من فتح العلبة إلى 56 جيجابت في الثانية: خطة من 5 خطوات لبناء حاسوب فائق للخادم المنزلي باستخدام ZimaBoard 2

مقدمة

تم نشر هذه التدوينة بواسطة Zima وتعتمد على فيديو أنشأه زيرو، منشئ محتوى تقني ياباني كان يستكشف الخوادم ذات اللوحة الواحدة وتجارب المختبر المنزلي على قناته في يوتيوب. نحن في Zima ممتنون جدًا لزيرو على حماسه، إبداعه، واستعداده لدفع ZimaBoard 2 إلى ما هو أبعد من حالات الاستخدام التقليدية. ما يلي هو تعديل تحريري لنص الفيديو الخاص به، معاد هيكلته للقراء المهتمين بـ بناء الخوادم المنزلية، أجهزة الشبكات، و الحوسبة الفائقة DIY. جميع البيانات الفنية، الخطوات، والنتائج محفوظة من المحتوى الأصلي.

ما الذي يتطلبه بناء حاسوب فائق في المنزل؟ بالنسبة لمعظم الناس، الجواب يشمل رفوف من الدرجة المؤسسية، غرفة خوادم مخصصة، وميزانية تناسب مركز بيانات. لكن زيرو كان لديه فكرة مختلفة — تبدأ بخمسة خوادم صغيرة ذات لوحة واحدة على مكتب وتنتهي بمفتاح InfiniBand بسرعة 56Gbps يربطهم جميعًا في كتلة حوسبة موحدة.

هذا هو الجزء 1 من تلك الرحلة: فتح الصندوق، اختيار الأجهزة، التجميع، والإقلاع الناجح الأول لجميع العقد الخمسة. لا نتائج حتى الآن — لكن الأساس استثنائي.

ما هو ZimaBoard 2، ولماذا هو مهم لهذا البناء؟

قبل الغوص في إعداد الكتلة، من المفيد فهم لماذا اختار زيرو ZimaBoard 2 كأساس لهذه التجربة.

ZimaBoard 2 هو خادم ذو لوحة واحدة (SBS) — فئة مميزة عن الحاسوب ذو اللوحة الواحدة (SBC) الأكثر شهرة مثل Raspberry Pi. بينما كلاهما صغير ومنخفض الطاقة، فإن تصنيف SBS يشير إلى فلسفة تصميم مختلفة: هذه الأجهزة مصممة لتعمل كخوادم، وليس فقط كحواسيب للهواة. تم تطوير ZimaBoard 2 بواسطة IceWhale Technology وقادر على تشغيل ZimaOS, TrueNAS, Proxmox, Debian, pfSense، وأكثر.

ما يميز ZimaBoard 2 عن معظم الحواسيب الصغيرة في السوق — وما جعله محور هذه التجربة الخاصة بالخادم المنزلي — هو فتحة PCIe 3.0 ×4 الأصلية. كما يشرح زيرو:

معظم الحواسيب الصغيرة لا تأتي مع فتحة PCIe. لكن ZimaBoard يحتوي على واحدة بشكل افتراضي. هذا ما يجعل هذا التجربة ممكنة.

تتيح هذه الفتحة تركيب بطاقات NIC بسرعة 10G، ومحولات NVMe، وبطاقات GPU، و— وهو أمر حاسم لهذا المشروع — بطاقات شبكة InfiniBand عالية السرعة. مع إيثرنت مدمج مزدوج بسرعة 2.5G، تقدم ZimaBoard 2 مستوى توسعة نادرًا ما يوجد في فئتها السعرية.
مواصفات إضافية ذات صلة بهذا البناء:

• دعم SATA أصلي لأقراص HDD/SSD بحجم 2.5" (بدون الحاجة إلى محولات إضافية)
• استهلاك طاقة منخفض — مثالي لتشغيل خادم منزلي على مدار الساعة
• تصميم صامت وصديق للتهوية بدون مروحة
• حجم صغير يناسب داخل رف قياسي مع حل تثبيت مناسب

Featured

مجموعة ZimaBoard 2 1664 الرئيسية

Single board computer zimaboard2

$999.00

Buy Now

الرؤية: حاسوب عملاق DIY باستخدام 5 عقد خوادم منزلية

مفهوم Zero بسيط نظريًا وطموح عمليًا: ربط خمس وحدات ZimaBoard 2 عبر شبكة عالية السرعة بحيث يمكن اعتبار موارد الحوسبة المجمعة كنظام موحد واحد — وهو تصميم كلاسيكي للحوسبة عالية الأداء (HPC).

هذه ليست فكرة جديدة. لطالما تم بناء الحواسيب العملاقة بربط العديد من العقد الصغيرة معًا. الجديد هنا هو نقطة السعر والشكل. حاول Zero سابقًا تجربة مماثلة باستخدام أربعة حواسيب Lichee RV Nano، لكنه استنتج أن ZimaBoard 2 يقدم احتمال نجاح أعلى:

"عندما فكرت في الأمر بعناية أكثر، أدركت أن هذا يمكن أن يعمل بشكل أفضل. المواصفات أعلى، وفتحة PCIe موجودة بالفعل. معدل النجاح أعلى من الحواسيب الصغيرة التي استخدمتها سابقًا."

وافقت شركة IceWhale Technology، صانعة ZimaBoard 2، على رعاية الأجهزة — بتوفير خمس وحدات كاملة مع مجموعات ملحقاتها. يوضح Zero أنه لم يتم تبادل أموال؛ كان الاتفاق توفير المنتج لأغراض هذا التجربة.

نظرة عامة على الأجهزة: كل ما تم استخدامه في هذا البناء

1. خمس وحدات ZimaBoard 2

وصلت كل وحدة في تغليف متطابق وبنفس المواصفات. يلاحظ Zero أن اللوحة نفسها هي فقط الجزء العلوي من الوحدة المجمعة — القسم السفلي هو حامل أقراص صلبة وهيكل التثبيت. شملت كل مجموعة:

• لوحة ZimaBoard 2
• كابل تمديد PCIe
• عدة البراغي وحامل PCIe
• حامل الأقراص الصلبة

تم الانتهاء من التجميع لجميع الوحدات الخمس. تم تركيب قرص صلب واحد لكل وحدة — ليس للاستخدام كمساحة تخزين، بل لأن صندوق ZimaBoard 2 يتطلب وجود قرص لتركيب حامل PCIe بشكل صحيح.

2. بطاقات Mellanox ConnectX-3 Pro FDR InfiniBand (×5)

هنا ينتقل البناء بحسم إلى المجال الاحترافي. اختار Zero بطاقة Mellanox ConnectX-3 Pro FDR InfiniBand — وهي محول شبكة PCIe قادر على:

• حتى 40GbE (40 جيجابت إيثرنت) عبر بروتوكولات إيثرنت القياسية
• حتى 56 جيجابت في الثانية باستخدام بروتوكول FDR InfiniBand (معدل البيانات الأربعة عشر)

تستخدم البطاقة منفذ QSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable Plus) — وهو نوع من الموصلات يوجد عادةً فقط في مراكز البيانات وبيئات الخوادم المؤسسية.

ميزة رئيسية في ConnectX-3 Pro هي دعم RDMA (الوصول المباشر عن بُعد إلى الذاكرة) ، الذي يسمح بنقل البيانات بين الأنظمة دون تحميل المعالج المركزي. كما يشرح Zero:

"يبدو أن هذه البطاقة يمكنها التعامل مع نقل البيانات دون تحميل المعالج المركزي. هذا ما يتيح تبادل البيانات بسرعة استثنائية."

الحد العملي: فتحة PCIe في ZimaBoard 2 هي ×4، بينما بطاقة ConnectX-3 Pro هي بطبيعة الحال بطاقة ×8. هذا يعني أن البطاقة تبرز قليلاً فوق الفتحة، والحد الأقصى لمعدل النقل محدود بحوالي 32 جيجابت في الثانية على ZimaBoard 2 — وهو ما يزال أكثر من ثلاثة أضعاف سرعة اتصال 10GbE، وكافٍ تمامًا لهذا التجربة.

"حتى عند 32 جيجابت في الثانية، هي أسرع من شبكة 10G LAN. وهي بطاقة يمكنني استخدامها في مشاريع مستقبلية أيضًا — لذلك أعتبرها استثمارًا."

3. كابلات DAC QSFP+ مخصصة بسرعة 56 جيجابت في الثانية (×5)

كابلات QSFP+ القياسية بطول 0.5 متر إما غير متوفرة أو مكلفة جدًا في السوق الاستهلاكية. حل Zero: تصنيعها حسب الطلب.
الكابلات هي كابلات DAC (Direct Attach Copper) — كابلات نحاسية سلبية تنقل إشارات عالية السرعة بين منافذ QSFP+ دون الحاجة إلى محولات بصرية. للمسافات أقل من متر واحد، كابلات DAC النحاسية فعالة من حيث التكلفة وقادرة تمامًا على التعامل مع معدل نقل 56 جيجابت في الثانية.
تم اختبار كل كابل والتحقق من سرعته عند 56 جيجابت في الثانية قبل التسليم. يلاحظ Zero أنهم يحملون حتى شعارًا مخصصًا — لمسة صغيرة لكنها مرضية لمشروع بهذا الحجم.

"إذا أراد أحدهم واحدًا، أخبروني في التعليقات. قد أتمكن من ترتيب التصنيع — رغم أنني لست متأكدًا من من سيرغب فعلاً في واحد."

4. مفتاح تبديل Mellanox SX6036 InfiniBand

ربط خمسة عقد في مجموعة يتطلب أكثر من كابلات نقطة إلى نقطة. مفتاح تبديل ضروري لكي تتمكن جميع العقد من التواصل مع بعضها البعض في نفس الوقت — ما يعادل مركز شبكة، ولكن لـ InfiniBand.
اختار زيرو Mellanox SX6036، وهو مفتاح InfiniBand بـ 36 منفذ QSFP+ مصمم للبيئات المؤسسية وHPC. المواصفات الرئيسية:

• 36 منفذ QSFP+ — أكثر من كافٍ لخمس عقد، مع مساحة للتوسع
• دعم كامل 56 جيجابت في الثانية FDR InfiniBand على جميع المنافذ
• مفتاح مدار مع واجهة تكوين خاصة به

يعد SX6036 وحدة مركبة على الرف وملحوظ الحجم مقارنة بعقد ZimaBoard 2. يعترف زيرو بالتباين:

"إنه ضخم. ليس شيئًا تضعه عادة على مكتب. لكنه قطعة معدات من فئة الخوادم، لذا فهذا متوقع."

جميع المكونات في مسار الشبكة — البطاقات، الكابلات، والمفتاح — مصنفة بسرعة 56 جيجابت في الثانية، مما يضمن عدم وجود عنق زجاجة في طبقة الاتصال. الحد الفعلي يظل واجهة PCIe ×4 الخاصة بـ ZimaBoard 2 عند ~32 جيجابت في الثانية لكل عقدة.

5. مفتاح LAN مؤسسي (48 منفذًا)

للحفاظ على فصل حركة إدارة الشبكة وحركة بيانات InfiniBand، نشر زيرو أيضًا مفتاح LAN مؤسسي بـ 48 منفذًا لاتصال إيثرنت قياسي. كل وحدة ZimaBoard 2 تتصل بهذا المفتاح عبر منفذ إيثرنت 2.5G المدمج، مما يوفر الوصول إلى الإنترنت وإدارة الشبكة القياسية — بشكل مستقل تمامًا عن شبكة عنقود InfiniBand.

التجميع والإقلاع الأول: ماذا حدث

مع تجميع جميع الأجهزة وتوصيلها، قام زيرو بتشغيل النظام. التسلسل:

1. تم تشغيل مفتاح Mellanox SX6036 — كان صوته عاليًا على الفور بسبب مراوح التبريد عالية السرعة
2. تم تشغيل جميع وحدات ZimaBoard 2 الخمسة — أضاءت فتحات PCIe، مما يشير إلى التعرف على البطاقات
3. تم توصيل مفتاح LAN بمصدر الإنترنت الرئيسي
4. تم إجراء مسح الشبكة — ظهرت جميع وحدات ZimaBoard 2 الخمسة على الشبكة

"إنها تظهر. واحد، اثنان، ثلاثة، أربعة — وهناك تشابي، وحدة الذكاء الاصطناعي من المرة السابقة. خمسة في المجموع. جميعها تعمل."

قام زيرو بتسجيل الدخول إلى وحدة واحدة عبر الجهاز اللوحي، مؤكدًا شاشة ترحيب ZimaOS والإقلاع الناجح. أظهر فحص واجهات الشبكة أن بطاقة Mellanox تم التعرف عليها على مستوى الأجهزة (مدرجة تحت Mellanox Technologies)، لكن لم يتم تحميل برنامج تشغيل — وهو سلوك متوقع، حيث أن ZimaOS لا يتضمن برامج تشغيل InfiniBand افتراضيًا.

"بطاقات PCIe تعمل وتتلقى الطاقة. لكن نظام التشغيل لا يحتوي على برنامج تشغيل Mellanox مدمج، لذلك لا يمكن تحميله بعد. هذا شيء سنتناوله في الفيديو التالي عندما نحاول فعليًا الاتصال بالعقدة."

ما الذي سيأتي بعد ذلك

كان هذا الجزء الأول: الحصول على الأجهزة، التجميع، والتحقق الأساسي من الإقلاع. العمل القادم يشمل:

• تثبيت برامج تشغيل InfiniBand على جميع عقد ZimaBoard 2 الخمسة
• تكوين مفتاح Mellanox SX6036 (الذي يتطلب عملية إعداد خاصة به)
• تركيب كل شيء في رف خادم — لقد صمم Zero بالفعل حاملًا قابلًا للطباعة ثلاثية الأبعاد لكنه لم يطبعه بعد
• تشغيل اختبارات أداء العنقود الفعلية لقياس الأداء الحاسوبي المجمع
• اختبار أحمال العمل الحقيقية — يُدعى المجتمع لاقتراح تجارب في التعليقات

Zero صريح أيضًا بشأن اقتصاديات البناء:

"ZimaBoard 2 نفسه ليس مكلفًا للغاية. عندما تأخذ في الاعتبار قابلية التوسع وجودة البناء، يكون السعر معقولًا. إنه مرتفع قليلاً كلعبة، لكنه سعر عادل لتجربة."

لماذا ZimaBoard 2 هو الأساس المناسب لعناقيد خوادم المنزل

يوضح هذا المشروع شيئًا مهمًا عن فلسفة تصميم ZimaBoard 2. معظم الحواسيب الصغيرة — حتى القوية منها — هي أنظمة مغلقة. تعمل جيدًا كعقد خوادم منزلية مستقلة، لكنها لا يمكن توسيعها أو ربطها بشكل ذي معنى على مستوى الأجهزة.
ZimaBoard 2 يكسر هذا الحاجز. فتحة PCIe الأصلية ليست مجرد ميزة تسويقية — إنها قرار معماري حقيقي يتيح التوسع الفعلي: بطاقات شبكة 10G، تخزين NVMe، تسريع GPU، وكما يوضح هذا المشروع، وصلات InfiniBand بمستوى مؤسسي.
سواء كنت تشغل Plex أو Pi-hole أو Proxmox، أو تبني عنقود خوادم منزلي ينافس مركز بيانات صغير، فإن ZimaBoard 2 مصمم لينمو مع طموحاتك. صغير، قابل للاختراق، وكما وصفه Zero — "يبدو كلعبة لكنه يعمل كوحش."

تابع رحلة الحاسوب الفائق DIY الخاصة بـ Zero

مشروع الحاسوب الفائق المنزلي لـ Zero هو واحد من أكثر مشاريع بناء خوادم المنزل الذاتية الطموحة تقنيًا التي رأيناها مبنية حول ZimaBoard 2. في الجزء الأول فقط، يشمل مكدس الأجهزة خمسة عقد ZimaBoard 2، وخمس بطاقات Mellanox ConnectX-3 Pro InfiniBand، وخمس كابلات DAC مخصصة بسرعة 56 جيجابت في الثانية، ومفتاح Mellanox SX6036 بـ 36 منفذًا، ومفتاح شبكة محلي مؤسسي بـ 48 منفذًا.
تم الإقلاع بنجاح. تم التعرف على كل شيء. الأساس متين.
نحن في Zima فخورون بدعم هذا التجربة ونتطلع إلى مشاركة النتائج مع تقدم Zero نحو  عنقود تشغيلي كامل. اشترك في قناة Zero لمتابعة الرحلة، وترقب مدونة Zima لمزيد من التغطية.