Remote boot manager for Raspberry Pi cluster

Abstract

The increasing applicability and integration of interconnected embedded systems (clusters) in bigger products and systems has been contributing for an increase in efficiency and utility of the later, due to the clusters’ fast processing and multitasking abilities, and even their low power consumption. With the use of those clusters, data acquirement, communication and other small yet important tasks are executed faster and more efficiency. Given this, it has become obvious that being able to supervise, manage and control these clusters is essential to ensure the proper functioning of the whole system. After doing a thorough research on papers and products that aim to manage and communicate with multiple microcontrollers, the conclusion taken is that none fulfil the requirements proposed in thisMaster’s thesis, which are to communicate, detect boot errors and burn a desired OS at any time in each of the cluster’s Raspberry Pi. The aim of this Master’s thesis was to develop a Central Monitoring System for Raspberry Pi clusters which takes into account mainly these three requirements. A permanent TCP/IP connection with each of the cluster’s Raspberry Pi was established, for data and command exchanging. A GUI was also developed, which displays updated information about each of the Raspberry Pi and allows for a easy management of each of them individually or all together. The GUI also makes it possible to upload and download any OS to an FTP server, to later be burned to a Raspberry Pi. The integration of this Monitoring System in already existing products can have very good implications and improve performance and efficiency, as the work, cost and time of maintenance have been reduced. The whole system becomes more versatile, as the cluster can change its role, by burning a different OS on demand.

A crescente aplicabilidade e integração de sistemas embebidos interconectados (clusters) em produtos e sistemas maiores tem vindo a contribuir para um aumento da eficiência e utilidade dos últimos, devido à rapidez de processamento e capacidade de fazer várias tarefas ao mesmo tempo, e até ao seu baixo consumo de energia. Com o uso destesclusters, aquisição de data, comunicação e outras tarefas pequenas mas importantes são executadas mais rapidamente e com mais eficácia. Dado isto, tornou-se óbvio que ser capaz de supervisionar, gerir e controlar esses clusters é essencial para assegurar o bom funcionamento de todo o sistema. Depois de fazer uma pesquisa intensiva em papers e produtos que visam gerir e comunicar com vários microcontroladores, a conlusão a que se chega é que nenhum cumpre os requisitos propostos nesta Dissertação, que são comunicar, detetar a ocorrência de erros de arranque e instalar qualquer sistema operativo, a qualquer momento, em cada Raspberry Pi do cluster. O objetivo desta Dissertação foi desenvolver um Sistema de Monitorização Central para clusters de Raspberry Pi que tem em conta principalmente estes três requisitos. Foi estabelecida uma conexão TCP/IP permanente com cada Raspberry Pi do cluster, para troca de dados e comandos. Também foi desenvolvida uma Interface Gráfica do Utilizador, que mostra informação atualizada sobre todas as Raspberry PI do cluster e permite uma gestão individual ou coletiva fácil. A Interface Gráfica do Utilizador também faz com que seja possível fazer o upload e download de qualquer Sistema Operativo para um servidor FTP, para mais tarde ser instalado em qualquer Raspberry PI. A integração deste Sistema de Monitorização em produtos já existentes pode ter implicações muito positivas e melhorar eficácia e eficiência, uma vez que o trabalho, tempo e custo de manutenção foram reduzidos. O sistema completo torna-se mais versátil, uma vez que o cluster pode mudar a sua função, ao instalar um Sistema Operativo quando solicitado.