Clúster Raspberry Pi + Kubernetes

Resultados y modelo 3D · Tesis de Diego Oswaldo Márquez Paccha · UNL 2026

Resultados de la tesis y modelo 3D del prototipo.

915peticiones/s
con 500 usuarios
700 mslatencia p95
con 500 usuarios
0 %de fallos
en 21 ejecuciones
464 USDcosto del
prototipo

El límite del rendimiento no es la temperatura ni el procesador, sino la red de los nodos trabajadores: en la Raspberry Pi 3, el Ethernet pasa por el bus USB.

El clúster en vivo

personas con esta página abierta
tráfico que sale del clústernodo maestro · eth0
uso de CPU del clústerpromedio de los 4 nodos
Personas
Tráfico
CPU

Se actualiza cada 3 segundos. Cada celular o computador con esta página abierta cuenta como una persona. Fíjate en qué sube cuando entra más gente: el tráfico crece, el procesador casi no se mueve.

El prototipo en 3D

Cargando el modelo 3D…

Arrastra para girar · pellizca para acercar · carcasa impresa en 3D, 8 piezas, 17 × 17 × 14 cm

Más detalle

Rendimiento por nivel de carga
Nivel Escenario Throughput (pet./s) Lat. media (ms) p95 (ms)
50 usuarios Sin refrig. 39.93 ± 0.10 3.16 ± 0.03 3.66 ± 0.02
50 usuarios Con refrig. 39.97 ± 0.20 3.11 ± 0.01 3.60 ± 0.02
200 usuarios Sin refrig. 318.00 ± 0.28 2.99 ± 0.02 3.85 ± 0.03
200 usuarios Con refrig. 317.91 ± 0.28 2.95 ± 0.03 3.82 ± 0.05
500 usuarios Sin refrig. 900.82 ± 4.69 444.23 ± 2.31 701.77 ± 3.79
500 usuarios Con refrig. 915.50 ± 3.25 437.10 ± 1.55 700.22 ± 2.47

Media ± desviación estándar de tres repeticiones. 0.00 % de fallos en todas. Coeficientes de variación por debajo del 0.6 %.

Temperatura: enfriar casi no mejora
Nodo (carga alta) Sin refrig. (°C) Con refrig. (°C) Reducción
Maestro · Pi 4B 74.33 34.93 −39.40
Trabajador 1 · Pi 3B+ 65.33 31.60 −33.73
Trabajador 2 · Pi 3B 63.57 36.67 −26.90
Trabajador 3 · Pi 3B 61.77 39.87 −21.90

Con casi 40 °C menos, el throughput mejoró solo 1.6 % y la latencia p95 un 0.2 %. El umbral de thermal throttling (80–85 °C) nunca se alcanzó.

Temperatura de los nodos sin refrigeración (Grafana)

Temperatura de los nodos con refrigeración (Grafana)
Qué pasa por dentro bajo carga alta

Uso de CPU por nodo durante las ejecuciones (Grafana)
Experimento: tráfico distribuido

Única variable modificada: el tráfico entra directo por los tres trabajadores en lugar de por el maestro.

Métrica Centralizado Distribuido Diferencia
Throughput (pet./s) 915.50 ± 3.25 946.96 ± 3.33 +3.4 %
Latencia media (ms) 437.10 ± 1.55 422.58 ± 1.47 −3.3 %
Latencia p95 (ms) 700.22 ± 2.47 870.13 ± 38.26 +24.3 %
Latencia máxima (ms) 1195.41 4339.33 +263 %

Casi el mismo throughput y una respuesta más irregular: el límite no estaba en el maestro.

Equipos, software y costo
Datos abiertos

Trabajo de Integración Curricular · Ingeniería en Ciencias de la Computación · Universidad Nacional de Loja · Director: Ing. Cristian Ramiro Narváez Guillén, Mg. Sc.