Turing Pi 2 : le cluster basse consommation

Nous n’avons pas l’habitude de recommander des projets Kickstarter ici à Hackaday, mais lorsque du matériel prototype apparaît sur notre bureau, nous ne pouvons tout simplement pas nous empêcher de jouer avec et de l’écrire pour les lecteurs. Et c’est exactement là que nous nous trouvons avec le Turing Pi 2. Vous connaissez peut-être le Turing Pi original, la carte porteuse qui exécute sept cartes de calcul Raspberry Pi à la fois. Celui-ci prend en charge les versions 1 et 3 de Compute, mais un nouveau design était clairement nécessaire pour le Compute Module 4. Non contents de supporter uniquement le CM4, les développeurs de Turing Machines ont conçu une carte porteuse à 4 emplacements basée sur le brochage NVIDIA Jetson. . Toute la gamme d’appareils Jetson est prise en charge et un simple adaptateur fait fonctionner le CM4. Il y a même un tout nouveau module prévu autour du RK3588, qui devrait être assez impressionnant.

L’une des décisions de conception du TP2 est d’utiliser le facteur de forme mini-ITX et la connexion d’alimentation ATX à 24 broches, ce qui nous donne la possibilité d’installer le TP2 dans un petit boîtier d’ordinateur. Il y a même un boîtier montable en rack personnalisé prévu par les gens de My Electronics. Donc, si vous voulez 4 ou 8 Raspberry Pis dans un rack, celui-ci est fait pour vous.

L’appel – et les risques

« Attendez, attendez », je vous entends dire, « Il existe de nombreuses façons de monter en rack Raspberry Pis ! » Assurément. Les options de facteur de forme sont pratiques, mais la vraie magie est le reste de la carte. L’alimentation électrique contrôlée individuellement pour les quatre cartes à partir d’une seule alimentation ATX constitue une solution très propre. Besoin de redémarrer un Pi bloqué à distance ? Il y a le contrôleur de gestion de la carte de base (BMC) qui effectuera un contrôle total de l’alimentation sur le réseau. C’est la vraie fonctionnalité qui tue : le BMC va exécuter un micrologiciel Open Source et alimentera certaines fonctions très intelligentes. Vous voulez que l’UART résolve un problème de démarrage ? Il est disponible à partir des quatre nœuds du BMC. Besoin de pousser une nouvelle image vers un CM4 ? Le BMC inclura des fonctions de flash d’image. Un commutateur réseau Gigabit intégré à la carte relie le Pis, le BMC et deux ports Ethernet externes, tous prenant en charge les VLAN.

D’un autre côté, peu de la magie BMC est encore implémentée sur les unités d’examen. C’est la plus grande promesse du projet et l’endroit où il pourrait mal tourner. Mettre en place un firmware stable avec toutes les cloches et sifflets dans les trois mois avant la date de livraison prévue peut être un peu optimiste. J’attends un firmware fonctionnel, avec des mises à jour pour affiner l’expérience dans les mois suivant le lancement.

Ensuite, il y a l’IO étendu. La carte est livrée avec une paire de ports Mini PCIe, 4 ports USB3 et une paire de ports SATA. Cela fonctionne via les voies PCIe exposées par les différents modules de calcul. Les nœuds 1 et 2 sont connectés aux ports mini PCIe, le nœud 3 au SATA et le nœud 4 aux ports USB3. De plus, un port USB2 commutable peut être affecté dynamiquement à l’un des nœuds existants. Oh, et il y a une sortie HDMI à partir du nœud 1, donc encore plus d’options, comme exécuter un Pi CM4 8 Go en tant que machine de bureau. Une option tardive ajoutée au Kickstarter verrouille quatre ports NVMe au bas de la carte, un par emplacement, bien que tous les modules de calcul ne disposent pas des voies PCIe pour le prendre en charge.

Maintenant, gardez à l’esprit que je teste une unité de pré-production (plus à ce sujet plus tard), et que tout ce qui précède ne fonctionne pas encore. De nombreux changements sont prévus pour les cartes de production par rapport à mon unité, et le micrologiciel BMC sur cette carte est absolument minime. Il y a aussi les problèmes de chaîne d’approvisionnement que nous avons continué à couvrir ici sur Hackaday, mais le TP2 a l’avantage d’être conçu pendant la pénurie, il devrait donc pouvoir éviter d’utiliser des pièces difficiles à trouver.

Cas d’utilisation

Parlons maintenant de ce que cela * ne fait pas *. Cela peut sembler évident, mais le Turing Pi 2 ne vous offre pas une seule machine ARM avec plus de 16 cœurs de traitement. Il n’y a pas assez de magie à bord pour que les appareils agissent comme un ordinateur multiprocesseur unifié. Je ne suis pas sûr qu’il y ait assez de magie quelque part pour vraiment réussir ça. Cependant, vous obtenez quatre machines faciles à gérer, idéales pour exécuter des services légers ou des images Docker.

Vous cherchez une plateforme pour apprendre Docker et Kubernetes ? Ou un endroit pour héberger Gitlab, Nextcloud et un serveur de fichiers ? Peut-être voulez-vous jouer à Nginx en tant que proxy frontal et à plusieurs appareils exécutant des services derrière lui ? La nature Homelab-in-a-box du TP2 en fait un choix utile pour tout ce qui précède. Et même si vous ne pouvez pas raisonnablement faire tout ce qui précède sur un seul Raspberry Pi, un cluster programmable de 4 d’entre eux fait très bien le travail. La prise en charge du VLAN signifie que vous pouvez ajouter des cartes réseau virtuelles à vos nœuds et créer un réseau interne. Avec les deux ports Ethernet physiques, vous pouvez même utiliser votre TP2 comme routeur principal, en plus de tout ce qu’il peut faire.

Tests en conditions réelles

Alors, quel est l’état réel du projet ? Ma carte de pré-production démarre actuellement un Raspberry Pi CM4, un module Pine64 SOQuartz, un NVIDIA Jetson Nano et le Jetson TX2 NX. Le Jetson Xavier NX avait une bizarrerie nécessitant une modification mineure de la carte, mais fonctionne comme un champion une fois que cela a été fait. Il y a les verrues normales d’une carte de pré-production, comme des commutateurs DIP supplémentaires partout, et quelques bizarreries, comme Ethernet qui n’arrive qu’à 100M pour certains appareils. Ce sont des problèmes connus et un bon exemple de la raison pour laquelle vous effectuez un test de cartes rev 0. Le produit final devrait avoir tous les défauts résolus.

J’ai surveillé la consommation d’énergie, et le maximum que j’ai réussi à tirer n’est que de 30 watts de puissance. Cela suggère un cas d’utilisation réel, un cluster de calcul hors réseau. Les ports mini-PCIe devraient permettre un modem LTE (ou vous pouvez utiliser Starlink si vous êtes * loin * hors réseau). Ajoutez quelques caméras et installez les images du docker Zoneminder, et vous disposez d’une solution de surveillance vidéo à faible consommation d’énergie. Ajoutez un dongle RTL-SDR et le logiciel rtl_433 écoutant une station météo à énergie solaire, et vous pouvez également suivre la météo à distance. Juste pour le plaisir, j’ai exécuté une image Docker Janus sur l’un des Raspberry Pi CM4 sur mon TP2. Janus est le serveur WebRTC que nous avons intégré à Zoneminder, et j’ai pu diffuser en direct 12 caméras de sécurité à 1080p, en n’utilisant qu’environ 25 % de la puissance de processeur disponible, soit une charge de 1 sur un Pi à quatre cœurs. C’est un témoignage de la légèreté de Janus, mais aussi un excellent exemple de quelque chose d’utile que vous pourriez faire avec un TP2.

Et après

Le Kickstarter est terminé, avec plus de deux millions de dollars collectés, mais ne vous inquiétez pas, car vous pourrez bientôt acheter un Turing Pi 2. La commande sera traitée via le site Web de Turing Pi lui-même, restez à l’écoute pour les détails. Il faudra quelques mois jusqu’à ce que la révision finale de la carte soit terminée et expédiée, espérons-le avec un micrologiciel qui tue et que tout fonctionne exactement comme annoncé. Enfin, il y a la séduisante carte de calcul RK1, avec jusqu’à 32 Go de RAM et huit cœurs de bonté Arm du RK3588. C’est un peu plus loin, et peut-être une deuxième campagne Kickstarter. J’ai posé des questions sur le support principal pour le RK1, et on m’a dit que c’était un objectif principal, mais ils ne sont pas exactement sûrs du moment. Il y a pas mal d’excitation autour de cette puce particulière, alors attendez-vous à ce que la communauté travaille ensemble pour mettre en place tous les éléments nécessaires pour le support principal.

Il peut y avoir une conséquence inattendue du Turing Pi 2 et RK1 utilisant le connecteur NVIDIA Jetson SO-DIMM. Imaginez un appareil portable construit sur la carte de base Jetson open source d’Antmicro, qui fonctionne avec plusieurs modules de calcul. J’ai mentionné le Pine64 SOQuartz : ce n’est pas une carte officiellement prise en charge dans le TP2, mais parce que Pine64 l’a construit selon les spécifications CM4, il s’enclenche directement dans la carte adaptateur et fonctionne comme un champion. Il existe une possibilité intéressante qu’une ou deux de ces interfaces de module de calcul gagnent une masse critique suffisante pour être largement utilisées dans les appareils. Et si quelqu’un se demandait, l’utilisation de l’adaptateur TP2 CM4 ne permet pas comme par magie de démarrer un CM4 dans une carte porteuse Jetson Nano. Oui, nous avons vérifié.

Alors, le Turing Pi 2 est-il fait pour vous ? Peut-être. Si cela ne vous dérange pas de jongler avec plusieurs ordinateurs à carte unique et le désordre de câblage requis, alors peut-être que non. Mais si la possibilité d’insérer quatre SBC dans un seul boîtier mini-ITX, avec un BMC qui facilite la vie, sonne comme une bouffée d’air frais, alors jetez-y un coup d’œil. Le véritable test sera la date d’expédition du produit fini et la forme du support. Je suis prudemment optimiste qu’il ne sera pas très tard et qu’il disposera d’un micrologiciel OSS fonctionnel. J’ai hâte de mettre la main sur le produit final. Maintenant, si vous voulez bien m’excuser, je pense que je dois mettre en place un système automatisé pour créer des images docker aarch64.