LTSP: la bacchetta quasi magica (Joris Rossi)

L T S P : LA BACCHETTA QUASI MAGICA CHE TRASFORMA
I ROTTAMI IN RISORSE INFORMATICHE PER UFFICI E SCUOLE
Joris Fabrizio Rossi, RiminiLUG, www.riminilug.it, [email protected]
Abstract
L'architettura Linux Terminal Server Project consente di realizzare aule informatiche e mini-reti aziendali a
bassissimo costo riciclando computer obsoleti: un modello ideale per ambienti didattici ed amministrativi.
Assai praticata internazionalmente, in Italia questa soluzione conosce sperimentazioni felici, ma numericamente
limitate. Uno sguardo ravvicinato permetterà di coglierne le cospicue opportunità tecniche ed economiche.
Questo contributo intende promuovere un processo attuabile con profitto anche disponendo di una competenza
tecnica modesta. Si rivolge principalmente a docenti e tecnici di istituti didattici, a piccole imprese e privati.
Pertanto, benché corredato di dati tecnici, ha un taglio sintetico di carattere divulgativo ed è supportato da
esempi pratici, valutazioni economiche e casi di applicazione nel mondo reale.
Prima ancora che per aspetti tecnologici, l'architettura LTSP risulta interessante per implicazioni di carattere
etico, ecologico ed economico riassumibili come segue:
1) Dotazioni, competenze tecniche, necessità informatiche e budget tipici di scuole e piccole imprese.
Frequentemente nelle scuole italiane le dotazioni informatiche sono carenti e disomogenee, i budget disponibili
non consentono acquisti proporzionati alle necessità e il livello di competenza tecnico conduce spesso a scelte
non appropriate. Lo stesso può dirsi, sebbene con connotazioni diverse, per molte piccole imprese.
2) Tanta capacità di calcolo ad un passo dal bidone: un problema, ma anche una risorsa.
Evoluzione tecnologica e oculate strategie di marketing favoriscono un'obsolescenza precoce dell'hardware,
inducendo l'abbandono dei “vecchi” computer per macchine in grado di supportare nuovi standard.
Il risultato è la dismissione di enormi quantità di hardware ancora perfettamente funzionante.
Il problema ecologico posto dai rifiuti elettronici (altamente inquinanti) ha condotto in tempi recenti alle
normative RAEE (Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche), che introducono regole tecniche ed
economiche per uno smaltimento più oculato, a fronte della mera rottamazione praticata in precedenza.
Tra le conseguenze delle succitate normative, (semplificando) se ne può ricavare una di un certo rilievo: le
aziende pubbliche e private che conferiscono con un atto formale a scuole, associazioni, etc. gli apparati
obsoleti, in pratica, vengono sollevate dalle relative tasse di smaltimento. Una condizione che, di fatto, rende
disponibili ingenti quantità di computer riciclabili, trasformando un problema ecologico in una risorsa
economica di importanza significativa.
3) Una soluzione tecnologica a costo zero.
Le peculiarità tecnologiche dell'architettura LTSP consentono di convertire questi “vecchi” (ma funzionanti)
computer in efficienti terminali di una evoluta rete informatica, dotata di grafica e programmi di ultima
generazione. I potenziali rottami diventano, così, moderne postazioni informatiche a costo zero.
Parole Chiave: ltsp, linux terminal server project, thin client, fat client, local apps, computer dismessi,
hardware obsoleto, trashware, aula informatica, bacchetta quasi magica, conferenza nazionale software libero.
1 LINUX TERMINAL SERVER PROJECT
1.1
Introduzione
LTSP / Linux Terminal Server Project non è una distribuzione Linux, bensì un protocollo,
un'architettura installabile teoricamente in qualsiasi distribuzione Linux.
Ad es. in Ubuntu viene installato in /opt/ltsp/i386 (nel caso di sistemi a 32 bit di tipo i386).
Vi sono alcune distribuzioni (specialmente a vocazione didattica) nelle quali LTSP è disponibile
nativamente: K12-Linux, EduLinux, Skollinux, Ubuntu/Xubuntu alternate.
1.2
LTSP-5 e distribuzioni Linux
Nato da ltsp.org (http://ltsp.org/), attualmente ha raggiunto la versione LTSP-5, uno sviluppo
coordinato tra diverse distribuzioni Linux che (pur nel rispetto delle rispettive specificità) ha
consentito una maggior omogeneità di implementazione di LTSP in Debian, OpenSUSE, Fedora,
Gentoo Linux e Ubuntu.
2 CARATTERISTICHE BASE DI LTSP
2.1
Schema di funzionamento di una rete LTSP classica
Lo schema di una rete LTSP classica comprende un server con due interfacce di rete, uno switch di rete e
un numero variabile di thin client, cioè di terminali realizzabili anche utilizzando computer con dotazioni
minimali. Tutta l'elaborazione avviene nel server e i terminali fungono solo da interfaccia remota.
Figura 1.
2.2
Schema di una rete LTSP classica.
Server: requisiti, componenti strategici
I requisiti hardware “minimi” del server sono piuttosto contenuti: una “normale” macchina moderna di
buone prestazioni può fungere da server offrendo prestazioni adeguate.
Ad es. un computer con CPU dual core e 3GB RAM è già in grado gestire 15 thin client.
Le risorse richieste al server sono proporzionali al numero di thin client da gestire.
SERVER LTSP
requisiti minimi
requisiti consigliati
700MHz (S.O. Ubuntu) (300MHz S.O. Xubuntu)
CPU
+ 100MHz * numero_thin_clients (75MHz se 64bit)
384MB (server)
512MB (server)
RAM
+50MB * numero_thin_clients
+128MB * numero_thin_clients
≥8GB (S.O.) + nGB (dati)
HARD DISK
4GB
≥SATA (+ RAID)
10/100Mbps (per switch)
Gigabps
(per switch)
2 Interfacce Ethernet
10/100Mbps (per router/modem)
10/100Mbps (per router/modem)
Tabella 1.
Requisiti del Server LTSP.
Sebbene il buon funzionamento del sistema sia determinato dalla qualità/quantità di tutti i componenti,
il componente strategico del server è la RAM: quantità adeguate o ridondanti prevengono lo swapping
su disco e offrono maggior fluidità del segnale.
2.3
Installazione e messa a punto del server
Col progredire delle release, la messa a punto del server è sempre più facilitata e automatizzata.
Oggi l'installazione di un server LTSP non richiede più competenza di una normale installazione
desktop. Ad es. l'installazione ex-novo tramite Ubuntu alternate richiede circa un'ora; l'installazione
del solo server LTSP in una distribuzione già in opera richiede due comandi e qualche minuto.
Al termine della procedura d'installazione del server, la rete LTSP è già pronta all'uso: i thin client non
richiedono alcuna installazione (possono anche essere privi di hard disk).
L'ottimizzazione e la personalizzazione avanzata del server, invece, richiedono ancora una buona
competenza tecnica e una solida comprensione della struttura funzionale dell'architettura LTSP.
2.4
Thin Client: requisiti, tipologie (pc riciclati e thin client nativi), operatività
Il thin client è un terminale, cioè una macchina che non usa un sistema operativo proprio e che può
essere composta da un hardware minimale: CPU, RAM, interfaccia di rete, scheda video, monitor,
tastiera e mouse. In pratica, un visualizzatore/telecomando di processi che avvengono nel server.
Il thin client non richiede alcuna installazione software.
I requisiti hardware per un thin client sono davvero minimali: è sufficiente un Pentium II 233MHz con
64MB di ram, scheda video con 2MB di memoria e interfaccia ethernet che permetta l'avvio da rete
(PXE o Etherboot).
THIN CLIENT
CPU
RAM
HARD DISK
Interfaccia Ethernet
Opzioni BIOS
Scheda grafica
Tabella 2.
requisiti minimi
233MHz
64MB
/
10/100Mbps
avvio da FD/CD(/HD)
2MB mem
requisiti consigliati
≥533MHz
≥128MB
/
PXE ≥100Mbps
avvio da LAN
≥4MB mem
Requisiti del Thin Client di una rete LTSP.
Possono essere proficuamente riciclati computer obsoleti (risparmio ambientale) oppure utilizzati thin
client nativi, cioè mini-computer diskless progettati a tale scopo (risparmio energetico).
Può fungere da thin client anche un computer dotato di un sistema operativo proprio. Semplicemente,
all'avvio anziché effettuare il boot dal sistema operativo locale (normale uso workstation) si opterà per
il boot da rete (funzionamento come terminale della rete LTSP).
I thin client di una rete LTSP hanno funzionalità, interfaccia grafica e programmi identici a quelli
disponibili ad un utente senza privilegi di una normale versione desktop.
I dati di ciascun utente vengono salvati sul server, nella rispettiva /home/nomeutente.
2.5
Connessioni di rete
LTSP è basato sul trasferimento massivo di dati tra il server e i thin client. E' pertanto necessario
disporre di banda sufficiente affinché la gestione risulti fluida: tra singoli thin client e switch di rete
sono sufficienti connessioni a 100Mbps; tra server e switch di rete sono opportune connessioni
Gigabps, specialmente con un numero elevato di thin client (con un numero limitato di client
funzionano comunque dignitosamente anche connessioni a 100Mbps).
Per semplicità di gestione è opportuno dotare il server di due interfacce di rete (meglio se prima
dell'installazione): una Gigabps per la rete LTSP e una 100Mbps per la connessione Internet (Intranet, etc.).
E' possibile usare anche una singola interfaccia di rete, procurando però che la gestione DHCP sia
effettuata dal server LTSP.
Interfacce di rete
Server
lato rete LTSP
lato Internet
Switch di rete
Thin Client
Tabella 3.
minimo
10/100 Mbps
10/100 Mbps
10/100 Mbps
10/100 Mbps
suggerito
10/100/1000 Mbps
10/100 Mbps
10/100 + 1-2 porte 1000 Mbps
10/100 Mbps PXE
ottimale
10/100/1000 Mbps
10/100(/1000) Mbps
10/100/1000 Mbps
10/100/1000 Mbps PXE
Caratteristiche tipiche delle interfacce di rete in ambito LTSP.
La configurazione wireless è possibile, ma più complessa da mettere a punto (solitamente le interfacce
di rete wireless richiedono un sistema operativo per funzionare e, quindi, va attuato un workaround per
utilizzarle). Le connessioni wireless sono comunque in genere non consigliabili a causa della minor
banda disponibile.
3 VARIANTI DI RETE LTSP
3.1
Local Apps e Fat Client: funzioni, requisiti
Usando come client computer con buone dotazioni (anziché hardware obsoleti) può essere più
vantaggioso trasferire parte del carico computazionale direttamente ai client. Il beneficio consiste in un
alleggerimento del carico del server, in prestazioni più performanti (specialmente con applicazioni
multimediali) e/o in un incremento del numero di client gestibili dal server.
A seconda delle capacità dell'hardware e dell'entità delle applicazioni trasferite ai client (local apps) si
possono realizzare configurazioni più o meno estese, genericamente definite come low fat client e
high fat client (o nomi simili).
Il componente strategico dei pc adibiti a fat client è la RAM. Nelle applicazioni multimediali è
importante anche il contributo di CPU e scheda grafica.
TIPO
Thin Client
Low Fat Client
High Fat Client
Tabella 4.
componente
CPU
RAM
CPU
RAM
CPU
RAM
requisiti minimi
233MHz
64MB
≥400MHz
128MB
≥600MHz
128MB
requisiti consigliati
≥533MHz
≥128MB
≥400MHz
≥256MB
≥1GHz
≥512MB
Requisiti dei diversi tipi di Client di una rete LTSP.
L'implementazione di queste soluzioni è in costante evoluzione e sempre più facilitata, ma attualmente
richiede ancora un certo grado di competenza tecnica per una corretta messa a punto, specialmente in
configurazioni miste thin client e fat client.
3.2
Multi-server
Numeri elevati di thin client, opzioni di continuità funzionale, bilanciamento di carico, etc. sono
gestibili tramite configurazioni multi-server. Queste configurazioni richiedono una competenza tecnica
adeguata, ma sono supportate da una documentazione sufficientemente articolata.
NOTA: in alcune realtà le configurazioni multi-server hanno consentito la gestione di quantità veramente ingenti di
thin client. Fermo restando che sopra un certo numero di terminali vi sono tecnologie e scelte più appropriate, si
tratta comunque di casi che esulano dall'ambito di interesse di questo documento, rivolto ad ambiti più circoscritti.
4 COSTI REALI
4.1
Server
Come server può essere sufficiente un computer recente di buone prestazioni. Ad es. un PC con CPU
dual core 3,4GHz e 4GB RAM è in grado di gestire un'aula informatica con 25 thin client.
Il costo può variare in funzione di altre dotazioni, ma grossolanamente è compreso tra 450/700€.
4.2
Thin Client
I computer datati (completi di monitor, tastiera e mouse) utilizzabili come thin client sono reperibili
gratuitamente dalle dismissioni di enti pubblici ed imprese private. Solitamente questa stessa
provenienza comporta che i pc siano già dotati di interfaccia di rete. Diversamente, il costo di una
comune scheda di rete è compreso tra 4/7 euro (PXE 10/100Mbps) e 8/14 (PXE 10/100/1000Mbps).
4.3
Switch di rete
Il costo dello switch varia in funzione del numero di porte e della banda gestita. Orientativamente i
costi per gli apparati usati più di frequente sono compresi tra 20/35€ (8 porte 10/100 Mbps), 40/60€
(16 porte 10/100 Mambo) e 80/100€ (24 porte 10/100 con 2 porte Gbps).
4.4
Cablaggio ethernet
Quasi paradossalmente, uno dei costi di maggior incidenza nell'allestimento di una rete LTSP è
determinato dal cablaggio ethernet. I cavi già confezionati hanno prezzi variabili tra 4/15€ in funzione
della lunghezza (tagli standard 1m, 3m, 5m, 10m). I componenti da assemblare (matasse di cavo CAT5 e
connettori RJ45) comportano un costo minore, ma richiedono la competenza e gli attrezzi relativi.
4.5
Esempi di spesa
Le tabelle sottostanti riepilogano alcuni esempi di allestimento “al risparmio” praticabili in contesti
didattici. Nella Tabella 5. si assume che il reperimento gratuito di materiale sia limitato ai soli thin
client, nella Tabella 6. che l'acquisto (come avviene sovente) sia limitato allo switch e ai cavi.
Rete LTSP con
Server
Thin Client (pc riciclati)
Switch
Cavi rete
S/W: S.O. e programmi
TOT
Tabella 5.
16 thin client
€ 600,00
€ 0,00
€ 50,00
€ 80,00
€ 0,00
€ 730,00
24 thin client
€ 700,00
€ 0,00
€ 90,00
€ 120,00
€ 0,00
€ 910,00
Esempi di costo reale per l'allestimento di reti LTSP: acquisto di server, switch e cavi.
Switch e cavi per
Switch
Cavi rete
TOT
Tabella 6.
8 thin client
€ 450,00
€ 0,00
€ 25,00
€ 40,00
€ 0,00
€ 515,00
8 thin client
€ 25,00
€ 40,00
€ 65,00
16 thin client
€ 50,00
€ 80,00
€ 130,00
24 thin client
€ 90,00
€ 120,00
€ 210,00
Esempi di costo reale per l'allestimento di reti LTSP: acquisto solo di switch e cavi.
NOTA: tutti i costi sopra esposti sono prezzi al pubblico puramente indicativi, rilevati presso distributori
specializzati al momento della stesura di questo documento (maggio 2009). Nei costi sopra esposti non sono
considerate voci relative all'impiantistica e alla messa in opera.
5 PLUS/MINUS & IDONEITÀ D'USO
5.1
Plus
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
5.2
Costi ridottissimi: totale gratuità del software e costi dell'hardware bassissimi o nulli.
Installazione facile: circa una/due ore da quando si dispone di tutto l'hardware.
Manutenzione centralizzata: operazioni solo sul server.
Alte prestazioni: thin client veloci come il server.
Bassi consumi: -hardware = -kWatt
Riduzione dell'impatto ecologico: riciclaggio computer obsoleti.
Gestione backup dei dati semplificate: /home utenti sul server.
Indipendenza dai thin client: singole unità sostituibili all'istante, logging da qualsiasi unità.
Omogeneità e aggiornamento dei programmi: tutta la rete può disporre delle stesse versioni.
Condivisione delle periferiche: stampanti, scanner, etc.
Accesso ai dispositivi locali configurabile: penne USB, drive RW, HD, etc.
Adattabilità del carico computazionale: thin vs fat client.
Scalabilità delle configurazioni: single vs multi-server.
Facile integrazione di una rete LTSP in reti più complesse (ad es. aula informatica & rete istituto).
Minus
•
•
•
•
5.3
Personalizzazione dei servizi un po' laboriosa.
Implementazione dei fat client da migliorare.
Logica di funzionamento non immediata per i comuni utenti.
Scarsa disponibilità di interfacce grafiche per la personalizzazione della rete.
Idoneità d'uso di una rete LTSP classica
•
•
•
•
5.4
Aule informatiche ad uso didattico.
Automazione d'ufficio e usi amministrativi.
Posta-elettronica e “comune” navigazione Internet.
Chioschi elettronici e punti d'informazione.
Inidoneità d'uso di una rete LTSP classica
•
•
•
•
5.5
Grafica/modellazione 3d spinta.
Multimedia spinto (ad es. editing Audio/Video in tempo reale).
Streaming Audio/Video (es. video via Internet).
Gaming (video-giochi).
Idoneità d'uso delle varianti (fat client / multi-server) di rete LTSP
•
Tutte le applicazioni (multimedia e grafica 3d incluse) non gestibili dalla rete LTSP classica.
6 CASI DI STUDIO PRESSO RIMINILUG
Dall'autunno 2007 il LUG di Rimini si occupa attivamente di approfondimenti e di installazioni di reti
con architettura LTSP. Dal gennaio 2009 si è costituito un Gruppo di Studio dedicato.
6.1
Alcuni progetti a costo zero
•
•
•
•
•
•
6.2
2007-2008 Realizzazione di un aula informatica (25 pc) per una scuola elementare di Rimini,
configurata in rete LTSP e interamente realizzata con computer riciclati. Valore equivalente € 12.500
2008 Corso per insegnanti sull'uso di strumenti didattici in aule informatiche basate su rete LTSP.
2008 Realizzazione di una micro-rete LTSP (3 pc) per una struttura terapeutica del riminese.
2008 Conferenza sull'uso di LTSP in contesti didattici (patrocinio del Comune di Rimini).
2009 Realizzazione (in fase di sviluppo) di una mini aula informatica (8 pc) per una scuola
elementare di Rimini.
2009 Realizzazione (in fase di sviluppo) di una aula informatica (25 pc) per una istituto
superiore di Rimini.
Un wiki LTSP tutto in Italiano
Nel sito RiminiLUG è disponibile un mini-wiki in Italiano con articoli, guide e traduzioni di howtos su
LTSP: http://www.riminilug.it/tiki-index.php?page=ltsp
7 POTENZIALITÀ E MONDO REALE
Nonostante i numerosi vantaggi offerti dall'architettura LTSP, all'atto pratico si riscontra una
consistente difficoltà a trasferire (talvolta persino a proporre) questa soluzione nei contesti che
maggiormente potrebbero beneficiarne: scuole e ambiti didattici. Ciò avviene anche laddove la
proposta avvenga a costo zero contro soluzioni a pagamento.
Motivi ricorrenti:
• Basso livello di competenza informatica degli interlocutori principali (insegnanti, operatori).
• Altre priorità degli interlocutori principali (insegnanti, dirigenti scolastici).
• Frequente resistenza “a priori” ad abbandonare percorsi noti (Windows) o perfino a provare
soluzioni diverse.
• Ricorrente concezione dello strumento informatico come fine a se stesso (materia
informatica) anziché come supporto didattico interdisciplinare.
• Mancata percezione del “valore” di soluzioni economiche o gratuite.
• Mancata percezione del senso di legalità.
• Informazione verso gli interlocutori (amministratori, dirigenti, insegnanti e operatori) assai
sporadica o totalmente assente.
8 CONCLUSIONI
L'architettura LTSP consente effettivamente di realizzare reti informatiche di piccole e medie
dimensioni a costi bassissimi o nulli. Tecnologicamente è affidabile e facilmente installabile, anche se
richiede una certa competenza per le personalizzazioni o per le funzioni spinte.
I principali impedimenti al suo utilizzo sono determinati dalla scarsa notorietà presso la grande utenza,
dalla resistenza culturale dei potenziali beneficiari (ad es. scuole) e dalla gestione lasciata quasi
totalmente all'iniziativa di volontari o appassionati (ad es. insegnanti o associazioni).
Una maggior consapevolezza ed un più convinto sostegno istituzionale consentirebbero di apprezzarne il
significato etico ed economico, oltre che ecologico. Ma questo attiene alla storia del software libero.
Bibliografia e link
LTSP infos
http://www.ltsp.org/twiki/bin/view/Ltsp/WebHome
https://help.ubuntu.com/community/UbuntuLTSP
fat client
https://help.ubuntu.com/community/UbuntuLTSP/LTSPFatClients
wireless LTSP
http://www.ltsp.org/twiki/bin/view/Ltsp/WirelessLtsp
edubuntu
http://doc.ubuntu.com/edubuntu/edubuntu/handbook/C/
https://lists.ubuntu.com/mailman/listinfo/edubuntu-users
wiki LTSP in italiano
http://www.riminilug.it/tiki-index.php?page=ltsp
RAEE
http://it.wikipedia.org/wiki/Rifiuti_di_apparecchiature_elettriche_ed_elettroniche
slide di questo paper alla III Conferenza Nazionale sul Software Libero (2009)
http://www.riminilug.it/tiki-download_file.php?fileId=565
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Copyleft 2009 Joris Fabrizio Rossi
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