De la apertura a 56 Gbps: El plan de 5 pasos para construir una supercomputadora de servidor doméstico con ZimaBoard 2
Introducción
Esta publicación del blog es publicada por Zima y está basada en un video creado por Zero, un creador de contenido tecnológico japonés que ha estado explorando servidores de placa única y experimentos de laboratorio doméstico en su canal de YouTube. En Zima estamos profundamente agradecidos con Zero por su entusiasmo, creatividad y disposición para llevar ZimaBoard 2 mucho más allá de los casos de uso convencionales. Lo siguiente es una adaptación editorial de la transcripción de su video, reestructurada para lectores interesados en construcciones de servidores domésticos, hardware de redes y supercomputación DIY. Todos los datos técnicos, pasos y hallazgos se conservan del contenido original.
¿Qué se necesita para construir una supercomputadora en casa? Para la mayoría de las personas, la respuesta implica racks de nivel empresarial, una sala de servidores dedicada y un presupuesto propio de un centro de datos. Pero Zero tuvo una idea diferente — que comienza con cinco servidores compactos de placa única sobre un escritorio y termina con un switch InfiniBand de 56Gbps que los conecta a todos en un clúster de computación unificado.
Esta es la Parte 1 de ese viaje: el desempaquetado, la selección de hardware, el ensamblaje y el primer arranque exitoso de los cinco nodos. Aún no hay resultados — pero la base es extraordinaria.
¿Qué es ZimaBoard 2 y por qué es importante para esta construcción?
Antes de sumergirse en la configuración del clúster, vale la pena entender por qué Zero eligió ZimaBoard 2 como la base para este experimento.
ZimaBoard 2 es un servidor de placa única (SBS) — una categoría distinta de la más familiar computadora de placa única (SBC) como Raspberry Pi. Aunque ambos son compactos y de bajo consumo, la designación SBS señala una filosofía de diseño diferente: estos dispositivos están hechos para funcionar como servidores, no solo como computadoras para aficionados. ZimaBoard 2 es desarrollada por IceWhale Technology y es capaz de ejecutar ZimaOS, TrueNAS, Proxmox, Debian, pfSense, y más.
Lo que distingue a ZimaBoard 2 de la mayoría de las mini computadoras en el mercado — y lo que la convirtió en la pieza central de este experimento de servidor doméstico — es su ranura PCIe 3.0 ×4 nativa. Como explica Zero:
La mayoría de las computadoras pequeñas no vienen con una ranura PCIe. Pero ZimaBoard tiene una por defecto. Eso es lo que hace posible este experimento.
Esta ranura permite la instalación de NICs 10G, adaptadores NVMe, GPUs y — críticamente para este proyecto — tarjetas de red InfiniBand de alta velocidad. Combinado con doble Ethernet 2.5G incorporado, ZimaBoard 2 ofrece un nivel de expandibilidad que es realmente raro en su rango de precio.
Especificaciones adicionales relevantes para esta construcción:
- Soporte SATA nativo para discos HDD/SSD de 2.5" (sin necesidad de adaptadores)
- Bajo consumo de energía — ideal para operación continua 24/7 en servidor doméstico
- Diseño silencioso, amigable para sistemas sin ventilador
- Factor de forma pequeño que cabe dentro de un rack estándar con la solución de montaje adecuada
La Visión: Un Supercomputador DIY usando 5 nodos de servidor doméstico
El concepto de Zero es sencillo en teoría y ambicioso en la práctica: conectar cinco unidades ZimaBoard 2 mediante redes de alta velocidad para que sus recursos combinados de cómputo puedan tratarse como un solo sistema unificado — una clásica arquitectura de clúster de computación de alto rendimiento (HPC).
Esta no es una idea nueva. Los supercomputadores se han construido durante mucho tiempo enlazando muchos nodos pequeños. Lo nuevo aquí es el punto de precio y el factor de forma. Zero había intentado previamente un experimento similar usando cuatro computadoras Lichee RV Nano, pero concluyó que ZimaBoard 2 ofrecía una mayor probabilidad de éxito:
"Cuando lo pensé con más cuidado, me di cuenta de que esto podría funcionar aún mejor. Las especificaciones son más altas, y la ranura PCIe ya está ahí. La tasa de éxito es mayor que con las pequeñas computadoras que usé antes."
IceWhale Technology, el fabricante de ZimaBoard 2, accedió a patrocinar el hardware — proporcionando cinco unidades completas junto con sus kits de accesorios. Zero aclara que no hubo intercambio de dinero; el acuerdo fue una provisión de producto para los fines de este experimento.
Resumen de hardware: Todo lo usado en esta construcción
1. Cinco unidades ZimaBoard 2
Cada unidad llegó en un embalaje idéntico con la misma especificación. Zero señala que la placa en sí es solo la parte superior de la unidad ensamblada — la sección inferior es una bandeja para disco duro y chasis de montaje. Cada kit incluía:
- La placa ZimaBoard 2
- Cable de extensión PCIe
- Kit de tornillos y soporte PCIe
- Bandeja para disco duro
Se completó el ensamblaje de las cinco unidades. Se instaló un disco duro por unidad — no para uso de almacenamiento, sino porque la carcasa del ZimaBoard 2 requiere que haya un disco para que el soporte PCIe se monte correctamente.
2. Tarjetas Mellanox ConnectX-3 Pro FDR InfiniBand (×5)
Aquí es donde la construcción avanza decisivamente hacia el territorio profesional. Zero seleccionó la tarjeta Mellanox ConnectX-3 Pro FDR InfiniBand — un adaptador de red PCIe capaz de:
- Hasta 40GbE (40 Gigabit Ethernet) sobre protocolos Ethernet estándar
- Hasta 56Gbps usando el protocolo FDR InfiniBand (Fourteen Data Rate)
La tarjeta usa un puerto QSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable Plus) — un tipo de conector que normalmente se encuentra solo en centros de datos y entornos de servidores empresariales.
Una característica clave de la ConnectX-3 Pro es el soporte de RDMA (Acceso Directo a Memoria Remota) , que permite transferir datos entre sistemas sin sobrecargar la CPU. Como explica Zero:
"Aparentemente, esta tarjeta puede manejar la comunicación de datos sin cargar la CPU. Eso es lo que permite el intercambio de datos a una velocidad extraordinaria."
La limitación práctica: la ranura PCIe de ZimaBoard 2 es ×4, mientras que la ConnectX-3 Pro es nativamente una tarjeta ×8. Esto significa que la tarjeta sobresale físicamente un poco de la ranura, y el rendimiento máximo está limitado a aproximadamente 32Gbps en ZimaBoard 2 — aún más de tres veces la velocidad de una conexión 10GbE, y totalmente suficiente para este experimento.
"Incluso a 32Gbps, es más rápido que una LAN de 10G. Y es una tarjeta que puedo usar para proyectos futuros también — así que la estoy tratando como una inversión."
3. Cables DAC QSFP+ personalizados de 56Gbps (×5)
Los cables QSFP+ estándar de 0.5m de longitud no están disponibles o son prohibitivamente caros en el mercado de consumo. La solución de Zero: mandarlos fabricar a medida.
Los cables son cables DAC (Direct Attach Copper) — cables pasivos de cobre que transmiten señales de alta velocidad entre puertos QSFP+ sin requerir transceptores ópticos. Para distancias menores a 1 metro, los cables DAC de cobre son tanto rentables como totalmente capaces de manejar un rendimiento de 56Gbps.
Cada cable fue probado y verificado a 56Gbps antes de la entrega. Zero señala que incluso llevan un logo personalizado — un detalle pequeño pero satisfactorio para un proyecto de esta escala.
"Si alguien quiere uno, avísenme en los comentarios. Podría organizar la fabricación — aunque no estoy seguro de quién realmente querría uno."
4. Switch Mellanox SX6036 InfiniBand
Conectar cinco nodos en un clúster requiere más que cables punto a punto. Se necesita un switch para que todos los nodos puedan comunicarse simultáneamente entre sí — el equivalente a un hub de red, pero para InfiniBand.
Zero seleccionó el Mellanox SX6036, un switch InfiniBand QSFP+ de 36 puertos diseñado para entornos empresariales y HPC. Especificaciones clave:
- 36 puertos QSFP+ — más que suficiente para cinco nodos, con espacio para expandir
- Soporte completo de 56Gbps FDR InfiniBand en todos los puertos
- Switch gestionado con su propia interfaz de configuración
El SX6036 es una unidad para montaje en rack y notablemente grande comparada con los nodos ZimaBoard 2. Zero reconoce el contraste:
"Es enorme. No es algo que normalmente pondrías en un escritorio. Pero es un equipo de grado servidor, así que es esperado."
Todos los componentes en la ruta de red — las tarjetas, los cables y el switch — están clasificados para 56Gbps, asegurando que no se introduzca ningún cuello de botella en la capa de interconexión. El límite efectivo sigue siendo la interfaz PCIe ×4 de ZimaBoard 2 con ~32Gbps por nodo.
5. Switch LAN empresarial (48 puertos)
Para mantener el tráfico de gestión y el tráfico de datos InfiniBand separados, Zero también desplegó un switch LAN empresarial de 48 puertos para conectividad Ethernet estándar. Cada ZimaBoard 2 se conecta a este switch a través de su puerto Ethernet 2.5G incorporado, proporcionando acceso a internet y gestión de red estándar — completamente independiente de la red del clúster InfiniBand.
Ensamblaje y primer arranque: Qué sucedió
Con todo el hardware ensamblado y cableado, Zero encendió el sistema. La secuencia:
- Switch Mellanox SX6036 encendido — inmediatamente ruidoso debido a los ventiladores de alta velocidad
- Las cinco unidades ZimaBoard 2 encendidas — ranuras PCIe iluminadas, indicando reconocimiento de tarjetas
- Switch LAN conectado a la fuente de internet ascendente
- Escaneo de red realizado — las cinco unidades ZimaBoard 2 aparecieron en la red
"Están apareciendo. Uno, dos, tres, cuatro — y ahí está Chappy, la unidad de IA de la última vez. Cinco en total. Todas activas."
Zero inició sesión en una unidad a través de una tableta, confirmando la pantalla de bienvenida de ZimaOS y el arranque exitoso. Una revisión de las interfaces de red mostró que la tarjeta Mellanox fue reconocida a nivel de hardware (listada bajo Mellanox Technologies), pero no se cargó ningún controlador — comportamiento esperado, ya que ZimaOS no incluye controladores InfiniBand por defecto.
"Las tarjetas PCIe están activas y recibiendo energía. Pero el sistema operativo no tiene el controlador Mellanox incorporado, así que aún no puede cargarse. Eso es algo que abordaremos en el próximo video cuando intentemos la conexión del clúster."
Qué sigue
Esta fue la Parte 1: adquisición de hardware, ensamblaje y verificación básica de arranque. El trabajo que queda incluye:
- Instalando drivers InfiniBand en los cinco nodos ZimaBoard 2
- Configurando el switch Mellanox SX6036 (que requiere su propio proceso de configuración)
- Montando todo en un rack de servidor — Zero ya diseñó un soporte imprimible en 3D pero aún no lo ha impreso
- Ejecutando benchmarks reales de clúster para medir el rendimiento combinado de cómputo
- Probando cargas de trabajo reales — la comunidad está invitada a sugerir experimentos en los comentarios
Zero también es sincero sobre la economía de la construcción:
"ZimaBoard 2 en sí no es extremadamente caro. Cuando consideras la expandibilidad y la calidad de construcción, el precio es razonable. Es un poco mucho para un juguete, pero para un experimento, es un precio justo."
Por qué ZimaBoard 2 es la base adecuada para un clúster de servidores domésticos
Este proyecto ilustra algo importante sobre la filosofía de diseño de ZimaBoard 2. La mayoría de las mini computadoras — incluso las capaces — son sistemas cerrados. Funcionan bien como nodos de servidor doméstico independientes, pero no pueden expandirse ni interconectarse de manera significativa a nivel de hardware.
ZimaBoard 2 rompe ese techo. La ranura PCIe nativa no es una característica de marketing — es una decisión arquitectónica genuina que permite una verdadera expansión: NICs 10G, almacenamiento NVMe, aceleración GPU, y, como demuestra este proyecto, interconexiones InfiniBand de nivel empresarial.
Ya sea que estés ejecutando Plex, Pi-hole, Proxmox o construyendo un clúster de servidores domésticos que rivalice con un pequeño centro de datos, ZimaBoard 2 está diseñado para crecer con tus ambiciones. Pequeño, hackeable y — como dijo Zero — "parece un juguete pero funciona como una bestia."
Sigue el viaje DIY de la supercomputadora de Zero
El proyecto de supercomputadora casera de Zero es una de las construcciones DIY de servidores domésticos más técnicamente ambiciosas que hemos visto basadas en ZimaBoard 2. Solo en la Parte 1, la pila de hardware incluye cinco nodos ZimaBoard 2, cinco tarjetas Mellanox ConnectX-3 Pro InfiniBand, cinco cables DAC personalizados de 56Gbps, un switch Mellanox SX6036 de 36 puertos y un switch LAN empresarial de 48 puertos.
Todo arrancó. Todo fue reconocido. La base es sólida.
En Zima estamos orgullosos de haber apoyado este experimento y esperamos compartir los resultados mientras Zero avanza hacia un clúster completamente operativo. Suscríbete al canal de Zero para seguir el viaje y mantente atento al blog de Zima para más cobertura.
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