RapberryPi+PoE HatでつくるKubernetesクラスタ(構築編)

内容的にはn番煎じな気がするが、備忘録も兼ねて。

背景

• 物理サーバ上でドカドカ建ててるDockerをもう少しいい感じに運用したい
• 趣味と勉強を兼ねて、Kubernetesクラスタを構築すればよいのでは？
• RaspberryPiでスタックして作ってるの前に見かけたな
• PoEハット使うとケーブル配線がLANだけになってよさそうだな・・・
• おうちで「おうち Kubernetes インターン」を実施しました | CyberAgent Developers Blog

ええやん！！！

出来上がったもの

PoEとは？

• Power over Ethernetの略
• IEEEで定められた規格の一つで、イーサネットケーブルで電力供給を行うためのもの
• PoEに対応した送電機器には、スイッチングハブやインジェクタがある
• PoEに対応した受電機器が接続されるとネゴシエーションで適切なクラスで電力供給が行われる

Raspberry Pi PoE HAT

• ラズパイ公式のPoEハットはIEEE 802.3afのClass 2
• 出力が5V/2.5Aなので、1台あたりの消費電力は12.5W
• 今回はRaspberryPi3台使うので37.5Wまで収容できるPoEスイッチングハブが必要

材料

• 上記インターン記事の材料をベースに購入
  • 注: 価格は購入時点のものです

材料(税込金額)	個数	小計
Raspberry Pi 4 Model B/8GB OKdo(RS) @¥9,020	3	¥27,060
Raspberry Pi Raspberry Pi HAT Power over Ethernet (PoE) @¥2,173	3	¥6,519
Transcend microSDカード 64GB @¥1,280	3	¥3,840
エレコム LANケーブル 0.15m @¥200	3	¥600
GeeekPi Raspberry Pi4クラスターケース @¥2,499	1	¥2,499
TP-Link TL-SG1005P @¥4,000	1	¥4,000
	合計	¥44,518

• その他必要なものは自宅にあるものを使いました
  • SDカードリーダ
  • ルータ
  • LANケーブル(ルータとハブを接続する用)
  • microHDMI to HDMIケーブル

組み立て

• 今回購入したケースにはヒートシンクがいくつかついているが、PoEハットが乗っかるので一工夫必要だった

  • CPU：4BのCPU用ヒートシンクを取り付け
  • メモリ：3BのCPU用ヒートシンクを取り付け
  • USBコントローラー：コネクタ側に半分ずらして取り付け
  • イーサネットコントローラー：あきらめ
    

• 最上部のファンガードはファンと留め具のナットがあたってしまうので、2箇所で固定
  

• それ以外は基本付属のマニュアル通りに組み立てれば出来上がる

クラスタ構築テスト

• Raspberry Pi Imagerでubuntu 20.04のイメージをSDカードに焼いていく
• こちらの構築手順でサクッとクラスタ構築まですすめることができた

感想

Pros

• RaspberryPiから伸びる配線がLANケーブルのみでスッキリ
• 2.5Aの電源をスイッチ一台から供給できる
  • 3ポート以上のUSB充電器は最大5V/2.4A出力の製品が多くてギリギリ足りていない
  • (クライアントではなく)サーバとしての利用のため、USB機器を指して使わなければ🙆

Cons

• PoE HATのファンは常に回っているわけではなく、温度上昇に応じてON/OFFしている
  • スズムシのような音色🦗
  • 最終的に卓上ファンで風を当ててファンが回らない程度にしている
    
• PoE HAT、PoEスイッチングハブが結構高い
  • 安いスイッチングハブと5V/3AなACアダプタであれば半額以下で揃う