DA RIFIUTO A RISORSA (come utilizzare il Software Libero per recuperare vecchi pc e vivere felici)

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1 DA RIFIUTO A RISORSA (come utilizzare il Software Libero per recuperare vecchi pc e vivere felici)

2 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.

3 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.

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'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.

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 1 Una macchina moderna con prestazioni normali può fungere da server: una CPU dual core con 4 GB di RAM può gestire fino a client. Le caratteristiche devono essere proporzionali al numero di client da gestire.

9 L'hardware: il server 2 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

10 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.

11 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

12 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.

13 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,...)

14 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: ltsp server standalone; openssh server

15 Il software: installazione 2 Un ambiente LTSP è un sistema operativo completo, all'interno della distribuzione ospite. Lo script ltsp build client 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.

16 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.

17 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 o matic.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 sezione drbl live

18 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).

19 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.

20 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;

21 Configurazione del server DHCP 2 authoritative; subnet netmask { range ; option domain name "aula_ltsp"; option domain name servers ; option broadcast address ; option routers ; next server ; # get lease hostnames true; option subnet mask ; option root path "/opt/ltsp/i386"; if substring( option vendor class identifier, 0, 9 ) = "PXEClient" { filename "/ltsp/i386/pxelinux.0"; } else { filename "/ltsp/i386/nbi.img"; } }

22 Configurazione del server TFTP Il file di configurazione del server TFTP è /etc/default/tftp hpa Definisce la root del server TFTP: TFTP_DIRECTORY = /var/lib/tftpboot

23 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

24 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.

25 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 [...]

26 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>

27 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.

28 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;

29 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 fault tolerance (dischi in RAID, gruppo di continuità...)

30 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.

31 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.

32 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.

33 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.

34 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.

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

36 Riferimenti 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

37 Nota di copyright Licenza GNU FDL Copyleft 2010 Marco Dorigo Officina Informatica Libera. E' 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. Solo la versione originale in inglese della licenza ha valore legale, ed è consultabile all'indirizzo