LTSP; ovvero, come realizzare laboratori didattici a basso costo

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1 LTSP; ovvero, come realizzare laboratori didattici a basso costo

2 Scenario di riferimento molto spesso le scuole dispongono di hardware obsoleto (quasi) completamente inutilizzabile un laboratorio didattico scolastico necessita di un gran numero di postazioni l'attività di manutenzione di molte postazioni è piuttosto onerosa le risorse disponibili sono sempre più scarse e i costi per l'aggiornamento del parco hardware e software sono elevati

3 Una possibile soluzione Utilizzando software libero è possibile recuperare proficuamente l'hardware obsoleto, con notevole risparmio economico rispetto a soluzioni basate su hardware nuovo e licenze proprietarie. Non si tratta di una soluzione di ripiego per poveri, perchè basso costo non significa automaticamente bassa qualità, e consente di evitare l'acquisto di hardware inutilmente potente senza compromettere il livello del servizio offerto.

4 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.

5 Perchè LTSP In un laboratorio didattico la scelta di installare postazioni stand-alone 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.

6 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.

7 L'hardware: schema di rete

8 L'hardware: il server Una macchina moderna con prestazioni normali può fungere da server: una CPU dual core con 4 GB di RAM può gestire fino a client. Risorse Requisiti minimi Requisiti consigliati CPU 1 Ghz per il server Mhz per il numero dei client RAM 384 MB per il server + 64 MB per il numero client 512 MB per il server 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) Gigabps (per collegamento allo switch) 10/100/1000 per collegamento al resto della rete o al router

9 L'hardware: i client Sono terminali privi di disco e di sistema operativo, ottenibili da computer obsoleti riciclati e con caratteristiche hardware molto modeste. 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

10 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.

11 Il software: componenti 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

12 Il software: installazione 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: ltsp-server-standalone; openssh-server

13 Il software: installazione Un ambiente LTSP è un sistema operativo completo, all'interno della distribuzione ospite. Lo script ltsp-buildclient 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 con il sistema operativo utilizzato dai terminali.

14 Come funziona: generalità 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

15 Come funziona: modalità 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 Ogni scheda di rete ha un'immagine specifica con un CD generico denominato DRBL (Diskless Remote Boot in Linux), scaricabile da sezione drbl live

16 Come funziona: il processo di boot 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

17 Come funziona: il processo di boot il server risponde inviando un kernel e una immagine di boot (init ram disk) Il kernel e l'immagine di boot sono caricati nella RAM del client terminato il boot, il client carica via NFS o NBD 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

18 Configurazione del server: DHCP 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;

19 Configurazione del server: TFTP e NBD Il file di configurazione del servizio TFTP è /etc/default/tftp-hpa e definisce la root directory del server TFTP. Normalmente il valore di default non deve essere modificato. NBD/NFS è avviato tramite il superserver inetd; il file di configurazione è /etc/inetd.conf e contine una direttiva di abilitazione del servizio e definizione dell' l'immagine del filesystem utilizzata dai client. Normalmente i valori di default non vengono modificati.

20 Configurazione dei client 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.

21 Vantaggi 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

22 Vantaggi 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

23 Svantaggi logica di funzionamento non banale: questo può rendere difficoltosa la comprensione del problema in caso di malfunzionamento il malfunzionamento del server blocca l'intera rete. A questo si può ovviare con soluzioni di fault-tolerance (RAID, etc...)

24 Ambiti di applicazione consigliati 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

25 Ambiti di applicazione consigliati Tutte le ipotesi di applicazione 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

26 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.

27 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.

28 I costi: 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

29 I costi: analisi per componente Componente Server Soluzione al risparmio CPU dual core, RAM 4 GB, hard disk 500 GB: Soluzione avanzata CPU i3 core, RAM 4 GB, 2 hard disk da 1 TB in RAID: Thin client 0 0 Software 0 0 Switch 24 porte 10/100 Mbps: Schede di rete Cavi di rete Incluse nel pc recuperato o cannibalizzate: metri cat. 5E assemblato: porte Gbps: schede di rete Gbps: m. cat. 6 assemblato: TOTALE

30 Riferimenti sul web libero scuola/riciclare vecchioharware con ltps it.org/hardware/ubuntultsp Joris Fabrizio Rossi, RiminiLUG, LTSP: La bacchetta quasi magica che trasforma i rottami in risorse informatiche per uffici e scuole

31 Nota di copyright Copyright 2011 Marco Dorigo Officina Informatica Libera Quest'opera è rilasciata sotto la licenza Creative Commons Attribution NonCommercial ShareAlike 2.5 Italy. Per leggere una copia della licenza visita il sito web nc sa/2.5/it/ o spedisci una lettera a Creative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California, 94105, USA. Tu sei libero: di riprodurre, distribuire, comunicare al pubblico, esporre in pubblico, rappresentare, eseguire e recitare quest'opera di modificare quest'opera Alle seguenti condizioni: Attribuzione devi attribuire la paternità dell'opera nei modi indicati dall'autore o da chi ti ha dato l'opera in licenza e in modo tale da non suggerire che essi avallino te o il modo in cui tu usi l'opera. Non commerciale non puoi usare quest'opera per fini commerciali. Condividi allo stesso modo se alteri o trasformi quest'opera, o se la usi per crearne un'altra, puoi distribuire l'opera risultante solo con una licenza identica o equivalente a questa.