El NanoCluster de Sipeed es una placa compacta que permite crear un clúster de hasta siete módulos de computación en un espacio reducido de 100 x 60 x 60 mm. Diseñado para entusiastas de la computación distribuida, este dispositivo ofrece una solución asequible y versátil para proyectos de aprendizaje automático, edge computing y desarrollo de software paralelo. Con soporte para diversos módulos, incluyendo Raspberry Pi CM4/CM5 y opciones de Sipeed, el NanoCluster destaca por su conectividad Gigabit Ethernet gestionada por un switch RISC-V y opciones de alimentación redundante. Aunque su tamaño compacto presenta desafíos térmicos y de consumo energético, su diseño modular y características técnicas lo convierten en una herramienta interesante para desarrolladores y aficionados.

Introducción al Sipeed NanoCluster

El Sipeed NanoCluster es una plataforma de computación compacta diseñada para configuraciones multi-SOM, ofreciendo un equilibrio entre tamaño y funcionalidad. Con dimensiones de solo 85 mm x 56 mm, es significativamente más pequeño que una placa mini-ITX estándar, ocupando solo una sexta parte de su tamaño. A pesar de su forma compacta, integra un switch Gigabit Ethernet basado en RISC-V con soporte OpenSDK, lo que permite capacidades de red robustas. Soporta ACL, SVL, VLAN y QoS, asegurando una gestión eficiente de datos en diferentes aplicaciones.

Compatibilidad y módulos soportados

El NanoCluster (45$) acepta varios módulos de computación, incluyendo:

• Sipeed Longon Pi 3H: Basado en el Allwinner H618, con CPU ARM Cortex-A53 de cuatro núcleos a 1.5 GHz y GPU Mali-G31.

• Sipeed M4N: Equipado con el Axera AX650N, cuenta con CPU ARM Cortex-A55 de ocho núcleos a 1.7 GHz y una NPU de 18 TOPS.

• Raspberry Pi CM4: Utiliza el Broadcom BCM2711, con CPU ARM Cortex-A72 de cuatro núcleos a 1.5 GHz.

• Raspberry Pi CM5: Incorpora el Broadcom BCM2712, con CPU ARM Cortex-A76 de cuatro núcleos a 2.4 GHz.

Los módulos de Sipeed están diseñados para encajar directamente en las ranuras del NanoCluster, mientras que los módulos Raspberry Pi requieren adaptadores para su instalación.

Conectividad y gestión de red

El NanoCluster integra un switch Gigabit Ethernet JL6108 basado en RISC-V, que puede funcionar como un switch plug-and-play o como un switch de capa 2 gestionado localmente. Este switch soporta configuración a través de una interfaz web y ofrece características como:

• Gestión del sistema: Visualización de información del sistema, reinicio, restablecimiento de fábrica y actualizaciones de firmware.

• Configuración de red: Soporte para IP estática y configuración dinámica DHCP.

• Gestión de puertos: Habilitación/deshabilitación de puertos, configuración de velocidad de enlace y control de flujo.

• Agregación de puertos: Soporte para vinculación de puertos para aumentar la utilización del ancho de banda.

• Seguridad y aislamiento: Aislamiento de puertos para prevenir fugas de datos.

• Monitoreo de tráfico: Estadísticas MIB de puertos y análisis de tráfico.

• Protección contra bucles: Prevención de bucles de red para mejorar la estabilidad.

• Configuración VLAN: Soporte para MTU VLAN, VLAN basada en puertos, VLAN 802.1Q y configuraciones PVID.

• Configuración QoS: Gestión de prioridad de tráfico basada en puerto, PCP y DSCP.

• Control de ancho de banda y tormentas: Soporte para limitación de ancho de banda basada en puertos y supresión de tormentas de difusión.

Alimentación y consumo energético

El NanoCluster admite alimentación a través de USB-C con Power Delivery de hasta 60W y también soporta Power over Ethernet (PoE) de 60W. Además, permite una configuración de alimentación dual para redundancia, aunque no se combinan las potencias para obtener 120W. Es importante considerar que el consumo energético total está limitado a 65W, lo que puede restringir el número de módulos de alto consumo que se pueden utilizar simultáneamente.

El diseño compacto del NanoCluster presenta desafíos en cuanto a la disipación de calor. Aunque incluye un ventilador para la refrigeración, la proximidad entre los módulos puede generar acumulación de calor, especialmente cuando se utilizan módulos de alto rendimiento como el Raspberry Pi CM5. Se recomienda utilizar entre cuatro y cinco módulos para mantener un equilibrio entre rendimiento y temperatura.

Aplicaciones y casos de uso

El NanoCluster es ideal para desarrolladores y entusiastas que deseen experimentar con computación distribuida, aprendizaje automático en el borde (edge AI) y desarrollo de software paralelo. Su tamaño compacto y precio asequible lo hacen adecuado para laboratorios de enseñanza, pruebas de concepto y proyectos personales. Aunque no está diseñado para cargas de trabajo intensivas, ofrece una plataforma versátil para explorar arquitecturas de clúster y técnicas de programación paralela.

Reflexiones finales

El Sipeed NanoCluster ofrece una solución compacta y asequible para la creación de clústeres de computación. Su diseño modular y compatibilidad con diversos módulos lo hacen versátil para múltiples aplicaciones. Sin embargo, es importante considerar las limitaciones térmicas y de consumo energético al planificar su uso. Con una planificación adecuada, el NanoCluster puede ser una herramienta valiosa para el aprendizaje y la experimentación en computación distribuida.