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LTSP; ovvero, come realizzare laboratori didattici a basso costo
Scenario di riferimentoScenario 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
Una possibile soluzioneUna 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.
Cos'è LTSPCos'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 LTSPPerchè 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.
L'hardware: componentiL'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 reteL'hardware: schema di rete
L'hardware: il serverL'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 20-25 client.
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
512 MB per il server + 128 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
L'hardware: i clientL'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
L'hardware: componenti criticheL'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: componentiIl 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
Il software: installazioneIl 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
Il software: installazioneIl software: installazione
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 con il sistema operativo utilizzato dai terminali.
Come funziona: generalitàCome 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
Come funziona: modalità di bootCome 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 http://www.rom-o-matic.net. Ogni scheda di rete ha un'immagine specifica
➢ con un CD generico denominato DRBL (Diskless Remote Boot in Linux), scaricabile da http://drbl.sourceforge.net, sezione drbllive
Come funziona: il processo di bootCome 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
Come funziona: il processo di bootCome 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
Configurazione del server: DHCPConfigurazione 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;
Configurazione del server: TFTP e NBDConfigurazione 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.
Configurazione dei clientConfigurazione 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.
Vantaggi 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
Vantaggi 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
Svantaggi 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...)
Ambiti di applicazione consigliati 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
Ambiti di applicazione consigliati 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
Ambiti di applicazione sconsigliati 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 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 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
I costi: analisi per componenteI costi: analisi per componente
Componente Soluzione al risparmio
Soluzione avanzata
Server CPU dual core, RAM 4 GB, hard disk 500 GB: 500-600 €
CPU i3 core, RAM 4 GB, 2 hard disk da 1 TB in RAID: 900-1000 €
Thin client 0 € 0 €
Software 0 € 0 €
Switch 24 porte 10/100 Mbps: 80-100 €
24 porte Gbps: 190-230 €
Schede di rete Incluse nel pc recuperato o cannibalizzate: 0 €
2 schede di rete Gbps: 15-22 €
Cavi di rete 120 metri cat. 5E assemblato: 90-100 €
120 m. cat. 6 assemblato: 120-150 €
TOTALE 670-770 € 1220-1400 €
Riferimenti sul webRiferimenti sul web
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/riciclarevecchioharwareconltps
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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