Il computer sostenibile

Sono anni orami che si parla di riuso in ambito informatico, è possibile o stiamo inseguendo una chimera?L’esperienza dell’Osservatorio Tecnologico per la scuola  diretto da Giovanna Sissa dimostra che se vi è una reale volontà unità alla voglia di fare è possibile raggiungere quest’obiettivo. Fondamentale è stato l’utilizzo di software open source che permette di “far risorgere” vecchi pc obsoleti donandogli da un lato un’altra possibilità di vita e dall’altra dando la possibilità a scuole e quindi a studenti di avere accesso alle nuove tecnologie.

Soluzioni Open Source per il riuso di PC obsoleti 

L'Osservatorio Tecnologico per la scuola si occupa delle principali tematiche dell’ICT nella scuola, quali accessibilità, contenuti aperti e licenze creative commons, sicurezza informatica, tutela dei minori su internet, software libero. Su tutta la tematica dell’open source l’OTE ha svolto in questi anni azioni di informazione, sensibilizzazione e monitoraggio. Negli ultimi anni, data la crescente importanza delle tematiche ambientali, si è occupato anche di  riuso di computer obsoleti, riuso reso possibile anche da soluzioni originali basate proprio su software open source. In particolare per il riutilizzo di computer obsoleti  si sono realizzate delle reti di terminali in due specifici progetti che avevano le scuole come destinatari di donazioni di hardware dismesso da parte di pubbliche amministrazioni. I due progetti hanno usato la stessa tecnologia software: il sistema operativo GNU/Linux con la sua enorme disponibilità di applicativi open source ed il software fornito dal progetto LTSP specifico per la creazione di reti di terminali. Il sistema prevede di utilizzare i pc obsoleti come thin client e di centralizzare le applicazioni su server  utilizzando come framework LTSP  

Thin Client  

Thin è un aggettivo della lingua inglese che significa magro, sottile. Il thin client realizza il disaccoppiamento tra interfaccia utente e le risorse di computazione; separando la funzioni di Input/Output dal calcolo vero e proprio e “remotizzandole” si rende il sistema a disposizione dell'utente estremamente leggero, essenziale, indipendente dalla piattaforma di calcolo e senza necessità di manutenzione. Il calcolo e le risorse necessarie ad esso invece sono posizionate sul terminal server, quindi saranno centralizzate e facilmente manutenibili dall'amministratore di sistema.Come thin client si possono utilizzare, in luogo di apposti dispositivi ad hoc (progettati dunque per fungere da terminali), dei PC con hardware poco potente. Il thin client  è un computer che dipende per tutte le attività di elaborazione da un “terminal server”. Il thin client consente all’utente di effettuare le operazioni di Input/Output con il server (e ridotte elaborazioni locali).  Inoltre consente all’utente di mantenere il necessario e voluto controllo sul suo"virtual desktop" e sul suo accesso personale.Molti thin client servono solo per far girare un browser o un software di remote desktop; tutta l’elaborazione avviene sul server. Per questo si possono usare anche dei PC obsoleti come thin client. 

Terminal server e possibilità offerte da Linux

In ambiente Linux esistono diversi progetti per la realizzazione di una rete di terminali. Il più noto è LTSP (Linux terminal server project) che con un efficace approccio combina dei thin client con un server centrale più potente. Essi comunicano via LAN o via Internet.Sul server é installata una distribuzione Linux e un package liberamente scaricabile da LTSP.org. In un sistema LTSP i thin client spesso utilizzano Linux, sebbene possano utilizzare delle versioni embedded di Windows o altri sistemi operativi.I PC obsoleti, come vedremo fra breve, possono diventare dei thin client e poiché LTSP e Linux sono software liberi  non si hanno costi di licenze.LTSP consente di realizzare in modo semplice una rete di terminali con Thin Client. Utilizza protocolli di rete come DHCP, FTP, NFS, NBD.  Poiché sui client non è prevista la presenza di un hard disk, il server ospita il file system che sarà esportato ai client attraverso la rete locale.Sul client richiede solo la presenza di una scheda di rete con PXE (Preboot Execution Environment) che permette di cercare sulla rete il server che fornisce le informazioni necessarie all'avvio.

Se si lavora con PC molto obsoleti in alternativa si può utilizzare una scheda di rete senza PXE ed avviare il client da floppy, hard disk o CDROM su cui risiede un piccolo applicativo sostitutivo di PXE fornito dal progetto Etherboot. Una volta che il client ha scaricato dal server ed avviato il sistema operativo Linux minimale, effettua una connessione grafica remota al server, che fornisce le risorse computazionali necessarie. 

Uso nella scuola di LTSP

Se si effettua una ricerca in rete del termine  “terminal server linux” il risultato indicherà la presenza di alcuni milioni di pagine web; tra le più importanti noterete la presenza di applicazioni realizzate in ambito scolastico.Un server LTSP é provvisto di dozzine di pacchetti software gratuiti  per il lavoro e la didattica, prodotti della comunità del software libero. Un’installazione LTSP in una scuola o in un laboratorio per funzionare ha bisogno di pochissima manutenzione. Un altro importante vantaggio dell’approccio LTSP è il fatto che poiché tutta l’attività viene fatta sul server, ogni studente può autenticarsi su qualsiasi macchina e accedere al proprio lavoro salvato e alle proprie impostazioni. Non ha importanza dove si trova nell’aula, in biblioteca o in qualsiasi altro luogo dentro la scuola dove ci sia un thin client connesso alla rete.

Ogni utente avrà la possibilità di utilizzare da ciascuna delle postazioni a disposizione tutte le applicazioni messe a disposizione dai server installati in rete come se ci fosse seduto davanti. In realtà infatti tutto il processo di calcolo, di utilizzo di risorse e di gestione dei dati, verrà eseguito solo ed esclusivamente sul server centrale. Alcuni vantaggi della soluzione sono particolarmente evidenti in ambito scolastico:

·       Il costo iniziale e il costo di manutenzione dei client sono abbattuti drasticamente. Dovrà essere fatto eventualmente, in base al tipo di utilizzo del sistema, soltanto un investimento maggiore sulle risorse di calcolo del server principale per poter soddisfare l'utilizzo di tutti i client in contemporanea. Il client, una volta installato, non necessiterà più di aggiunte software o di configurazione di nuovi pacchetti.

·       Tutte le risorse a disposizione, e quindi quelle sul server, vengono utilizzate automaticamente e a fondo. L'utente non deve preoccuparsi del come e dove il calcolo avvenga ma può dedicarsi pienamente al proprio lavoro.

 ·       Il lavoro potrà essere interrotto e ripreso senza alcun problema da qualsiasi postazione. L'utente si ritroverà, alla prossima giornata lavorativa, esattamente nello stesso punto dove ha interrotto il lavoro, anche se utilizzerà una postazione diversa. 

Progetto Four Freedoms For Students (F³S) 

In occasione del rinnovamento del S.I.D.I. (Sistema Informativo Dell'Istruzione) le Postazioni di Lavoro presso Uffici Scolastici Regionali e gli uffici centrali del Ministero Istruzione sono state dismesse ed accantonate in attesa di uno smaltimento definitivo. Il vecchio hardware dismesso dagli uffici della Direzione Scolastica Regionale per la Liguria ha fornito lo spunto per il progetto. Per motivi organizzativi era possibile tentare un recupero di questi PC solo se si rilevava in blocco lo stock delle postazioni di lavoro. A Genova si trattava di circa un centinaio di PC, di cui la maggior parte Pentium MMX 200  con 16 o 32 MB RAM, Celeron  16/32 MB RAM;  nello stock erano anche compresi una decina di PC più potenti, dei  Pentium 4 1700MH  con 256 MB RAM. 

L'obiettivo era quello di realizzare una rete di terminali, da dedicare agli studenti per avvicinarsi al software libero, fornendo loro la possibilità di sperimentare nei corsi di informatica le opportunità che il software libero offre con particolare riguardo a strumenti per la pubblicazione di contenuti (wiki, blog) e di programmazione. La vetustà dell'hardware non avrebbe permesso l'utilizzo di applicativi multimediali. Il nome del progetto Four Freedoms For Students (F³S) riassume lo scopo principale del progetto: diffondere la conoscenza dei principi su cui si basa il software libero. La dotazione veramente minimale del server non rendeva conveniente l'utilizzo delle postazioni per utilizzi gravosi quali la fruizione di video o l'utilizzo di programmi di grafica, per cui ci si è indirizzati verso la produzione di contenuti web o come “palestra di programmazione”.

Il progetto, sviluppato nell'anno scolastico 2006/2007 ha portato alla fornitura di una decina di  reti di terminali alle scuole, con l’impegno di destinarle agli studenti che autonomamente desiderassero approfondire la conoscenza del software libero e delle sue prerogative. Per la realizzazione del terminal server ci si è affidati all'eccellente lavoro svolto dal progetto LTSP.Dal lato client, l'unica operazione è stata l'installazione del software di avvio Etherboot reperibile liberamente in rete come immagini per floppy, CDROM o altri dispositivi. Tale software sostituisce il PXE disponibile nelle schede di rete più recenti, permettendo il boot anche da PC obsoleti che non ne dispongono. Essendo comunque presente anche se non indispensabile per la realizzazione della rete di terminali, si è preferito utilizzare l'hard disk per il boot onorandolo anche di un ulteriore compito, la realizzazione tramite uno script  ad hoc di un file di swap (memoria virtuale) che alleviasse il superlavoro dovuto ad una dotazione RAM non certo abbondante.Un how-to completo di realizzazione di un thin client Debian Etch si trova sul wiki dell'Osservatorio Tecnologico.

È importante sottolineare che non erano disponibili risorse economiche e dunque l’iniziativa è stata a costo zero .

I Pc riusati erano, come detto di tre tipologie (due molto obsolete ed una meno), ma con l’unico vantaggio che all’interno delle tre tipologie i PC erano tutti identici fra loro. Un Pentium IV 1700MHz con 256MB di RAM come “server” e dei Pentium 133-166 MHz come client: questa è la dotazione data alle scuole partecipanti. Il numero di thin client supportato da un terminal server così minimale è di poche unità.  Per la realizzazione la scelta della distribuzione è caduta su Debian, una distribuzione storica conosciuta per la sua aderenza ai principi del software libero e per la stabilità. Sul server e quindi utilizzabili da tutti i client, erano presenti applicativi server: Evolution, Firefox,  Server web Apache, oltre a blog engine e wiki engine e MYSQL.

Un altro obiettivo raggiunto è stato quello di far avvicinare  gli studenti ad un sistema operativo alternativo che, come valore aggiunto, dà la possibilità di intervenire in ogni aspetto, compresa la modifica del codice sorgente. Le scuole destinatarie sono state infatti Istituti tecnici o professionali. Il sistema è scalabile con facilità: in qualsiasi momento è possibile aggiungere dei client. Inoltre si può potenziare il server o suddividere i servizi richiesti tra più server, magari già presenti nella LAN. L’unico  limite consiste nella necessità  di utilizzare competenze professionali elevate per studio di fattibilità e realizzazione prototipo di una soluzione software di riuso come questa Per questo un’ipotesi del genere è percorribile solo se si possono realizzare delle economie di scala e riprodurre almeno “un certo numero” di implementazioni della stessa soluzione. Cosa che è possibile solo se, come in questo caso la dotazione hardware è omogenea e la soluzione può dunque essere replicata n-volte senza necessità di riadattarla a una diversa configurazione.  Documentazione, tutorial e utility di backup:http://wiki.osservatoriotecnologico.it/index.php/F3s:Progetto 

Progetto GROSS 

Una convenzione tra i Ministeri dei Trasporti e delle Infrastrutture col Ministero della Pubblica Istruzione (siglata alla fine del 2006) ha messo a disposizione delle scuole un consistente numero di PC obsoleti provenienti dagli uffici dei primi due Dicasteri.La nota del Ministero Istruzione del 17 settembre 2007 riportava anche la tabella con le caratteristiche dei PC dismessi e la suddivisione territoriale. Una successiva nota  precisava come dopo aver verificato alcuni requisiti, le scuole potessero  provvedere, senza oneri, all’installazione del sistema operativo Windows e del pacchetto Microsoft Office (per quest’ultimo dopo il primo anno di uso gratuito la scuola deve pagare un canone annuo di 3 euro per ogni licenza). L’accordo citato non prevedeva alcuna risorsa aggiuntiva per le attività necessarie al riuso Si trattava complessivamente sul territorio nazionale di circa 5000 PC con caratteristiche che vanno da vetusti 486 fino a Pentium III 900MHz.

Sul territorio della Provincia di Genova sono stati messi a disposizione circa 200 PC dismessi. Dopo una prima selezione del materiale riusabile sostanzialmente utilizzando come soglia minima  il PIII 500 con 128 MB di RAM, i Pc donati sono sati accumunabili in due classi di tipologia hardware.Utilizzare tali PC (non più recenti dei Pentium IV 900MHz) con sistema operativo proprietario avrebbe significato normalmente ripristinare il sistema operativo originario, cioè al più Microsoft Windows 2000. Si sarebbe trattato comunque di una soluzione che avrebbe potuto essere vissuta dai destinatari come di ripiego e che avrebbe costretto le scuole all'uso di software non di ultima generazione. Da qui la scelta  nuovamente di realizzare reti di terminali.  

Il progetto GROSS (Genova Riusa con Open Source a Scuola) è partito dell’esperienza che l’Osservatorio Tecnologico ha maturato in F³S.  Le scuole genovesi hanno avuto due possibilità di scelta: reinstallare le versioni di Windows secondo quanto detto prima oppure optare per il progetto di reti di terminali Linux. Per utilizzare la soluzione tecnica già collaudata con F³S era però necessario disporre di qualche PC più recente a cui affidare il ruolo di server. Oltre ai computer dismessi dal Ministero Infrastrutture citati in precedenza si sono usati anche alcuni PC di generazione più recente, in quanto l'utilizzo di hardware obsoleto come thin client è possibile solo se la funzione di server viene svolta da un PC più potente.  

Sempre nell'ottica del riuso, si sono utilizzati, ove possibile, i PC che nel 2005 le scuole liguri avevano  ricevuto in donazione dallo stato  dopo  la sperimentazione dello scrutinio delle elezioni regionali del 2005.Benché la soluzione tecnica adottata sia sempre quella della rete di terminali, la minore vetustà dei PC da utilizzare come client ha permesso di realizzare delle stazioni di lavoro utilizzabili anche per applicativi multimediali.Una rete di terminali realizzata con tali caratteristiche consente l'utilizzo dei normali programmi di produttività e di comunicazione ed anche la fruizione di servizi quali lo streaming audio e video ed altri associabili al concetto di Web 2.0.Senza andare verso utilizzi particolarmente gravosi come giochi 3D, CAD o editing video, l’Osservatorio tecnologico ha “verificato sul campo” che LTSP reagisce in modo accettabile per compiti che sono ormai quotidiani come:

• gestione di immagini (scaricamento da fotocamera, creazione di album in locale o in rete   (Flickr), piccoli ritocchi
• fruizione di video (YouTube)
• fruizione di musica online (MP3, radio)
• utilizzo di sistemi di messaggistica con funzioni avanzate
• applicativi Web 2.0 ( WebTop, Google Earth, …)

L'hardware è a costo zero per le scuole, il software libero impiegato non prevede il pagamento di diritti derivanti dalle licenze d'uso. L'unico costo deriva dal necessario lavoro di preparazione, peraltro necessario anche nel caso di soluzioni alternative.

Per quanto riguarda la distribuzione GNU/Linux impiegata, la scelta è caduta su Sodilinux una distribuzione derivata di Debian e basata sulla giovane, ma innovativa distribuzione Ubuntu, che garantisce aggiornamenti molto frequenti ed eredita da Debian la stabilità del sistema. Come nel caso precedente, la possibilità di disporre di PC identici come server porta con sé un ulteriore vantaggio in quanto riduce enormemente i tempi di realizzazione. La realizzazione di reti identiche (o comunque molto simili nella dotazione hardware e software) introduce inoltre delle forti economie di scala, riducendo al minimo tali costi.Particolare cura è stata posta nella replicabilità dell’esperienza e dunque sulla documentazione che é disponibile per tutte le scuole che desiderano usare queste reti di terminali, ad esempio realizzandole  con i PC provenienti dalla stessa convenzione in un'altra regione. 

Verso una Green IT

Deve crescere la nostra cultura ambientale vi è un problema di smaltimento di rifiuti anche nel campo delle nuove tecnologie, i pc ad es. sono costituiti da elementi altamente inquinanti e pertanto allungare il tempo di vita di computer resi obsoleti unicamente dalle esigenze di mercato del software costituisce un concreto esempio di cultura ecologica del riuso. L’idea guida è che i PC da donare alle scuole debbano essere non solo funzionanti, ma fornire ai destinatari delle funzioni e delle possibilità nuove. Il Cloud computing infatti ci sta portando sempre più verso l’utilizzo di applicazioni virtuali distribuite su server remoti. In questo modo l’unica vera esigenza hardware  è quella della disponibilità di connettività a Internet a banda larga sempre disponibile. Cambiando il paradigma di uso del computer cambiano anche le esigenze hardware e diventa dunque possibile, in certe condizioni che rendano “sostenibile” l’approccio, riusare Pc obsoleti ed allungarne dunque il ciclo di vita.

Spero che ora prima di dismettere un pc, vi venga almeno un senso di colpa…….

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Per approfondimenti si veda il testo “Il computer sostenibile, Giovanna Sissa edizioni Franco Angeli, 2008”. 

Giovanna Sissa, si occupa da trent'anni di Information Society. È stata consulente di aziende, di pubbliche amministrazioni ed esperta indipendente della Commissione Europea. Dopo aver insegnato elettronica nella scuola, ha ideato e dirige l'Osservatorio Tecnologico del Ministero Istruzione. È membro della Commissione Open Source del Mini-stero della Funzione Pubblica. Dopo la laurea in Fisica nel 1978 ha svolto ricerche sulle energie rinnovabili ed è ora interessata allo sviluppo di un approccio ambientalista al settore ICT