, um sie nicht zu verwirren. Verwenden Sie etwas wie rpi1, rpi2, rpi3. Sie können den Hostnamen mit

sudo hostname rpi1

Zum Beispiel. Legen Sie für jeden Knoten denselben Benutzernamen und dasselbe Kennwort fest. In Teil III dieser Reihe konfigurieren wir die erforderlichen Tools, damit der Cluster mit allen Knoten gleichzeitig funktioniert, und sehen, wie wir ihn weiter konfigurieren können.