slide - Linux Day Torino

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DA RIFIUTO A RISORSA
(come utilizzare il Software Libero per recuperare vecchi pc e vivere felici)
Premessa ­ 1
Premessa ­ 1
Problema: una gran quantità di hardware ancora funzionante viene destinata alla rottamazione. Questo è fonte di spreco ed è un costo per la collettività.
Premessa ­ 2
Premessa ­ 2
Opportunità: è possibile ottenere tecnologia valida a costo zero o comunque competitivo rispetto a soluzioni con hardware nuovo, senza compromettere la qualità del servizio. In tempi in cui s'impone una “razionalizzazione” delle risorse economiche, è indispensabile disporre di conoscenze che permettono di fare scelte in questa direzione.
Cos'è LTSP
Linux Terminal Server Project (LTSP) è un insieme di programmi e protocolli che permette di implementare una rete di computer “leggeri” che si connette ad un server e ne sfrutta la potenza di elaborazione e lo spazio disco (Thin client server computing).
Le applicazioni sono eseguite sul server e i computer collegati si comportano come terminali grafici che gestiscono solo l'input da tastiera e l'output a video.
Perchè LTSP
In un'aula per uso didattico la scelta di normali PC come posti di lavoro non è sempre quella ottimale:
➢
installazione e manutenzione da ripetere su ogni macchina;
➢
rischi di modifiche non autorizzate al sistema; ➢
scarsità di risorse economiche e conseguente difficoltà di disporre di un parco macchine sempre aggiornato.
L'hardware: componenti
Una rete LTSP è costituita da:
➢
un server su cui sono concentrate l'installazione delle applicazioni, la manutenzione, la gestione degli utenti e il salvataggio dei dati;
➢
terminali realizzabili anche con computer con caratteristiche minimali;
➢
uno switch di rete con un numero di porte sufficiente per il server ed i client.
L'hardware: schema di rete
L'hardware: il server ­ 1
Una macchina moderna con prestazioni normali può fungere da server: una CPU dual core con 4 GB di RAM può gestire fino a 20­25 client.
Le caratteristiche devono essere proporzionali al numero di client da gestire.
L'hardware: il server ­ 2
Risorse
Requisiti minimi
Requisiti consigliati
CPU
1 Ghz per il server + 100 Mhz per il numero dei client
RAM
384 MB per il server + 64 MB per il numero client
HARD DISK
8 GB per il SO + n GB per i dati dei client; eventualmente RAID
INTERFACCE DI RETE
10/100 Mbps (per collegament allo switch)
10/100 Mbps (per collegamento al resto della rete o al router)
512 MB per il server + 128 MB per il numero client
Gigabps (per collegamento allo switch)
10/100/1000 per collegamento al resto della rete o al router
L'hardware: i client ­ 1
Sono terminali privi di disco e di sistema operativo, ottenibili da computer obsoleti riciclati e con caratteristiche hardware molto modeste.
Soluzione più professionale: “thin client” nativi, ovvero computer molto leggeri appositamente progettati.
L'hardware: i client ­ 2
Risorse
Requisiti minimi
Requisiti consigliati
CPU
200 MHz
500 MHz
RAM
64 MB
256 MB
BIOS
Avvio da CD / floppy
Avvio da rete
INTERFACCE DI RETE
10/100 Mbps
10/100/1000 Mbps, supporto PXE (e avvio da rete per i client)
SCHEDA GRAFICA
2 MB
4 MB e oltre
L'hardware: componenti critiche
Le risorse hardware fondamentali per il buon funzionamento di una rete LTSP sono la quantità di RAM del server e la velocità delle schede di rete e degli switch.
Questa è importante dal momento che i terminali non dispongono di un proprio disco locale e i dati devono transitare in rete.
Il software: componenti
Un server LTSP offre i seguenti servizi di base per avviare i terminali:
➢
DHCP per distribuire indirizzi IP ai client;
➢
TFTP per trasferire il kernel e immagine del filesystem;
➢
NFS o NBD per l'accesso al disco remoto del server;
➢
XDMCP per il login grafico remoto;
➢
SSH per le comunicazioni di rete;
➢
LTSPFS per la gestione dei device locali (chiavi USB,...)
Il software: installazione ­ 1
LTSP 5 è l'ultima versione stabile. Distribuzioni specifiche per la didattica, come Edubuntu, prevedono l'installazione di default di un ambiente LTSP.
Con riferimento alla distribuzione Ubuntu 10.04, è sufficiente installare i pacchetti:
➢
ltsp­server­standalone;
➢
openssh­server
Il software: installazione ­ 2
Un ambiente LTSP è un sistema operativo completo, all'interno della distribuzione ospite. Lo script ltsp­build­client permette la creazione di questo ambiente:
➢
scarica e installa il software necessario;
➢
crea la directory /opt/ltsp/i386 contenente un filesystem Linux completo;
➢
crea la directory /var/lib/tftpboot/i386 che contiene i file necessari al boot dei terminali;
➢
crea l'immagine /opt/ltsp/images/i386.img contenente il sistema operativo utilizzato dai terminali.
Il funzionamento: aspetti generali
➢
il terminale invia al server la richiesta di connessione;
➢
il server risponde fornendo i parametri per la configurazione della scheda di rete del client;
➢
il client riceve dal server il sistema operativo e lo mantiene nella propria RAM;
➢
il sistema operativo ricevuto dal client permette l'esecuzione locale del server grafico (X Window), mentre le applicazioni (client grafici) vengono eseguite sul server.
Il funzionamento: tipi di boot
➢
Direttamente dalla scheda se questa supporta PXE (Preboot Execution Environment) e se il BIOS supporta il boot da rete;
➢
Da floppy con immagine di bootloader Etherboot o Gpxe, scaricabile da http://www.rom­o­matic.net. Ogni scheda di rete ha un'immagine specifica. Il floppy è creato con il comando dd if=<nomefile>.zdsk of=/dev/fd0
➢
Con un CD generico denominato DRBL (Diskless Remote Boot in Linux), scaricabile da http://drbl.sourceforge.net, sezione drbl­live
Il funzionamento: processo di boot ­1
➢
il terminale carica dalla rom della scheda, da un floppy o da CD il software di boot, che esegue una richiesta DHCP per ottenere un indirizzo IP;
➢
il server risponde fornendo l'indirizzo IP, il nome del dell'immagine del filesystem di boot e il percorso del filesystem remoto che verrà esportato al termine del boot;
➢
le informazioni ottenute sono utilizzate dal client per inviare una richiesta TFTP;
➢
il server risponde inviando un kernel e una immagine di boot (init ram disk).
Il funzionamento: processo di boot ­ 2
➢
Il kernel e l'immagine di boot sono caricati nella RAM del client;
➢
terminato il boot, il client carica via NFS l'immagine del sistema operativo sul disco remoto;
➢
il client esegue X Window e richiede al server l'avvio di un desktop manager (LDM). Compare la schermata di login, è possibile autenticarsi ed avviare le applicazioni.
➢
dopo il logout, il terminale può essere spento direttamente senza procedura di shutdown.
Configurazione del server DHCP ­ 1
Il server dispone dispone di due interfacce di rete configurate con indirizzo IP fisso; su quella collegata alla rete LTSP viene configurato il server DHCP.
Il file di configurazione del server DHCP utilizzato da LTSP è /etc/ltsp/dhcpd.conf e specifica:
➢
Il range degli indirizzi IP della rete LTSP;
➢
L'indirizzo del server e del router verso internet;
➢
Il percorso della root di LTSP;
➢
Il percorso e il nome dell'immagine di boot dei client;
Configurazione del server DHCP ­ 2
authoritative; subnet 192.168.2.0 netmask 255.255.255.0 { range 192.168.2.20 192.168.2.250; option domain­name "aula_ltsp"; option domain­name­servers 192.168.2.135; option broadcast­address 192.168.2.255; option routers 192.168.2.1; next­server 192.168.2.135; # get­lease­hostnames true; option subnet­mask 255.255.255.0; option root­path "/opt/ltsp/i386"; if substring( option vendor­class­identifier, 0, "PXEClient" { filename "/ltsp/i386/pxelinux.0"; } else { filename "/ltsp/i386/nbi.img"; } } 9 ) = Configurazione del server TFTP
Il file di configurazione del server TFTP è /etc/default/tftp­hpa
Definisce la root del server TFTP:
TFTP_DIRECTORY = “/var/lib/tftpboot”
Configurazione del server NBD
Il servizio è avviato tramite il superserver inetd.
Nel file di configurazione /etc/inetd.conf, la seguente direttiva abilita il servizio e definisce l'immagine del filesystem utilizzata dai client:
2000 stream tcp nowait nobody /usr/sbin/tcpd /usr/sbin/nbdrootd /opt/ltsp/images/i386.img
Configurazione dei client ­ 1
E' possibile determinare le caratteristiche dei terminali, definendo dei parametri validi in generale o per alcune macchine nel file /opt/ltsp/i386/etc/lts.conf:
➢
tipo della sessione di terminale (shell, grafica con o senza supporto della cifratura;
➢
moduli kernel caricati;
➢
layout di tastiera;
➢
gestione dei device rimovibili;
➢
gestione delle stampanti.
e molti altri.
Configurazione dei client ­ 2
I parametri validi per tutte le macchine sono definiti nella sezione [default]; quelli specifici sono definiti da un identificativo che può essere il nome host, l'indirizzo IP o MAC della macchina.
[Default]
XSERVER = auto
X_MOUSE_PROTOCOL = "PS/2"
X_MOUSE_DEVICE = "/dev/psaux"
X_MOUSE_RESOLUTION = 400
X_MOUSE_BUTTONS = 3
SCREEN_01 = startx
SCREEN_02 = shell
XkbLayout = it
XkbModel = pc105
[...]
Configurazione dei client ­ 3
[...]
[ws002]
LOCAL_DEVICES = False
LOCAL_APPS = True
XkbModel = pc105
SCREEN_01 fino a SCREEN_012: imposta il gestore delle sessioni (LDM, STARTX o shell);
XKBLAYOUT: layout della tastiera;
PRINTER_0_DEVICE: la prima stampante. Per una stampante USB il valore è /dev/usblp<num> Scenario di riferimento
Con particolare riferimento al mondo della scuola, possiamo immaginare uno scenario di riferimento con queste caratteristiche:
➢
necessità di un gran numero di postazioni, con conseguente onerosità della attività di manutenzione;
➢
costi elevati di acquisto e aggiornamento dell'hardware;
➢
scarsità di risorse finanziarie.
Vantaggi e svantaggi ­ 1
LTSP permette di affrontare efficacemente i problemi posti dallo scenario di riferimento:
➢
costi contenuti: il software è gratis, tutti i client possono essere ottenuti da recupero di pc dismessi;
➢
semplicità di amministrazione e manutenzione del sistema: le operazioni devono essere eseguite solo sul server;
➢
semplicità di amministrazione e manutenzione dei terminali: non vi è manutenzione software, in caso di guasto la macchina è sostituibile immediatamente senza necessità di operazioni di configurazione e ripristino dati;
Vantaggi e svantaggi ­ 2
➢
scalabilità e modularità: l'aula informatica con LTSP può essere agevolmente integrata alla rete di istituto. Sul server possono essere aggiunti altri servizi di rete (directory condivise, proxy server, servizi di autenticazione);
➢
riduzione dei consumi energetici e della produzione di rifiuti.
Lo svantaggio principale è costituito dal fatto che un guasto del server blocca l'intera rete LTSP. Ove sia necessario, è possibile ridurre questo rischio con tecniche di fault­tolerance (dischi in RAID, gruppo di continuità...)
Ambiti di applicazione consigliati ­ 1
L'utilizzo di LTSP è consigliato quando si presenta la necessità di realizzare uno dei seguenti scenari:
➢
aule informatiche per uso didattico;
➢
automazione d'ufficio e utilizzi amministrativi;
➢
posta elettronica e normale navigazione internet;
➢
installazione di chioschi informativi e internet point;
➢
presenza di applicazioni centralizzate per molti utenti in rete.
Ambiti di applicazione consigliati ­ 2
Tutte le ipotesi considerate presentano le seguenti caratteristiche:
➢
numero elevato di utenti;
➢
accesso condiviso alle risorse (internet, spazio disco del server, stampanti;
➢
utilizzo delle stesse applicazioni per tutti gli utenti;
➢
Limitato ricorso all'uso di applicazioni multimediali.
Ambiti di applicazione sconsigliati
Non è consigliabile l'adozione di LTSP, nella configurazione standard, in tutti questi casi: ➢
necessità di elaborazioni grafiche e 3D molto avanzate;
➢
editing audio/video molto spinto;
➢
esecuzione di videogiochi.
Configurazioni avanzate, come l'implementazione di un “cluster” di server LTSP anziché del singolo server, consentono di affrontare anche esigenze di questo tipo.
I costi: variabili rilevanti
Dato per scontato l'utilizzo di terminali ottenuti da PC riciclati e quindi a costo zero, l'onere di allestimento di una rete LTSP dipende da:
➢
equipaggiamento e qualità dei componenti hardware del server. Un PC moderno di fascia media può essere sufficiente per un allestimento al risparmio.
➢
qualità dell'hardware di rete (switch, schede e cavi). E' particolarmente importante per le prestazioni complessive dal momento che vi è un intenso traffico di rete.
I costi: scenario di riferimento
La previsione di spesa è basata sul seguente scenario di riferimento:
➢
aula composta da server e 20 terminali;
➢
opzione fra un livello di allestimento “al risparmio” ed uno più avanzato con l'utilizzo di hardware e componenti di qualità migliore;
➢
terminali tutti ricavati da PC dismessi;
➢
non si considerano i costi relativi all'installazione dell'impianto elettrico.
I costi: analisi per componente
Componente
Soluzione al risparmio
Soluzione avanzata
Server
CPU dual core, RAM 4 GB, hard disk 500 GB: 500­600 €
CPU i3 core, RAM 4 GB, 2 hard disk da 1 TB in RAID: 900­1000 €
Thin client
0 €
0 €
Software
0 €
0 €
Switch
24 porte 10/100 Mbps: 80­100 € 24 porte Gbps: 190­230 €
Schede di rete
Incluse nel pc recuperato o cannibalizzate: 0 €
2 schede di rete Gbps: 15­22 €
Cavi di rete
120 metri cat. 5E assemblato: 90­100 €
120 m. cat. 6 assemblato: 120­
150 €
TOTALE
670­770 €
1220­1400 €
Riferimenti
http://www.ltsp.org
http://www.liceoquadri.it/openscuola/tserver/tserver.htm
http://www.osservatoriotecnologico.it/software/recuperopc.htm
http://www.istruzione.it/news/2002/allegati/linee_guida.doc
http://redomino.com/it/labs/progetti/software­libero­scuola/riciclare­vecchio­
harware­con­ltps
http://wiki.ubuntu­it.org/Hardware/UbuntuLtsp
http://faberlibertatis.org/wiki/Installazione_di_un_server_LTSP
https://help.ubuntu.com/community/UbuntuLTSP
http://doc.ubuntu.com/edubuntu/edubuntu/handbook/C/server.html
Joris Fabrizio Rossi, RiminiLUG, www.riminilug.it, ­ “LTSP: La bacchetta quasi magica che trasforma i rottami in risorse informatiche per uffici e scuole”
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