Dank freier Software lassen sich auch ältere Raspberry-Pi-Modelle noch sinnvoll für Forschungszwecke einsetzen.
Der Raspberry Pi liegt mittlerweile in der vierten Generation vor. Viele Fans des britischen Mini-Computers haben im Laufe der Jahre mehrere Geräte der jeweils neuesten Generation erworben und daher inzwischen ältere, nicht mehr benutzte Rechner in Schubladen, Schränken oder im Keller liegen.
Doch Sie können diese ausrangierten Einplatinencomputer wieder aus dem Dornröschenschlaf erwecken, indem Sie sie in ein weltweites Netzwerk von Computern integrieren, das verteilten Berechnungen dient. Dabei stehen Projekte der Medizin im Vordergrund, aber auch naturwissenschaftlicher Disziplinen, die keine Ressourcen zum Kauf exorbitant teurer Supercomputer aufbringen können. Der Raspberry Pi stellt in solchen Fällen wie Millionen andere Computer weltweit für diese Projekte Rechenzeit bereit und hilft damit aktiv, wissenschaftliche Fragestellungen zu lösen.
Im Team
Das größte Projekt, um mithilfe des verteilten Rechnens wissenschaftliche Aufgaben zu lösen, ist das ursprünglich von IBM im Jahre 2004 entwickelte World Community Grid (WCG [1]). Das nach wie vor primär unter der Ägide von IBM betriebene Projekt hat es sich zur Aufgabe gesetzt, vor allem Rechenleistung für Projekte aus der Biologie und Biochemie zu generieren.
Das World Community Grid setzt dabei seit 2008 auf die Software BOINC – das Kürzel steht für Berkeley Open Infrastructure for Network Computing. Bei dieser Anwendung handelt es sich um eine Client-Server-Applikation, die sich projektunabhängig nutzen lässt. Wie der Name schon sagt, wird BOINC von der Universität Berkeley in Kalifornien entwickelt [2].
Beide Komponenten – Server und Client – basieren dabei auf freier Software und stehen unter der GPL- und LGPL-Lizenz. Anwender, die für ein Forschungsprojekt Rechenzeit spenden möchten, laden sich den BOINC-Client herunter und registrieren sich für eines der laufenden Projekte. Anschließend wird die Projektsoftware auf dem BOINC-Client installiert und beginnt mit den Berechnungen. Man kann jederzeit weitere Projekte unterstützen, da der Client es erlaubt, auch mehreren Projekten simultan Rechenzeit zur Verfügung zu stellen.
Installation
Es erfordert längst nicht mehr so viele Arbeitsschritte wie noch vor wenigen Jahren, um den Raspberry Pi in das Rechnernetz einzubinden. Inzwischen genügt es, wenn Sie unter der aktuellen Version von Raspberry Pi OS im Menü Einstellungen das grafische Frontend PiPackages über den Eintrag Add / Remove Software aufrufen und bequem durch Setzen eines Häkchens die Pakete metapackage for the BOINC client and the manager und GUI to control and monitor the BOINC core client vormerken. Nach einem Klick auf Apply unten im Fenster werden die Pakete einschließlich aller Abhängigkeiten installiert.
Im Hauptmenü des Desktops finden Sie dann den neuen Eintrag Systemwerkzeuge. Das Untermenü enthält einen Starter für den BOINC-Client. Ein Klick darauf öffnet zwei Fenster: Neben dem maschinenbezogenen Projektfenster, das nach dem ersten Aufruf noch leer erscheint, finden Sie das Kontrollfenster, mit dessen Hilfe Sie eines der verfügbaren Projekte auswählen und die Projektsoftware auf den RasPi laden.
Die links im Kontrollfenster angezeigte Projektliste (Abbildung 1) hat dabei mit jeder neuen Generation des RasPi an Umfang deutlich zugelegt, da mit steigender Rechenleistung des britischen Kleincomputers auch dessen Einsatz in verteilten Rechnernetzen zunehmend attraktiv wurde.
Abbildung 1: Beim ersten Start wählen Sie eines der Projekte aus.
Sie finden außerdem rechts im Kontrollfenster zu jedem gelisteten Projekt eine Kurzbeschreibung, die Informationen über den Forschungszweck und die Forschungsdisziplin enthält. Außerdem werden anhand kleiner Symbole die unterstützten Plattformen angezeigt. Links sehen Sie zudem über ein Auswahlfeld verschiedene Kategorien, denen die einzelnen Projekte zugeordnet sind.
In der Projektliste wählen Sie World Community Grid aus. Anschließend nimmt der Client mit dem Server Kontakt auf. Nach dem Bestätigen der Nutzungsbedingungen können Sie sich nun entweder registrieren oder gleich einloggen, falls Sie schon zuvor für das World Community Grid Rechenleistung gespendet haben.
Der Client übernimmt das WCG-Projekt nun in das maschinenspezifische Fenster. Sie können hier im Auswahlfeld Aufgaben eine der Projektaufgaben anklicken, sofern Sie an mehreren Forschungsprojekten teilgenommen haben (Abbildung 2). Der Client lädt anschließend die relevanten Daten, was auf dem Raspberry Pi unter Umständen längere Zeit in Anspruch nimmt.
Abbildung 2: Der BOINC-Manager liefert Informationen zum ausgewählten Projekt und Berechnungsstand Ihres Computers.
Während des Ladevorgangs können Sie in demselben Fenster weitere Projekte für Ihre Teilnahme vormerken. Dazu klicken Sie unten im Fenster rechts auf die Schaltfläche Projekt hinzufügen. Es öffnet sich erneut der Projektkatalog, aus dem Sie dann ein weiteres Projekt auswählen, das der Client nach der entsprechenden Registrierung in die Liste Ihrer Projekte übernimmt.
Die simultane Teilnahme an mehreren Projekten erscheint auf dem Raspberry Pi aufgrund seiner eingeschränkten Rechenleistung allerdings nur mäßig sinnvoll. Nutzen Sie jedoch den BOINC-Client auch auf leistungsstarken Workstations oder Desktop-Systemen mit hoher Rechenleistung, so finden Sie dort unter Linux dieselbe Bedienoberfläche vor und können die brachliegende Rechenleistung des Computers mehreren Projekten zur Verfügung stellen.
