LTSP: la bacchetta quasi magica (Joris Rossi)
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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 Licenza GNU FDL Copyleft 2009 Joris Fabrizio Rossi È garantito il permesso di copiare, distribuire e/o modificare questo documento secondo i termini della Licenza per Documentazione Libera GNU (GNU FDL) versione 1.3 o ogni versione successiva pubblicata dalla Free Software Foundation; senza Sezioni Non Modificabili, senza Testi di Copertina e senza Testi di Retro Copertina. 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