自宅PCクラスタを組むなら『弁当箱PC』で決まり❕
『個人データ基盤を敢えてオンプレで構築する理由』でご説明した通り、「ビッグデータを贅沢に使いたい」ならクラウドとは別にオンプレのPCクラスタが必要です。そして狭い日本の家でPCクラスタなどという仰々しいシステムを組むには超小型PCが必要です。私はサイズが分かりやすいので『弁当箱PC』と呼んでいます🤗
弁当箱PC(超小型PC)の特徴は、
- モニタ無しで容量1リットル前後の弁当箱サイズ
- 消費電力40W以下(CPUのTDPは35W)
- グラフィックはGPU内蔵型(APU)
といったものです。小ささにこだわるのは、限られた面積で少しでも多くのCPUコアを動かすためです。消費電力にこだわるのは、1500Wの家庭用コンセントで安定稼働させるべく余計な機能による電力消費を抑えるためです。特に高性能GPU(グラフィック)はディープラーニング以外の用途では不要です。
弁当箱PCは本来受付やコールセンターの端末用のため、CPUやメモリの性能が全体的に抑えめです。しかしPCクラスタ用途では弁当箱サイズの範囲内で可能な限り贅沢にする必要があります。処理速度だけなら遅いPCを何台も並べるより我らがヒーロー藤井SOTAのThreadripperのように超高性能PC1台の方が強いです。PCクラスタは貧乏人の激安PC活用術分散処理とデータ保全の両取りを狙って敢えて複数台にしますが、個々のPCが速ければ速いに越したことはないです。具体的には、
- CPUは最低6コア、予算が許せば8コア16スレッド
- メモリは最低32GB、予算が許せば64GB
- 512GB以上のSSD、予算が許せば1TB
- USB Type-C 3.2 Gen2 10Gbpsポート推奨
- 台数は5台以上を想定
となります。1台10万円以下に抑えたいところですが、インフレが進んだ今では10万円を超えてしまうかも知れません。予算に余裕がないならリース落ちの中古PCを拾っていくのもひとつの選択肢です。USB 3.2 Gen2推奨なのは将来的に10Gbps EthernetのハブとLANアダプターが安くなった際に10GbEで運用出来るからです。ストレージが控えめなのはクラスタの強みである「壊れたら復旧など考えずさっさと入れ替え」を想定しているからです。
2022年時点のお勧めCPUはAMD Ryzen APU
PCクラスタのCPUはIntelかAMDの2択となりますが、現時点で私はAMD Ryzen APU推しです。IntelがCPU自社製造に縛られて未だに14nmや10nmのプロセスを使っているのに対して、AMDはTSMCの最新7nmプロセスを使っており近い将来5nmも出てくるからです。CPUが微細化するほど消費電力あたりの処理性能(通称『ワッパ』)が上がるので貧乏人に優しい自宅クラスタで有利だからです。
実際に2022年3月20日時点でHPの弁当箱PCでIntelとAMDの同価格帯商品の性能を比べてみると、
- Intel …… Core™ i5-10500T
- AMD …… AMD Ryzen™ 5 Pro 5650GE
消費電力はどちらもTDP35Wで6コア12スレッド。CPUの総合性能(マルチスレッド)ベンチマークであるPassMark resultはAMDの19266に対してIntelは10760でAMDの方が2倍近く速いことが分かります。この差は基本的に微細化の差であり、将来的には微細化でどちらが勝つかで勝負が決まると思われます。なおbig.LITTLEという「比較的大型で高いパフォーマンスを持つCPUコア(big)と、小型で低消費電力のCPUコア(LITTLE)を組み合わせる」技術を用いた製品も出てきていますが、サーバー用途では基本的に全てのCPUコアを用いるので無意味です。
Ubuntu Linuxは無料で管理が楽なOSだが、AMD対応は遅れている
Ubuntu LinuxはWindowsと比べて巨大なアップデートで苦しむことが少なく、必要な機能を選んで入れられるのでスキルがある方には便利なOSです。サーバーが10台にもなるとアップデートの通信量も10倍になるので、貧弱な回線しか引けない貧乏人にとっては比較的アップデートが小さいUbuntuが有力な選択肢になります。
また弁当箱PCを新品で買うとリモートデスクトップのホストになれないWindows Homeが入っていることが多く、高いProを買うくらいならUbuntuに替えた方が楽で安上がりという事情もあります。
ところが、LinuxはかつてAMD対応が遅れており、私も「Ubuntu 20.04 LTSがRyzen5 4600Hノートで画面表示出来ない」など苦労がありました。しかし、Linuxの親玉リーナス・トーバルズがAMDを寄付してもらった買ったことでAMD対応が進み、UbuntuでもAMD Ryzen APUで画面表示出来るようになってきました。
Ubuntu Linux 22.04 LTSは初の最新Ryzen APU対応LTSバージョン
Ubuntuは長期サポート版(LTS = Long Time Support)と無印版があり、LTSは2年ごとのリリースとなっています。サーバーとして真面目に使うならLTSが前提となるため、2022年4月21日にリリース予定のUbuntu Linux 22.04 LTSが初の最新Ryzen APU対応LTSバージョンとなります。
Ryzen APUへの対応はUbuntuではなくLinuxカーネルで行われているので、
- Linuxカーネルのどのバージョンから該当するRyzen APUに対応しているか
- Ubuntu LTSがどのバージョンのLinuxカーネルを採用するか
の2点でお手持ちのRyzen APUでUbuntuが(素のバニラ状態で)動くかが決まります。具体的には、Linuxカーネルバージョンは
- Cezanne(5000番台, Zen 3) …… kernel versions 5.11 and newer
- Renoir(4000番台, Zen 2) …… kernel versions 5.4 and newer
となります。なおTDP35Wモデルのうち5000番台は5300GE(4コア)、5600GE(6コア)と5700GE(8コア)、4000番台は4300GE(4コア)、4350GE(4コア)、4600GE(6コア)、4650GE(6コア)、4700GE(8コア)、4750GE(8コア)などとなります。
Ubuntuが採用するLinuxカーネルは下記となります：
- Ubuntu 20.04 LTS …… 5.4
- Ubuntu 20.10 …… 5.8
- Ubuntu 21.04 …… 5.11
- Ubuntu 21.10 …… 5.13
- Ubuntu 22.04 LTS …… 5.15
長くなりましたが、要は「新品のRyzen弁当箱PCを買って2022年4月21日まで待ってUbuntu 22.04 LTSを入れれば動く(はず)」ということです。
なお、私は現在無職で貧乏なのでPCクラスタを全部入れ替えることなど出来ませんが、1台だけ4750GEを入手済です🤗
