{"id":1727,"date":"2016-06-13T15:27:23","date_gmt":"2016-06-13T14:27:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.inovex.de\/\/?p=1727"},"modified":"2022-09-06T09:02:41","modified_gmt":"2022-09-06T07:02:41","slug":"ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/","title":{"rendered":"Ausbildung bei inovex: Ein Micro-Rechenzentrum zum Mitnehmen!"},"content":{"rendered":"<p>Im Rahmen meines IHK-Abschlussprojekts wurde ein Micro-RZ entwickelt, auf dem inovex-Auszubildende in Zukunft praxisnahe \u00dcbungen unter realistischen Bedingungen durchf\u00fchren k\u00f6nnen. In diesem Blog-Artikel erl\u00e4utere ich die Architektur.<!--more--><\/p>\n<div id=\"ez-toc-container\" class=\"ez-toc-v2_0_83 counter-hierarchy ez-toc-counter ez-toc-custom ez-toc-container-direction\">\n<div class=\"ez-toc-title-container\"><p class=\"ez-toc-title\" style=\"cursor:inherit\"><\/p>\n<\/div><nav><ul class='ez-toc-list ez-toc-list-level-1 ' ><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-1\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Vorstellung\" >Vorstellung<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-2\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Hintergrund\" >Hintergrund<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-3\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Planungs-und-Beschaffungsphase\" >Planungs- und Beschaffungsphase<\/a><ul class='ez-toc-list-level-3' ><li class='ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-4\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Entscheidungsmatrix\" >Entscheidungsmatrix<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-5\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Kriterien\" >Kriterien<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-6\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Wertung\" >Wertung<\/a><\/li><\/ul><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-7\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Durchfuehrungsphase\" >Durchf\u00fchrungsphase<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-8\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Highlights\" >Highlights<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-9\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Herausforderungen\" >Herausforderungen<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-10\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Ergebnis\" >Ergebnis<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-11\" href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/blog\/ausbildung-bei-inovex-ein-micro-rechenzentrum-zum-mitnehmen\/#Ausbildunginovex\" >Ausbildung@inovex<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Vorstellung\"><\/span>Vorstellung<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p>Mein Name ist Jonas Moor, ich bin 21 Jahre alt und befinde mich im dritten Lehrjahr meiner Ausbildung bei inovex, wo ich die interne IT seit September 2013 begleite.<\/p>\n<p>Als Teil meiner Abschlussarbeit zum Fachinformatiker f\u00fcr Systemintegration wurde ein Miniaturrechenzentrum aufgebaut, dessen Architektur ich mit diesem Artikel beleuchten m\u00f6chte. Das Ziel war, einen Test-Cluster f\u00fcr zuk\u00fcnftige Auszubildende bereitzustellen und seine Knoten durch ein Preboot Execution Environment automatisiert installieren zu k\u00f6nnen.<\/p>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Hintergrund\"><\/span>Hintergrund<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p>Um eine sehr gute Ausbildung zu gew\u00e4hrleisten und dem Fachkr\u00e4ftemangel entgegenzuwirken, sollen Ausbildungsinhalte m\u00f6glichst strukturiert und effizient vermittelt werden. Bisher werden individuelle virtuelle Maschinen auf der Infrastruktur von inovex f\u00fcr \u00dcbungen genutzt \u2013 hardwarenahe \u00dcbungen sind jedoch auf einer virtuellen Infrastruktur nur schwer durchzuf\u00fchren.<\/p>\n<p>Auf dem Micro-RZ, das im Rahmen meines Abschlussprojekts entstand, k\u00f6nnen Auszubildende dagegen \u00dcbungen unter realistischen Bedingungen durchf\u00fchren, ohne dabei den Betrieb von Produktionssystemen zu beeinflussen.<\/p>\n<p>Die folgenden Anforderungen mussten durch das Projekt erf\u00fcllt werden:<\/p>\n<ul>\n<li>Das Micro-RZ soll strukturiert und nachvollziehbar aufgebaut sein.<\/li>\n<li>Der Aufbau soll m\u00f6glichst robust sein, um Fehlerquellen vorzubeugen.<\/li>\n<li>Micro-Computer sollen m\u00f6glichst einfach auf ihren Ursprungszustand zur\u00fccksetzbar sein.<\/li>\n<li>Das Micro-RZ soll sehr portabel sein.<\/li>\n<\/ul>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Planungs-und-Beschaffungsphase\"><\/span>Planungs- und Beschaffungsphase<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p>Zum Projekt geh\u00f6rt die vollst\u00e4ndige und selbst\u00e4ndige Umsetzung, welche mit der Planung und Hardwarebeschaffung begann.<\/p>\n<p>Zur Wahl standen Entwicklerboards, Barebone PCs und Mini ITX Boards. Nach Abw\u00e4gung des Gesamtpreises, Beachtung von Portabilit\u00e4t und weiteren Kriterien (siehe Matrix unten) wurde der \u201eGB-BACE-3150\u201c Barebone Mini PC ausgew\u00e4hlt.<\/p>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Entscheidungsmatrix\"><\/span>Entscheidungsmatrix<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">Variante<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\">Formfaktor\/Portabilit\u00e4t<\/span><\/td>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">Kosten<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\">Komplexit\u00e4t<\/span><\/td>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">Stromverbrauch\/Leistung<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\">Ergebnis<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">1 &#8211; Micro PCs<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\">3<\/span><\/td>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">3<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\">4<\/span><\/td>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">3<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\">13<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">2 &#8211; MinnowBoards<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400;\">4<\/span><\/td>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">0<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400;\">3<\/span><\/td>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">4<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400;\">11<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">3 &#8211; Mini ITX Boards<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\">1<\/span><\/td>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">2<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\">1<\/span><\/td>\n<td><span style=\"font-weight: 400;\">2<\/span><\/td>\n<td style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\"><span style=\"font-weight: 400; background-color: #e5e5e5;\">6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Kriterien\"><\/span>Kriterien<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Formfaktor\/Portabilit\u00e4t:<\/strong> Wie umfangreich wird der Aufbau, wie transportabel ist das Konstrukt, Gewicht<\/li>\n<li><strong>Kosten:<\/strong> Gesamtkosten\/Verf\u00fcgbarkeit<\/li>\n<li><strong>Komplexit\u00e4t:<\/strong> Wie umfangreich ist der Aufbau, z.B Stromversorgung, Montage<\/li>\n<li>S<strong>tromverbrauch\/Leistung:<\/strong> Performance per Watt, TDP<\/li>\n<\/ul>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Wertung\"><\/span>Wertung<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<ul>\n<li><strong>4:<\/strong> hervorragend<\/li>\n<li><strong>3:<\/strong> gut<\/li>\n<li><strong>2:<\/strong> mittelm\u00e4\u00dfig<\/li>\n<li><strong>1:<\/strong> schlecht<\/li>\n<li><strong>0:<\/strong> unpassend<\/li>\n<\/ul>\n<p>Als Master und Deployer ist ein Raspberry Pi 2 im Einsatz, der als Router und Preboot Execution Environment (PXE) dient. Im Folgenden Bild sind die Bauteile zu sehen:<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-1733 size-large\" src=\"https:\/\/www.inovex.de\/wp-content\/uploads\/2016\/06\/13-Teile-Micro-RZ-1024x576.jpg\" alt=\"Bauteile Micro RZ\" width=\"800\" height=\"450\" \/><\/p>\n<p>Die Computer sind mit einem Preis-Leistungsstarken Intel Celeron N3150 ausgestattet. Der Prozessor l\u00e4uft mit 4 CPU-Kernen und eignet sich besser als gleichwertige Intel-Atom-Varianten, bei gleichem Stromverbrauch und einer deutlich gesteigerten Leistung. Die Computer verf\u00fcgen \u00fcber schnelle SSDs und sind \u00fcber den Management-Netzwerk-Switch D-Link DGS-1100 verbunden.<\/p>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Durchfuehrungsphase\"><\/span>Durchf\u00fchrungsphase<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p>Auf dem Raspberry l\u00e4uft das Raspbian Betriebssystem und auf den Knoten wird \u00fcber Netboot Debian 8 installiert. Dnsmasq fungiert nicht nur als PXE-Server, sondern auch als DHCP- und TFTP- Server. Der Raspberry Pi \u00fcbernimmt die Funktion des Default Gateway f\u00fcr die drei Knoten.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-1759 size-large\" src=\"https:\/\/www.inovex.de\/wp-content\/uploads\/2016\/06\/microrz-netzwerkinfrastruktur-1024x1022.png\" alt=\"Netzwerkinfrstruktur des Micro RZ\" width=\"800\" height=\"798\" \/><\/p>\n<p>F\u00fcr die jede MAC-Adresse eines Knotens wird eine IP-Adresse im DHCP hinterlegt, damit die Systeme sp\u00e4ter immer unter derselben Adresse erreichbar sind. \u00dcber die LAN-Schnittstelle des Raspberry Pi k\u00f6nnen die Knoten mit der Au\u00dfenwelt kommunizieren, die per WLAN-Schnittstelle angebunden ist. Der Raspberry fungiert als Router und \u00fcbersetzt die internen Adressen des Micro-RZ mithilfe von NAT.<\/p>\n<pre class=\"lang:sh decode:true \">#DHCP Server und DNS Konfig\r\n\r\nport=0\r\n\r\ninterface=eth0\r\n\r\nbind-interfaces\r\n\r\ndomain=local\r\n\r\nexpand-hosts\r\n\r\nlocal=\/microrz.inovex.de\/\r\n\r\ndhcp-range=192.168.99.10,192.168.99.20,12h\r\n\r\nresolv-file=\/etc\/resolv.conf\r\n\r\ndhcp-option=6,129.250.35.250,8.8.8.8\r\n\r\nserver=129.250.35.250\r\n\r\nserver=8.8.8.8\r\n\r\nlisten-address=127.0.0.1,192.168.99.1\r\n\r\ndhcp-host=40:8d:5c:a8:0b:c7,node1,192.168.99.11\r\n\r\ndhcp-host=40:8d:5c:a8:0e:1a,node2,192.168.99.12\r\n\r\ndhcp-host=40:8d:5c:a6:71:1a,node3,192.168.99.13\r\n\r\n#PXE\r\n\r\ndhcp-boot=pxelinux.0\r\n\r\nenable-tftp\r\n\r\ntftp-root=\/srv\/tftp<\/pre>\n<p>Die Konfiguration f\u00fcr PXE findet sich im untersten Abschnitt der Config-Datei. F\u00fcr den Boot-Prozess wird auf ein Feature im Netzwerkinterface zur\u00fcckgegriffen, das das Starten von Betriebssystem\u00ad-Kernels aus dem Netzwerk erlaubt. Im BIOS ist die LAN-ROM-Funktion aktiv, sodass die Knoten nach einem PXE-Server fragen, wenn sie zuvor eine IP erhalten haben. Anschlie\u00dfend wird die Bootloader-Datei \u201cpxelinux.0\u201c dem Knoten \u00fcber TFTP bereitgestellt. Der Bootloader startet den Kernel und damit das Setup. In der Bootloader-Konfiguration \u201cpxelinux.cfg\/default\u201c wird neben dem Kernel auch auch die initiale RAM-Disk angegeben, was ein tempor\u00e4res Root-Dateisystem darstellt.<\/p>\n<p>Die Informationen f\u00fcr das Installations-Setup sind durch ein Debian Preseed gegeben, dessen Abruf \u00fcber einen HTTP-Request erfolgt (192.168.99.1:80\/preseed.cfg). In dieser Datei befindet sich die komplette Systemkonfiguration. Die Netzboot-Installation bezieht System-Pakete von einem Repository-Server. Mit dem Dienst: \u201capt-cacher-ng\u201c kann eine perfekte Abbildung eines \u00f6ffentlichen Repo-Servers erreicht werden, den der Raspberry Pi dann lokal anbietet. Eine Neuinstallation oder das Zur\u00fccksetzen eines Knotens ist so innerhalb von 6 Minuten erledigt und das Betriebssystem \u00fcber SSH erreichbar.<\/p>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Highlights\"><\/span>Highlights<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p>Die Computer mussten einen Burn-In-Test absolvieren, um Zuverl\u00e4ssigkeit und Belastbarkeit zu pr\u00fcfen. Das folgende Bild zeigt Memtest86, das auf jedem Knoten \u00fcber das PXE-Bootmen\u00fc gestartet wurde:<\/p>\n<p>Vorz\u00fcge:<\/p>\n<ul>\n<li>Sehr einfache und schnelle Provisionierung von Knoten.<\/li>\n<li>Das Micro-RZ ist sehr portabel und die Komponenten sind einfach abnehmbar.<\/li>\n<li>Auszubildende k\u00f6nnen beliebige Betriebssysteme hinzuf\u00fcgen und beliebige Software auf den Knoten testen.<\/li>\n<li>Das Micro-RZ kann einfach mit einem beliebigen WLAN verbunden werden.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Einschr\u00e4nkungen:<\/p>\n<ul>\n<li>Der Raspberry Pi als Router verf\u00fcgt nur \u00fcber eine physikalische Ethernet-Schnittstelle.<\/li>\n<li>Die Gigabyte-Barebones sind nur maximal mit 1,3V 1600MHz Arbeitsspeicher betreibbar.<\/li>\n<\/ul>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Herausforderungen\"><\/span>Herausforderungen<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p>Vor Projektbeginn stand die Idee im Raum, Entwickler-Boards einzusetzen. Nach \u00dcberpr\u00fcfung der Verf\u00fcgbarkeit und der Eigenschaften schlossen wir diese aus, da sie die Hardware-Auswahl weit umfangreicher gemacht h\u00e4tten als geplant.<\/p>\n<p>Die Auswahl des Datenspeichers erwies sich auch als langwierig und komplex. Da SD-Karten eine schwankende Leistung haben, die SD-Slots der PCs nicht bootf\u00e4hig und auch USB Sticks nicht optimal waren, fiel die Wahl auf SSDs als sinnvolle L\u00f6sung. Die anf\u00e4nglich d\u00fcrftige Installationsgeschwindigkeit konnte durch den Einsatz des \u201capt-cacher\u00ad-ng\u201c-Dienstes behoben werden.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-1734 size-large\" src=\"https:\/\/www.inovex.de\/wp-content\/uploads\/2016\/06\/Micro-RZ-Beschriftung-1024x759.jpg\" alt=\"Das finale Micro RZ\" width=\"800\" height=\"593\" \/><\/p>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Ergebnis\"><\/span>Ergebnis<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p>Zusammenfassend konnte das Projekt sehr zufriedenstellend und ohne gr\u00f6\u00dfere Probleme abgeschlossen werden. Anwender:innen k\u00f6nnen nun eigenst\u00e4ndig und ohne die Firmeninfrastruktur zu beeintr\u00e4chtigen auf unabh\u00e4ngiger Hardware Projekte durchf\u00fchren. Neben dieser Verbesserung der Arbeitsbedingungen zuk\u00fcnftiger Auszubildender ergaben sich als Mehrwert au\u00dferdem das Wissen und die Erfahrungen, die beim Aufbau und der Konfiguration des Micro RZ anfielen.<\/p>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Ausbildunginovex\"><\/span>Ausbildung@inovex<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p>Interesse geweckt? Wenn du selbst eine Ausbildung als Fachinformatiker*in f\u00fcr Systemintegration anstrebst oder einen Job in der IT suchst, schau Dir die Details zur <a href=\"https:\/\/www.inovex.de\/de\/karriere\/arbeiten-bei-inovex\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Arbeit bei inovex<\/a> an. Dich erwartet eine motivierende Arbeitsumgebung, in der Du sowohl die Basics als auch innovative neue Technologien in einem freundlichen und respektvollen Umfeld kennenlernst und anwendest.<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Im Rahmen meines IHK-Abschlussprojekts wurde ein Micro-RZ entwickelt, auf dem inovex-Auszubildende in Zukunft praxisnahe \u00dcbungen unter realistischen Bedingungen durchf\u00fchren k\u00f6nnen. 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