Raspberry Pi Cluster Nasıl Kurulur? 8 Düğümlü Bramble Rehberi

BLOG
22-06-2026 02:16
Raspberry Pi Cluster Nasıl Kurulur? 8 Düğümlü Bramble Rehberi

Raspberry Pi Cluster (Küme) Nasıl Kurulur? 8 Düğümlü Bramble Rehberi

Bulut, sonuçta başkasının bilgisayarıdır. Kendi fiziksel Raspberry Pi kümenizi kurarak paralel hesaplamayı, Kubernetes'i ve dağıtık sistemleri gerçek donanım üzerinde, tam kontrolünüz altında öğrenirsiniz. Robotik Kontrol, Yapay Zeka ve Güç — Devresel.

Raspberry Pi tabanlı bir cluster (küme), birden fazla Raspberry Pi kartının bir ağ anahtarı üzerinden birbirine bağlanarak tek bir hesaplama havuzu gibi çalıştıırıldığı sistemdir. Genelde «bramble» olarak anılır. Düşük maliyetli, esnek ve tamamen sizin yönetiminizde olması sayesinde; üniversite laboratuvarları, Ar-Ge ekipleri ve dağıtık sistem öğrenmek isteyen geliştiriciler için ideal bir platformdur.

Neden Raspberry Pi Küme Kurulur?

Sanal makineyi saniyeler içinde buluttan açabilecekken neden fiziksel bir küme? Çünkü bir sistemi sıfırdan kurmak, buluttan kiralayarak asla öğrenemeyeceğiniz dersleri verir. Tipik kullanım alanları:

Kullanım Açıklama
Kubernetes / Docker Swarm Konteyner orkestrasyonunu gerçek çok düğümlü ortamda öğrenme ve test
Paralel hesaplama (MPI/OpenMP) Bilimsel modelleme ve yük dağıtımı deneyleri
Self-host servisler NAS, Pi-hole, web/CI runner gibi 7/24 servislerin yük dağıtımı
Eğitim ve Ar-Ge Üniversite, BAP ve laboratuvar projeleri için erişilebilir HPC modeli
Dayanıklılık testleri Yüksek erişilebilirlik ve failover senaryolarının denenmesi

Mimari: Head Node + Compute Node

Bu rehberde tek bir yönetilebilir (managed) anahtara bağlı 8 düğümlü bir küme kuruyoruz. Düğümlerden biri head node (baş düğüm), diğer yedisi compute node (hesaplama düğümü) olarak yapılandırılır.

Rol Görev
Head Node SD karttan boot eder; ikinci bir Gigabit Ethernet (USB3 adaptör) ile dış ağa çıkar; harici SSD taşır; DHCP, TFTP ve NFS sunucusu olarak çalışır.
Compute Node (×7) SD kart kullanmadan ağ üzerinden (network boot) açılır; işletim sistemi imajı head node'daki harici diskte tutulur.
Switch PoE+ destekli 8 portlu Gigabit anahtar; tek Ethernet kablosu hem veri hem güç taşır.

PoE+ (Power over Ethernet) destekli bir anahtar ve her düğümde bir PoE+ HAT kullanıldığında, her karta yalnızca tek bir Ethernet kablosu çekmek yeterli olur; ayrı bir USB güç hub'ına gerek kalmaz. Küçük kümeler için (4 düğüm ve altı) PoE yerine her düğümü resmi USB-C güç adaptörü ile ayrı ayrı beslemek daha pratik olabilir.

Malzeme Listesi

Aşağıdaki liste 8 kartlı bir küme içindir; ihtiyacınıza göre düğüm sayısını ve bileşenleri ölçekleyebilirsiniz. Ağır iş yükleri için düğüm başına daha yüksek bellek (8GB/16GB) önerilir.

Bileşen Adet / Not
Raspberry Pi 5 (8GB) veya Pi 5 (16GB) 8 adet — düğüm kartları (Pi 4 de uyumludur; Pi 5 daha yüksek performans verir)
Raspberry Pi PoE+ HAT 8 adet — PoE ile besleme için (HAT ve NVMe çözümleri)
PoE+ destekli Gigabit switch 1 adet — 8 port veya üzeri, yönetilebilir (managed) tercih edin
USB3 → Gigabit Ethernet adaptör 1 adet — head node'un ikinci ağ bağlantısı (eth1)
USB3 → SATA adaptör + SSD 1 set — network boot imajları ve paylaşımlı veri için (örn. 1TB)
Raspberry Pi 5 Resmi Kasa / Cluster case Kartları istiflemek ve soğutmak için (kasa ve aksesuarlar)
27W USB-C Güç Adaptörü (SC1152) PoE kullanmıyorsanız düğüm başına resmi adaptör
microSD kart (16GB+) Head node ve ilk kurulum için
Ethernet kabloları Düğüm sayısı kadar (8 adet)

1. İşletim Sistemi Kurulumu

Raspberry Pi Imager ile her karta Raspberry Pi OS Lite yazın (klavye/fare olmadan, headless çalışmak için). OS özelleştirme adımında şu ayarları yapın: hostname olarak pi-cluster, bir kullanıcı adı ve parola, SSH'ı etkinleştirme. Yalnızca head node için kablosuz ağı (SSID/parola) da girin; compute node'larda Wi-Fi etkinleştirilmez.

2. Head Node: İkinci Ethernet ve Statik IP

Head node'a kablosuz üzerinden SSH ile bağlanın. Küme için dahili ağ olarak 192.168.50.0/24 kullanacağız; head node bu ağda 192.168.50.1 adresini alır. Kümenin dışarıyla konuşması için USB3-Ethernet adaptörünü ikinci bağlantı (eth1) olarak ekleyin; karttaki dahili Ethernet (eth0) küme anahtarına bağlı kalır.

ssh <kullanici>@pi-cluster.local
nmcli # mevcut aglari gor (wlan0 bagli, eth0 switch tarafi)

# eth0 (dahili kume) icin statik IP:
sudo nmcli con mod "Wired connection 1" ipv4.addresses 192.168.50.1/24 ipv4.method manual
sudo nmcli con down "Wired connection 1"
sudo nmcli con up "Wired connection 1"

3. DHCP Sunucusu Kurulumu

Head node'u, küme ağındaki düğümlere IP dağıtan bir DHCP sunucusuna dönüştürüyoruz.

sudo apt install isc-dhcp-server

/etc/dhcp/dhcpd.conf dosyasına dahili ağ tanımını ekleyin: 192.168.50.0/24 alt ağı için 192.168.50.20-250 aralığında IP dağıtımı, head node için MAC adresine bağlı 192.168.50.1 sabit IP, ve yönlendirici/broadcast/DNS (8.8.8.8) seçenekleri. Bu bloğun tam örneğini resmi Raspberry Pi dokümantasyonunda bulabilirsiniz.

Ardından /etc/default/isc-dhcp-server içinde INTERFACESv4="eth0" ayarlayın, /etc/hosts dosyasına 192.168.50.1 cluster satırını ekleyin ve head node'u yeniden başlatın. Yönetilebilir anahtarınız varsa dhcp-lease-list ile IP almasını doğrulayabilirsiniz.

4. Harici Disk ve NFS Paylaşımı

Network boot imajları ve paylaşımlı veri alanı (scratch) için harici SSD'yi biçimlendirip bağlayın, sonra NFS ile kümeye açın.

sudo parted -s /dev/sda mklabel gpt
sudo parted --a optimal /dev/sda mkpart primary ext4 0% 100%
sudo mkfs -t ext4 /dev/sda1
sudo mkdir /mnt/usb && sudo mount /dev/sda1 /mnt/usb
# /etc/fstab: /dev/sda1 /mnt/usb auto defaults,user 0 1

sudo apt install nfs-kernel-server
sudo mkdir /mnt/usb/scratch && sudo chown pi:pi /mnt/usb/scratch
sudo ln -s /mnt/usb/scratch /scratch
# /etc/exports: /mnt/usb/scratch 192.168.50.0/24(rw,sync)
sudo systemctl enable --now rpcbind nfs-server
sudo reboot

5. İlk Compute Node: Network Boot

Compute node'lar SD kartsız, ağ üzerinden açılır. Önce geçici bir SD kartla (Raspberry Pi OS Lite, sadece SSH açık) ilk düğümü bir kez boot edip network boot'u etkinleştirin. Wi-Fi kesinlikle kapalı olmalı.

ssh pi@192.168.50.21 # head node DHCP listesinden gelen IP
sudo raspi-config # Advanced Options > Boot Order > Network Boot
# yeniden baslat, sonra dogrula:
vcgencmd bootloader_config # BOOT_ORDER=0xf21 gormelisiniz

# MAC ve seri numarasini not alin:
ethtool -P eth0
grep Serial /proc/cpuinfo | cut -d " " -f 2 | cut -c 9-16

Not: «No EEPROM bin file found» hatası alırsanız önce sudo apt install rpi-eeprom ve sudo rpi-eeprom-update -d -a ile firmware'i güncelleyin. Network boot adımları Raspberry Pi modeline göre küçük farklar gösterebilir; modelinize ait güncel adımlar için resmi Raspberry Pi dokümantasyonunu esas alın.

Head Node'u Boot Sunucusu Yapmak (TFTP)

sudo apt install tftpd-hpa kpartx
sudo mkdir /mnt/usb/tftpboot && sudo chown tftp:tftp /mnt/usb/tftpboot
# /etc/default/tftpd-hpa:
# TFTP_DIRECTORY="/mnt/usb/tftpboot"
# TFTP_OPTIONS="--secure --create"
sudo systemctl restart tftpd-hpa

Her compute node için bir OS imajı hazırlanır: güncel Raspberry Pi OS Lite imajı indirilip açılır, bölümleri mount edilip içeriği harici diske kopyalanır ve cmdline.txt, fstab, exports ile DHCP'deki host rpi1 kaydı düğümün MAC ve seri numarasına göre düzenlenir. Bu adımlar temel Raspberry Pi kurulum bilginizi varsayar.

6. Diğer Düğümleri Eklemek

İlk düğüm hazır olduktan sonra diğerleri çok daha hızlıdır: hazır imajı kopyalayıp (cp -a /mnt/usb/rpi1 /mnt/usb/rpi2) yalnızca cmdline.txt, hostname ve DHCP'deki host kaydını düğüme göre değiştirirsiniz. Her düğüm için MAC + seri numarasını bir tabloda izlemek işi kolaylaştırır:

Hostname IP Not
rpi1 192.168.50.11 İlk compute node (referans imaj)
rpi2 192.168.50.12 rpi1 imajından kopyalandı
rpi3 … rpi7 192.168.50.13…17 Aynı adımlar mekanik olarak tekrarlanır

7. Kümeyi Kontrol Etmek: parallel-ssh

Tüm düğümlerde aynı komutu tek seferde çalıştırmak için parallel-ssh (pssh) araç setini kullanın. Önce düğümler arası parolasız SSH için anahtar çifti oluşturun (ssh-keygen + ssh-copy-id).

sudo apt install pssh
# ~/.pssh_hosts dosyasina rpi1..rpi7 satirlarini ekleyin
parallel-ssh -i -h ~/.pssh_hosts free -h # tum dugumlerde bellek durumu

Kümeyi temiz kapatmak için tüm compute node'lara sırayla giriş yapıp kapatan basit bir kabuk script'i ya da rshutdown benzeri bir servis kullanabilirsiniz.

8. Kümeyi İleri Taşımak

Temel küme hazır olduğunda, amacınıza göre yazılım katmanını kurarsınız: bilimsel modelleme için MPI/OpenMP, konteyner orkestrasyonu için Kubernetes (k3s/MicroK8s) veya Docker Swarm, iş kuyruğu yönetimi için Slurm. Pi 5 düğümlerinde PCIe NVMe ile hızlı depolama eklemek, kümenin G/Ç performansını belirgin artırır.

Pi 4 mi Pi 5 mi?

Yukarıdaki klasik bramble Raspberry Pi 4 ile kurulmuştur ve adımlar Pi 4'te doğrudan geçerlidir. Yeni projeler için Raspberry Pi 5 daha mantıklıdır: belirgin daha yüksek CPU performansı, 8GB/16GB bellek seçenekleri ve PCIe üzerinden NVMe depolama. Network boot ve PoE Pi 5'te de desteklenir; yalnızca bazı firmware/ayar ayrıntıları model bazında farklılık gösterebilir. Ağır iş yükü planlıyorsanız Pi 5 16GB, dengeli kullanım için Pi 5 8GB iyi bir başlangıçtır.

Devresel'den Küme Malzemeleri

Küme projeniz için ihtiyacınız olan orijinal ve faturalı bileşenleri Devresel'den stoktan temin edebilirsiniz:

İlgili Rehberler

→ Raspberry Pi 5 Başlangıç Rehberi: Kurulum ve İlk Adımlar
→ Raspberry Pi'ye Home Assistant Kurulumu: Adım Adım Rehber
→ Raspberry Pi ile Neler Yapılabilir? 10 Gerçek Proje Fikri

Sıkça Sorulan Sorular

Bir küme için en az kaç Raspberry Pi gerekir?
Teknik olarak iki kart bile bir küme oluşturur. Öğrenme ve anlamlı paralellik için 3–4 düğüm iyi bir başlangıçtır; bu rehberdeki kurulum 8 düğümlüdür.

Compute node'lar SD kartsız mı çalışır?
Evet. Network boot etkinleştirildikten sonra hesaplama düğümleri işletim sistemini head node'daki harici diskten ağ üzerinden yükler; kalıcı SD karta gerek kalmaz.

PoE şart mı?
Hayır. PoE, kablo kalabalığını azaltır ve büyük kümeler için pratiktir. Küçük kümelerde her düğümü ayrı bir güç adaptörü veya USB hub ile besleyebilirsiniz.

Hangi anahtarı (switch) seçmeliyim?
PoE kullanacaksanız PoE+ destekli, yönetilebilir bir Gigabit anahtar tercih edin; bu, hem güç hem de ağ yönetimini kolaylaştırır.

Pi 4 rehberi Pi 5'te de geçerli mi?
Büyük ölçüde evet. Mantık aynıdır; yalnızca bazı firmware/network boot ayrıntıları model bazında değişir. Güncel adımlar için resmi dokümantasyona bakın.

Küme projenizin kartlarını, kasasını ve aksesuarlarını orijinal ve faturalı olarak Devresel'den stoktan temin edin. Kurumsal alıcılar (üniversite, BAP) için faturalı tedarik sağlıyoruz. Tüm Raspberry Pi ürünlerini incele →

Tüm Bloglar