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 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 الاستخدامات التقليدية. التالي 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 الأمر لبناء حاسوب فائق في المنزل؟ بالنسبة لمعظم الناس، الجواب يشمل رفوف بمواصفات مؤسسية، 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 56 جيجابت في الثانية يربطهم جميعًا في كتلة حوسبة موحدة.

هذا هو الجزء الأول من تلك الرحلة: فتح الصندوق، اختيار الأجهزة، التجميع، والإقلاع الناجح الأول لكل 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 سبب اختيار زيرو ZimaBoard 2  كأساس لهذه التجربة.

ZimaBoard 2 هو خادم ذو لوحة واحدة (SBS) — فئة تختلف عن الحاسوب ذو اللوحة الواحدة المعروف أكثر الحاسوب ذو اللوحة الواحدة 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 المنزلية للخادم — هو فتحة PCIe 3.0 ×4 الأصلية. كما يشرح زيرو:

"معظم الحواسيب الصغيرة لا تأتي مزودة بفتحة 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، والأهم 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 بدون مروحة
• حجم صغير يناسب داخل حامل قياسي مع حل التثبيت المناسب

Featured

مجموعة الماستر ZimaBoard 2 1664

Single board computer zimaboard2

$999.00

Buy Now

الرؤية: حاسوب فائق DIY باستخدام 5 عقد خوادم منزلية

مفهوم زيرو 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 لعنقود الحوسبة عالية الأداء (HPC).

هذه ليست فكرة جديدة. لطالما تم بناء الحواسيب العملاقة بربط العديد من العقد الصغيرة معًا. الجديد هنا هو نقطة السعر وحجم الشكل. حاول زيرو 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. يؤكد زيرو أنه لم يتم تبادل أموال؛ كان الترتيب توفير المنتج لأغراض هذا التجربة فقط.

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 زيرو 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 براغي وحامل PCIe
• حامل الأقراص الصلبة

تم الانتهاء من تجميع جميع الوحدات الخمس. تم تركيب قرص صلب واحد لكل وحدة — ليس للاستخدام التخزيني، 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 زيرو بطاقة Mellanox ConnectX-3 Pro FDR InfiniBand — وهي محول شبكة PCIe قادر على:

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

تستخدم البطاقة منفذ QSFP+ (موصل رباعي صغير الحجم قابل للإدخال بالإضافة) — 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 للذاكرة) ، 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 ×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 LAN بسرعة 10 جيجابت. 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 (النحاس الموصل المباشر) — كابلات نحاسية سلبية تنقل إشارات عالية السرعة بين منافذ QSFP+ دون الحاجة إلى محولات بصرية. للمسافات أقل من متر واحد، تعتبر كابلات DAC النحاسية فعالة من حيث التكلفة وقادرة تمامًا على التعامل مع معدل نقل بيانات 56 جيجابت في الثانية.
تم اختبار كل كابل والتحقق من سرعته عند 56 جيجابت في الثانية قبل التسليم. تلاحظ Zero أنهم يحملون حتى شعارًا مخصصًا — لمسة صغيرة لكنها مرضية لمشروع بهذا الحجم.

"إذا رغب أي شخص في الحصول على واحد، أخبروني في التعليقات. قد أتمكن من ترتيب التصنيع — رغم أنني لست متأكدًا من من قد يرغب فعلاً في واحد."

4. مفتاح تبديل Mellanox SX6036 InfiniBand

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

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

وحدة SX6036 مركبة على رف وتبدو كبيرة بشكل ملحوظ مقارنة بعقد ZimaBoard 2. يعترف زيرو بالتباين:

"إنه ضخم. ليس شيئًا تضعه عادة على مكتب. لكنه قطعة معدات من فئة الخوادم، لذا هذا 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 الأقصى الفعلي يبقى 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 القياسي. 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 كتلة 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 الماضية. خمسة في المجموع. كلها تعمل."

ثم قام زيرو بتسجيل الدخول إلى وحدة واحدة عبر الجهاز اللوحي، مؤكدًا على 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 أي 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 اتصال الكتلة."

ما الذي سيأتي بعد ذلك

كان هذا الجزء الأول: الحصول على الأجهزة، التجميع، والتحقق الأساسي من التشغيل. 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 القادرة 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 ميزة تسويقية — إنها قرار معماري حقيقي يتيح التوسع الحقيقي: 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 قال 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 LAN مؤسسي بـ 48 منفذًا.
تم تشغيل كل شيء. 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.