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Raspberry Pi Cluster

Die 3. Klasse der Fachschule für Informatik hat als Schulprojekt im Lernfeldunterricht im Fach Computertechnik mit den Fachlehrern Raffl Alexander und Kuen Thomas einen Cluster mit Raspberry Pi’s erstellt.

Ziel des Projektes war es mehrere Einplatinencomputer, den sogenannten Raspberry Pi's, zusammen zu schließen und dann als Webserver im Verbund laufen zu lassen. Zusätzlich zu diesem "Cluster" wurde eine eigene Website und ein W-LAN-Hotspot erstellt, sodass sich Besucher und Interessierte über W-LAN zum Cluster verbinden können und in der Lage sind die Website aufzurufen.

Die Klasse wurde in kleinen Gruppen eingeteilt, sodass sich jede Gruppe auf ein Thema spezialisieren und vorbereiten konnte.

Für das Projekt wurden 6 Gruppen erstellt:
- Die Software Gruppe: Diese Gruppe hatte die Aufgabe das Betriebssystem und die zusätzlich benötigte Software auf allen Raspberry Pi's zu installieren und zu konfigurieren.
- Die Cluster Gruppe: Sie hatte die Aufgabe sich in das Programm Ansible einzulesen und es auf den Raspberrys zu installieren und zu konfigurieren.
- Die Hardware Gruppe: Sie organisierte und besorgte die nötige Hardware, wie z.B. das Kabelmaterial, den Switch, den Access-Point oder die eigens für die Raspberry Pi's angefertigte Kiste.
- Die Netzwerk Gruppe: Die Netzwerkgruppe hatte die Aufgabe das LAN-Netz, das W-LAN und den Router zu konfigurieren.
- Die Server Gruppe: Sie kümmerten sich um die Installationen und die Konfiguration des Apache-Webservers.
- Die Logger Gruppe: Sie sammelten alle Informationen der einzelnen Gruppen, erstellten Fotos und dokumentierten die einzelnen Aufgaben der Gruppen, anschließend programmierten sie eine Webseite, die diese Informationen beinhalteten und somit das Projekt als HTML-Seite inhaltlich vorstellten.

Die nötige Hardware für das Projekt wurde ihnen von der Schule zur Verfügung gestellt. Sie hatten 9 Raspberrys, einen Switch, einen Router, Stromkabel, Verteiler und Netzwerkkabel.
Auf den Raspberry PI‘s wurde das Betriebssystem Raspbian installiert. Raspbian ist eine kostenlose Distribution von Debian zur optimierten Nutzung für das Raspberry Pi. Als Software-Bausteine haben sie das Cluster-Programm Ansible für die Verteilung der Ressourcen und Apache für den Webserver ausgewählt.

Nachdem alle Komponenten von der Hardwaregruppe an den richtigen Platz gebracht wurden, konnte die Softwaregruppe auf allen Raspberry Pi's das Betriebssystem installieren.
Das Betriebssystem Raspbian Jessie wurde heruntergeladen und auf den SD-Karten kopiert. Mit Hilfe des Programmes NOOBS gelang die Installation reibungslos.
Nachdem alle Raspberry Pi's einwandfrei liefen konnte die Netzwerkgruppe die statischen IP-Adressen jedem Gerät zuweisen. Diese Aufgabe erledigte die Netzwerkgruppe mit Hilfe der Softwaregruppe. Zeitgleich wurde auch  der sogenannte "Headnode" bestimmt. Der Headnode ist das Haupt Raspberry PI worauf später Ansible installiert wurde.
Als das Netzwerk eingerichtet war und alle Raspberry Pi's im Netz ersichtlich waren, wurde Ansible installiert.
Hier kamen die ersten größeren Probleme auf die Klasse zu, denn sie hatten in der Schule kein freies Internet, sodass ein Weg gefunden werden musste, den hauseigenen Proxy zu umgehen. Nach einigen Stunden und verzweifelten Versuchen dieses Problem zu lösen, kam die Rettung vom Netzwerkadministrator der Schule, der den Schülern einen eigenen Anschluss ohne Proxy einrichtete. So konnte endlich Ansible und der Apache-Webserver installiert werden.
Jetzt musste nur noch die eigens für das Projekt erstellte Webseite hochgeladen und der W-LAN-Hotspot eingerichtet werden.

Pünktlich zum Tag der offenen Tür am 30. Jänner 2016 konnten die Besucher mit ihren Smartphones über den eigenen W-LAN-Hotspot die Webseite aufrufen.

Eindrücke:

Cluster_1

Cluster_2

Cluster_3

Cluster_4