Programma Operativo di Cooperazione Transfrontaliera Italia Svizzera PROGETTO STRATEGIO PTA

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1 Programma Operativo di Cooperazione Transfrontaliera Italia Svizzera PROGETTO STRATEGIO PTA PIATTAFORMA TECNOLOGICA ALPINA: UNO STRUMENTO TRANSFRONTALIERO PER LA CONDIVISIONE DI INFRASTRUTTURE E SERVIZI Azione 4 Piattaforma Tecnologica Virtualizzata Attività 4.1 Definizione requisiti tecnologici piattaforma tecnologica virtualizzata: Documento di sintesi dei requisiti tecnologici 1

2 Indice 1 Contesto Scopo Fonti Piattaforme elaborative in uso CPU Storage Rete Bilanciamento di carico API Software Virtualizzazione Sistemi operativi Dati territoriali Middleware Requisiti tecnologici PTV Hardware Rete Software Sistema operativo Sistema di virtualizzazione Storage Continuità operativa Rete Bilanciamento di carico

3 1 Contesto [Tratto ed adattato dall Allegato 1 ai documenti ufficiali di Progetto] In molti progetti transfrontalieri si presenta l esigenza di sviluppare una piattaforma tecnologica comune per poter erogare e gestire in modo più semplice e possibilmente integrato una serie di servizi dedicati agli utenti residenti nei territori dei partner. Gli attuali servizi di tipo ICT sono al momento forniti da Enti diversi e con piattaforme di tipo diverso. In un contesto in cui si prevede il prevalere di una logica che accentui l integrazione e la cooperazione tra i servizi, il disegno e la definizione di architettura di piattaforme ICT che sia comune agli Enti è da considerare da un lato come base imprescindibile per lo sviluppo e la condivisione dei futuri servizi e dall altro un supporto alla condivisione e allo scambio dei servizi attuali. I maggiori analisti di tecnologia ICT come Gartner e Forrester pongono una particolare attenzione all utilizzo di infrastrutture che abbiano alla base ambienti di virtualizzazione sia pubblici che privati, perché a loro giudizio su queste tecnologie si costruiranno le piattaforme per lo sviluppo di servizi da quelli SaaS (Software as a Service) a quelli HaaS (Hardware as a Service). La necessità di fornire servizi di tipo transfrontaliero non può essere soddisfatta che tramite la predisposizione di una piattaforma tecnologica comune e abilitante alla diffusione di informazioni e di servizi telematici lungo tutto l arco alpino, piattaforma che sarà da installare nei centri servizi degli Enti e che sarà rivolta sia a un utenza generica sia ai professionisti del settore. [...] Nel caso del progetto in questione sarà possibile costruire una infrastruttura comune su cui ogni servizio proposto potrà installare la propria applicazione sviluppata secondo il proprio modello, oppure nel caso di riuso di applicazioni già disponibili installare direttamente queste. Quindi ogni applicazione/servizio potrà essere installata su un server virtualizzato dedicato. [...] Questa infrastruttura potrà essere distribuita nei data center dei partecipanti all iniziativa in modo che ognuno possa erogare i servizi sviluppati. Inoltre, visto che il sistema virtualizzato è un file, è possibile spostare questo file da un data center ad un altro perché l infrastruttura di base - l ambiente di virtualizzazione - sarà uguale per tutti, condividendo in questo modo gli sviluppi effettuati. In funzione della connettività tra un data center ed un altro sarà possibile effettuare questo spostamento anche in tempo reale, cioè anche quando il sistema virtualizzato è in esecuzione. 3

4 2 Scopo Lo scopo del presente documento è quello di raccogliere i requisiti tecnologici propedeutici alla definizione della soluzione da adottare per la Piattaforma Tecnologica Virtualizzata. 4

5 3 Fonti Data l eterogeneità delle infrastrutture presenti presso i Partner del progetto PTA, nell ambito dell Azione 3 Indagine sulla tecnologia ITC/TLC... è stato definito, distribuito e raccolto un questionario tecnico-normativo atto a descrivere la situazione tecnologica in cui la Piattaforma Tecnologica Virtualizzata dovrà calarsi. Obiettivo del questionario era di raccogliere quante più informazioni possibili sulle realtà tecnologiche note ai Partner, siano esse specifiche per i sistemi GIS oggetto dell Azione 5, siano essi gli strumenti di lavoro quotidiano per l erogazione dei servizi della PA. Segue una analisi ragionata delle informazioni raccolte tramite le risposte (parziali) ai questionari, che porta a definire dei requisiti tecnologici generici per la PTV non troppo distanti dalle configurazioni esistenti e non necessariamente onerosi per i Partner che dovranno predisporre e gestire la propria istanza della Piattaforma. 5

6 4 Piattaforme elaborative in uso 5 CPU Al netto della situazione del Canton Ticino, la cui risposta non è pervenuta, i Partner del Progetto dispongono all unanimità di sistemi di calcolo di tipo Intel-compatibile, con architettura di processore x86 a 64 bit. Pur non essendo l unica architettura utilizzata, essa è abilitante all impiego delle tecnologie di virtualizzazione assistita dall hardware. Queste ultime consentono di applicare le regole dell economia di scala ad un insieme di server sufficientemente dimensionati, garantendo un utilizzo razionalizzato, ottimizzato e massimizzato delle risorse disponibili. Per completezza è doveroso segnalare che anche l architettura dei processori SPARC fornisce un ottimo supporto alla virtualizzazione, ma la sua limitata diffusione presso i CED dei Partner non giustificherebbe l adozione per la PTV. 6 Storage Data la natura spiccatamente Enterprise dei data-center utilizzati dai Partner di Progetto, le modalità di accesso ed i protocolli di fruizione (dichiarati) delle piattaforme di storage sono in linea con la tipologia dell hardware in uso. In particolare tutti i partecipanti al Progetto PTA indicano l utilizzo di una Storage Area Network, fruita principalmente tramite collegamenti Fibre Channel (o FC, in fibra ottica). Regione Piemonte e Regione Lombardia hanno dichiarato la raggiungibilità dello storage centrale con protocollo NFS, mentre sono incognite le condizioni di utilizzo nella Provincia autonoma di Bolzano e nel Canton Ticino. Le differenze evidenziate impongono un vincolo progettuale della Piattaforma Tecnologica Virtualizzata costituito dalla necessaria flessibilità a supportare molteplici tecnologie e protocolli sulle piattaforme di storage utilizzate. 7 Rete Al contrario delle piattaforme di archiviazione, i requisiti tecnologici legati alla rete sono più semplici da assecondare, anche in un ambiente con cinque configurazioni potenzialmente differenti. La semplificazione è dovuta al fatto che la mediazione tra l elaboratore ed il mezzo fisico è sempre svolta dalla scheda di rete, e quest ultima è gestita in modo univoco dal sistema operativo. Inoltre l ampia scelta di dispositivi di rete disponibili sul mercato assicura una pressoché completa compatibilità tra hardware, rete e sistema operativo dell host fisico della PTV. 6

7 È comune a tutti i partner il collegamento tra i server e gli apparati di rete in rame, denominato UTP. La velocità del collegamento, che può essere di (10)/100/1 000/(10 000) Mbit/s 1, influenza esclusivamente le prestazioni del collegamento e di conseguenza la capacità di trasferimento a disposizione delle applicazioni ivi attestate. Dal già citato questionario, fonte di informazioni per la redazione del presente documento, non sono emersi particolari requisiti di larghezza di banda da tenere in considerazione nel dimensionamento dell infrastruttura di rete a contorno della Piattaforma Tecnologica Virtualizzata. 8 Bilanciamento di carico Le soluzioni di bilanciamento di carico indicate dai Partner sono eterogenee e proprietarie (non open source): una scelta quasi obbligata per qualsiasi tipo di fornitore professionale di servizi Internet. Si tratta comunque di apparati condivisi a livello di centro elaborazione dati, raramente dedicati a specifici servizi. Nei questionari viene altresì indicata la necessità di adottare il bilanciamento di carico davanti ai servizi erogati nell ambito del Progetto PTA, a garanzia della continuità del servizio. Tuttavia, essendo i servizi sviluppati nelle Azioni 5 e 6 di tipo web-based, la gestione del bilanciamento di carico al fine di ottenere l alta disponibilità può essere demandata a tutti gli strumenti specifici ad oggi disponibili sul mercato, senza porre vincoli su determinate tecnologie o vendor. 9 API La disponibilità di API ( Application Programmer Interface ) per l integrazione della PTV con un bilanciatore di carico è da considerarsi opzionale, data la mancanza attuale di uno standard di comunicazione tra le due tecnologie. 1 Si trascurano i 10 Mbit/s data l obsolescenza della tecnologia per un centro di elaborazione dati moderno. Si trascurano i Mbit/s, più conosciuti come 10 Gbps su doppino in rame o 10Gbase-T, data la relativa recente standardizzazione (2006) e la conseguente lenta adozione nei CED. 7

8 10 Software 11 Virtualizzazione Un solo Partner di Progetto ha indicato l utilizzo della espressione commerciale di un ambiente di virtualizzazione di derivazione open source: Xen. Parallelamente però nessun Partner ha escluso l utilizzo dello standard de-facto rappresentato dai prodotti VMware, tipicamente soggetti al pagamento di una licenza d uso. Esiste, nel territorio coperto dal Progetto PTA, anche una installazione del prodotto di virtualizzazione più giovane: Microsoft HyperV. Rappresentazione grafica delle soluzioni di virtualizzazione citate e delle loro similitudini. Alla luce dei dati raccolti, dove emerge - come prevedibile - una netta prevalenza dei prodotti commerciali, è impossibile trovare una sovrapposizione con i requisiti di progetto PTA, che hanno 8

9 previsto un ambiente di virtualizzazione basato su tecnologie open source. Ciononostante, il lavoro dell Azione 4 del progetto PTA atto ad individuare la piattaforma di virtualizzazione PTV dovrà tenere conto delle caratteristiche principali dei prodotti usati quotidianamente dai Partner al fine di scegliere un ambiente quanto più vicino possibile alle soluzioni commerciali. In particolare si dovrà porre attenzione agli strumenti di gestione e controllo della piattaforma, che dovranno essere valutati e documentati con attenzione e cognizione di causa. Parimenti le caratteristiche tecniche della PTV dovranno soddisfare i requisiti dichiarati dalle Azioni 5 e 6 all interno di un progetto di evoluzione più ampio, che possa contemplare la promozione della tecnologia di virtualizzazione open source al ruolo di titolare nel portafoglio dei servizi erogati dai Partner. 12 Sistemi operativi Mantenendo una prospettiva di evoluzione verso le tecnologie open source, dai questionari appare più eterogenea la distribuzione dei sistemi operativi gestiti dai Partner, soprattutto per le Regioni con una maggiore potenza di calcolo installata dove esistono sia realtà sotto licenza a pagamento sia ambienti open source. Se si limita l ambito di analisi ai sistemi operativi installati su sistemi fisici, secondo i dati forniti con i questionari, la presenza di Microsoft Windows Server nelle varie versioni è equiparabile all utilizzo di Linux nelle sue varie distribuzioni (ma con una spiccata prevalenza di Red Hat, per la disponibilità del supporto a pagamento). Questa ripartizione semplifica la scelta di un sistema operativo open source basato su Linux, dato il vincolo inserito nel documenti di progetto PTA, trattandosi di un oggetto già conosciuto e gestibile dai Partner. 13 Dati territoriali Le informazioni sulle modalità di gestione dei dati territoriali che si evincono dai questionari servono ad individuare eventuali incompatibilità tra i sistemi virtuali che erogheranno i servizi e le caratteristiche della Piattaforma Tecnologica Virtualizzata. Alcuni esempi di possibili punti di incompatibilità sono: necessità di accedere a dispositivi fisici USB dalla macchina virtuale (questo requisito pone chiaramente un limite alla mobilità della macchina virtuale che ne fa uso) sistema operativo guest non supportato dal sistema di virtualizzazione richiesta di risorse (RAM, dischi, n schede di rete, ) non esauribile in ambiente virtualizzato 9

10 In particolare la PTV deve essere fruibile con sistemi operativi guest proprietari quali Microsoft Windows 2003/2008 Server, mentre non sono state evidenziate criticità sull utilizzo di dispositivi fisici collegati direttamente alle virtual machine. 14 Middleware Il middleware, rappresentato dalla parte superiore delle pile tecnologiche in uso presso i partner e/o imposto da eventuali scelte degli applicativi geospaziali, al netto delle eventuali risorse di sistema richieste (RAM, occupazione disco, n CPU), è agnostico nei confronti dell hardware sottostante. Pertanto la scelta del middleware, sia esso a codice aperto o chiuso, non rappresenta un vincolo progettuale per la PTV, che è una soluzione di virtualizzazione dell hardware. 10

11 15 Requisiti tecnologici PTV Si elencano di seguito, suddivisi per tipologia, i requisiti che dovrà soddisfare il prodotto scelto per costruire la Piattaforma Tecnologica Virtualizzata del Progetto PTA. Ove non specificato, i requisiti indicati sono da considerarsi vincolanti. 16 Hardware La Piattaforma Tecnologica Virtualizzata dovrà essere erogata su hardware di tipo Intel compatibile x86_64 con supporto alla virtualizzazione. Questa scelta è dettata dalle seguenti condizioni al contorno: requisiti di Progetto PTA; diffusione della tecnologia presso tutti i Partner; obbligo per i Partner italiani di acquisire l hardware attraverso le convenzioni CONSIP, che contemplano solo hardware Intel compatibile 17 Rete Per una configurazione ottimale della PTV, ogni server partecipante all infrastruttura dovrà disporre di un numero pari di schede di rete, o suoi multipli, da configurare come segue: 1. rete dell esposizione servizi 2. rete di storage Eventuali schede multiple consentono la creazione della ridondanza sul link fisico, con la possibilità di configurare aggregazioni che, in regime di normale funzionamento, aumentano le prestazioni. La connettività dai server della PTV agli apparati di rete per le funzioni di erogazione dei servizi dovrà essere come minimo a 100 Mbps in rame (UTP). Le schede di rete dei server dovranno comunque supportare velocità di 1000 Mbps. Per la scheda da dedicare alla eventuale rete di storage è necessaria una velocità minima di 1000 Mbps, in tecnologia UTP o fibra ottica. 18 Software 19 Sistema operativo Il sistema operativo host deve essere di tipo open source, come da requisiti di Progetto PTA. Non 11

12 è da escludere la disponibilità di acquisire un supporto a pagamento, direttamente dal team di sviluppatori/manutentori o da terze parti. 20 Sistema di virtualizzazione Il sistema di virtualizzazione deve essere di tipo open source, come da requisiti di Progetto PTA. Non è da escludere la disponibilità di acquisire un supporto a pagamento, direttamente dal team di sviluppatori/manutentori o da terze parti, per il solo ambiente di virtualizzazione o per l intero prodotto qualora esso comprenda anche il sistema operativo. 21 Storage Nell ottica di una ottimizzazione delle risorse esistenti, il software di erogazione della Piattaforma Tecnologica Virtualizzata dovrà integrarsi con le tecnologie ed i protocolli di storage in uso presso i partner PTA. In questo modo la istanze della PTV potranno essere indipendenti dallo storage e non richiederanno l acquisto di hardware dedicato. Al fine di poter accedere alle piattaforme di storage dichiarate attraverso il questionario, la PTV dovrà poter dialogare con: NFS iscsi storage locale SAN su FC (opzionale, comunque legata alle periferiche accessorie da montare su ogni host fisico) 22 Continuità operativa Nel caso della PTV e dei servizi che verranno da essa inizialmente erogati, la continuità operativa è da intendersi come la disponibilità di strumenti per poter effettuare manutenzioni sull hardware senza una evidente interruzione del flusso di informazioni da/verso l utente finale. Si tratta pertanto di avere a disposizione strumenti per la cosiddetta live migration. Per l alta disponibilità dei servizi si rimanda invece allo strato applicativo che dovrebbe prevedere la fruizione mediata da un apparato di bilanciamento del carico esterno alla PTV. Per i servizi previsti nell ambito PTA non è richiesto alla PTV il supporto nativo di un sito secondario. 12

13 23 Rete Dai questionari distribuiti ai Partner non sono emersi particolari requisiti di larghezza di banda da tenere in considerazione nel dimensionamento dell infrastruttura di rete a contorno della Piattaforma Tecnologica Virtualizzata. Nella fase di progettazione di rilascio e collocazione in rete delle singole istanze PTV presso i Partner e dei prodotti software PTA, si dovrà considerare che le applicazioni necessiteranno di connettività bidirezionale con Internet per poter aggregare le informazioni provenienti da servizi geografici degli altri Partner e di terze parti. Inoltre il sistema di virtualizzazione PTV dovrà supportare e gestire lo standard IEEE 802.1Q. 24 Bilanciamento di carico La funzione di bilanciamento del carico a livello applicativo (web e/o database), i cui compiti sono la gestione ottimale della quantità di utenti serviti da ogni singola macchina virtuale e la faulttolerance - qualora necessarie - dovrà essere svolta da un sistema esterno alla PTV. Non è infatti compito principale delle piattaforme di virtualizzazione gestire la resilienza ai crash degli applicativi. Per quanto riguarda la ripartizione dinamica del carico tra i nodi fisici della Piattaforma Tecnologica Virtualizzata, dai questionari non sono emersi elementi che indichino questa funzionalità come necessaria. 13