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Wir bauen einen Raspberry Pi Konsolenserver

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Warum einen Konsolenserver selbst bauen?

Stellen Sie sich Folgendes vor: Sie arbeiten an der Konfiguration Ihrer Router im Rechenzentrum. Sobald Sie die neue Konfiguration aktivieren, wird Ihre Verbindung abgebrochen. Was nun? Wenn Sie darauf vorbereitet sind, besitzen Sie einen Konsolenserver mit einer redundanten Netzwerkverbindung, über den Sie mit einem seriellen Kabel Ihre Router wieder erreichen können. Leider sind diese Konsolenserver recht teuer und unflexibel. Also haben wir beschlossen, unseren eigenen zu bauen.

Der Entwurf des Konsolenservers wurde mir überlassen. Das auf einem Raspberry Pi aufbauende System muss in der Lage sein, mit den seriellen Schnittstellen unserer Switche und Router kommunizieren zu können. Nur so ist sichergestellt, dass wir über unsere redundante Netzwerkanbindung die Geräte noch erreichen, wenn sie über die Hauptleitungen nicht mehr erreichbar sind. Da ein Raspberry Pi von sich aus über keine seriellen Schnittstellen verfügt, setzen wir Adapterkabel ein, welche USB auf Seriell wandeln.

Eine weitere Aufgabe des Konsolenservers ist die Überwachung unserer Racks: Er checkt die Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit des Racks und prüft regelmäßig, ob die seriellen Schnittstellen zu den Switchen und Routern noch erreichbar sind.

Für den Entwurf musste ich die richtigen Komponenten für den Server finden und sie dann mit selbst entworfenen Teilen zusammenfügen. So lernte ich, wie man CAD-Software verwendet, um Teile zu entwerfen, die 3D gedruckt werden können.

Um einen konstanten Betrieb sicherzustellen, benutzen wir eine zusätzliche Schaltung für die Bereitstellung einer redundanten Stromversorgung (Dual Ideal Diode Supply). Auf diese Weise können wir den Konsolenserver weiter nutzen, selbst wenn eine der beiden Stromversorgungen im Rechenzentrum oder ein einzelnes Netzteil ausfällt. Wir verwenden ausschließlich originale Raspberry Pi Netzteile, da wir in der Vergangenheit Probleme mit der Zuverlässigkeit der Stromversorgung hatten, die durch Netzteile von Drittanbietern stammten.

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Aufbau des Konsolenservers

Der Server besteht aus mehreren Teilen: einem Gehäuse, einem Raspberry Pi, einem Lüfter, einer Ein/Aus-Taste, einem Temperatursensor und einem Stromanschluss. Um alles zusammen zu fügen werden zwei 3D gedruckte Teile benötigt, nämlich eine Plattform und eine Blende (FreeCAD Dateien verlinkt). Außerdem müssen Jumper-Kabel an die Elektroteile gelötet werden.

Löten / Verkabeln

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Um den Lüfter und den Druckknopf an den Raspi anzuschließen, müssen erst die Jumper-Kabel angelötet werden. Von 9 Jumper-Kabeln und von den zwei Lüfter-Kabeln muss das Ende abgeschnitten werden.

An den Pluspol des Druckknopfs wird der 330R Widerstand zwischen Kabel und Pin gelötet. An die restlichen Pins und an die Lüfter Kabel werden dann Jumper-Kabel gelötet.

Dann werden die Embedding Muttern mit dem Lötkolben erhitzt und in die Plattform eingeschmolzen wie im Bild:

plattform

Jetzt kann man den Raspi in seine Halterung einrasten und den Dual USB-C Supply festkleben. Wenn das erledigt ist, kann man den Lüfter festschrauben. Die 5mm Abstandshalter kommen zwischen den Lüfter und die Plattform.

Vor der Verkabelung ist es schlau, den Druckknopf und den Ethernet Port Extender in die Blende einzubauen. Es ist möglich, dass die Schraubenlöcher im 3D Druck nicht groß genug werden, also müssen sie dann vergrößert werden.

Die Jumper-Kabel können dann, wie in der Tabelle, angeschlossen werden. pinout.xyz wird hier sehr hilfreich sein.

Temperatur Sensor Vcc Pin 2 5v Power
Lüfter Pluspol Pin 4 5v Power
Druckknopf Pin Pin 5 GPIO 3
Lüfter Minuspol Pin 6 Ground
Temperatur Sensor Data Pin 7 GPIO 4
Druckknopf LED Pluspol Pin 8 GPIO 14
Temperatur Sensor Ground Pin 9 Ground
Druckknopf LED Minuspol Pin 14 Ground
Druckknopf Pin Pin 34 Ground

DHT22-Sensor-Pinout

 

Festkleben

Danach kann man den USB Hub, die Plattform und den Temperatursensor mit einer Heißklebepistole festkleben, wie im Bild (Der Temperatursensor ist im Bild  hinter dem USB Hub).

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