1 Introduzione

Il presente documento presenta i servizi informatici offerti dai Laboratori Didattici della Scienze Sperimentali per migliorare la fruibilità dei laboratori agli studenti e ai docenti dei dipartimenti di Fisica, Ingegneria e Matematica e al centro di Biotecnologie che in essi fanno lezione.

Negli ultimi anni l’importanza dei computer e del web nella vita di ogni utente dei Laboratori Didattici è notevolmente aumentata; siamo passati da poche decine di computer a più di 200 macchine e siamo passati dai manuali cartacei ai documenti in formato elettronico e, sempre più spesso, al reperimento delle informazioni sui siti web dei produttori.

Anche la modalità di fruizione dei contenuti è cambiata nel tempo. Una decina di anni fa ci si sedeva alla postazione di lavoro e si apriva il manuale o si leggevano le fotocopie messe a disposizione dal docente; qualche anno fa il manuale e la dispensa veniva consultata in formato elettronico sui PC messi a disposizione dai Laboratori e i contenuti necessari stampati sulle stampanti dei Laboratori. Oggi la fruizione dei contenuti avviene sempre più dai diversi dispositivi personali (PC, tablet, smartphone) e sempre più raramente tali contenuti vengono stampati.

In quest’ottica anche i servizi offerti dai Laboratori all’utenza sono cambiati passando per esempio dall’armadio dei manuali alla cartella di rete contenente i pdf dei manuali, per arrivare ad un sito web e ad un servizio di cloud.

Dove possibile i Laboratori Didattici utilizzano i servizi messi a disposizione dall’Ateneo (connettività di rete, servizi di autenticazione, didattica online, moodle …) mentre per servizi particolari si è scelto di utilizzare risorse interne (virtualizzazione, cloud, clonatura, server web, …).

2 Servizi offerti

2.1 Sito web dei Laboratori Didattici

Il sito web dei Laboratori Didattici, che risponde all’indirizzo https://edulab.unitn.it/, è stato pensato come punto di accesso preferenziale alle informazioni legate alle attività che si svolgono in laboratorio. Questo sito non vuole essere un doppione delle pagine sul sito ufficiale dell’Ateneo bensì una sua integrazione per le parti più operative e pratiche che richiedono una flessibilità e una tempestività di intervento maggiori.

È sviluppato attraverso il content manager system (CMS) WordPress, software libero con licenza GPL, installato nella versione multisite per facilitare la suddivisione del sito in varie sezioni con contenuti, grafica e politiche di accesso differenziate.

Attualmente sono implementate 4 grandi aree tematiche: una sezione generale, una sezione dedicata agli studenti, una sezione riservata ai tecnici e una sezione dedicata al PAS e al TFA.

2.1.1 Edulab.unitn.it

La sezione principale del sito contiene una breve presentazione dei Laboratori Didattici e il calendario di occupazione della struttura. In futuro potrebbe contenere una descrizione dettagliata dei singoli laboratori con la strumentazione in essi presente e con le attività che vi si svolgono.

L’accesso a questa sezione è libero mentre solo i tecnici dei Laboratori Didattici possono aggiungere e modificare i contenuti.

2.1.2 Edulab.unitn.it/Studenti

È la sezione del sito dedicata agli utenti che frequentano i Laboratori Didattici.

Qui l’utenza può trovare:

1. La manualistica della strumentazione e del software

2. Il materiale messo a disposizione dai docenti che, per motivi di spazio o di praticità, non è possibile ospitare su altri servizi di Ateneo ( esse3 o moodle)

3. Informazioni utili e How To

L’accesso a questa sezione è consentito solo agli utenti Unitn tramite login con le proprie credenziali di Ateneo mentre solo i tecnici dei Laboratori Didattici e alcuni docenti che ne hanno fatto richiesta possono aggiungere e modificare i contenuti.

2.1.3 Edulab.unitn.it/Tecnici

È la sezione del sito dedicata agli appunti dei tecnici dei Laboratori Didattici; dovrebbe diventare un “quaderno” di appunti in cui tener traccia del come e del perché sono state fatte le varie attività e un luogo dove recuperare nel tempo le informazioni necessarie al funzionamento dei laboratori.

Attualmente l’acceso a questa sezione è libero tranne per alcune pagine il cui contenuto è preferibile sia a disposizione dei soli tecnici; solo i tecnici dei Laboratori Didattici possono aggiungere e modificare i contenuti.

2.1.4 Edulab.unitn.it/Pas e Edulab.unitn.it/TFA

Sezioni dedicate ai corsi PAS e TFA per la parte di attività che si svolgono nei Laboratori Didattici. In esso trovano spazio il materiale dei corsi, il calendario degli appuntamenti e gli avvisi legati ai corsi di laboratorio e alle lezioni.

L’accesso a molte parti di questa sezione è consentito solo agli utenti Unitn tramite login con le proprie credenziali di Ateneo mentre solo il personale dei Laboratori didattici e alcuni docenti che ne hanno fatto richiesta possono aggiungere e modificare i contenuti.

2.1.5 Gestione della manualistica e del materiale dei docenti

Durante la progettazione del sito si è presentato il problema della gestione e messa a disposizione all’utenza di una gran mole di file (più di 10 GB) legati alla strumentazione, al software e al materiale prodotto dai docenti. Per non appesantire il sito e per rendere facilmente usufruibile il materiale, la gestione della documentazione è stata demandata ad un servizio di cloud apposito (vedi capitolo successivo per maggiori dettagli). Con questo accorgimento l’esperienza di aggiunta, modifica e consultazione risulta molto simile a quella che si ha nello sfogliare i file presenti sul proprio computer.

2.1.6 Alcuni dati statistici

Dalla sua messa online (15 dicembre 2014) ad oggi le varie sezioni del sito dei Laboratori Didattici sono state consultate più di 30’000 volte con una punta di 97’800 consultazioni per la sezione del PAS. Gli utenti registrati sono circa 550, le pagine pubblicate (tra pagine e post) sono circa 600.

2.1.7 Progetti futuri

La struttura del sito è stata progettata per essere flessibile ed espandibile con l’aggiunta di nuove sezioni e di nuovi servizi.

Nei prossimi mesi si procederà con l’aggiunta di una sezione dedicata alla gestione della strumentazione presente in laboratorio: si vorrebbe avere un archivio degli strumenti in possesso dei Laboratori Didattici con una breve descrizione di ognuno e con la possibilità di gestire il prestito a soggetti esterni alla struttura.

Si vorrebbe anche aggiungere una sezione dedicata alla gestione delle schede di sicurezza dei prodotti chimici presenti nei Laboratori Didattici attraverso un sistema di Document management system (DMS) per facilitare la consultazione di tali documenti da parte dell’utenza.

2.2 Cloud

Per facilitare la gestione della notevole mole dei documenti dei Laboratori Didattici si è pensato di utilizzare un servizio di cloud. Durante la fase di progettazione sono state individuate le seguenti necessità:

• backup automatico dei documenti presenti sui PC dei Tecnici con gestione dello storico

• possibilità di accesso a questi da qualsiasi postazione anche esterna alla rete Unitn

• disponibilità offline dei file dalla propria postazione

• facilità di condivisione

• possibilità di integrazione con il sito web edulab

• possibilità di condividere alcune cartelle con docenti/esercitatori o con persone sterne ad Unitn

Viste queste richieste la soluzione più ovvia è stata quella di pensare ad un servizio di cloud; sono state valutate alcune soluzioni commerciali come Dropbox o Gdrive che hanno però subito mostrato dei limiti piuttosto stringenti:

• velocità di sincronizzazione

• assenza di client efficaci da installare sui PC

• difficoltà di integrazione col sito

• difficoltà di condivisione tra tecnici e soprattutto con i non strutturati in Unitn

• limitazioni nello spazio offerto

• programmi proprietari con policy non sempre chiare

Per questo motivo si è pensato di creare un proprio servizio di cloud basato sul software libero (licenza GPLv3) Owncloud installato su una macchina virtuale.

I servizi che attualmente offre sono:

• Spazio disco per i tecnici per fare il backup automatico dei documenti importanti del proprio PC tramite un client

• Accesso web ai propri documenti da qualsiasi postazione, anche esterna alla rete Unitn e da qualsiasi dispositivo

• Spazio condiviso tra i tecnici facilmente raggiungibile e facilmente aggiornabile

• Spazio per la documentazione dei Laboratori Didattici, come manuali e materiale didattico messo a disposizione dai docenti

• Pubblicazione sul sito edulab.unitn.it/Studenti, da parte dei tecnici o dei docenti abilitati, del materiale per gli utenti

• Condivisione protetta da password e con scadenza di materiale con utenti esterni ad Unitn

• Calendari personali e condivisi e agenda comune (ancora poco utilizzato)

Alcuni dati di utilizzo del servizio:

• 260 GB di file gestiti dal server di cui:

  • 10 GB di manualistica e dispense

  • 10 GB di materiale comune tra i tecnici

  • 5 GB di documentazione per la gestione dei laboratori di Biotecnologie

  • 100 GB di documenti dei tecnici

  • 80 GB di backup

• utilizzato abitualmente dal personale dei Laboratori Didattici

• utilizzato da una decina di docenti per la pubblicazione di materiale per gli studenti sul sito edulab.unitn.it

2.3 Clonatura

Per velocizzare l’installazione e l’aggiornamento del parco macchine dei Laboratori Didattici è ormai prassi consolidata utilizzare un servizio di clonatura che permette di ricreare, partendo da una macchina campione, macchine tutte uguali.

Per questo compito viene utilizzato un software chiamato DRBL/Clonezilla installato su una macchina Debian 8.2.

Altro utilizzo fondamentale di questo servizio è la creazione di immagini di macchine particolarmente complicate dal punto di vista dell’installazione e del setup per poter intervenire in maniera tempestiva in caso di rotture e malfunzionamenti.

In totale sono attualmente archiviati circa 400 GB di immagini dei vari PC dei Laboratori.

2.4 Software remoto

Alcuni software, sia in ambiente Windows sia Linux, usati nei Laboratori Didattici permettono la loro installazione non solo sul singolo PC ma anche su una cartella di rete.

L’installazione in rete permette di ridurre i tempi di installazione e di aggiornamento in quanto l’operazione può essere svolta una sola volta per tutto il parco macchine. Lato negativo di questa pratica è la necessità di un adeguato spazio disco e disponibilità di banda per non compromettere l’utilizzo del software.

A questo scopo sul virtualizzatore è stata creata una macchina ad hoc (Debian 8.2) con Samba e NFS che condivide spazio disco per i sistemi Windows e Linux in cui vengono installati i software di cui sopra. In aggiunta in questa macchina è collocato parte del software che viene installato più di frequente sui PC.

Il vantaggio principale di avere la macchina in locale invece che sui sistemi di Ateneo è la disponibilità di banda e quindi la velocità di esecuzione ed installazione; in base a test effettuati i tempi di accesso al software e i tempi di installazione sono diminuiti del 50% circa.

Per lo stesso motivo è in previsione lo spostamento di buona parte dell’archivio software presente attualmente su una macchina virtuale ospitata dal virtualizzatore di Ateneo.

Alcuni Dati:

• 15 GB di software per Windows

• 30 GB di software per Linux

• 110 GB di software installabile

• In previsione spostamento di circa 500 GB di software da altri sistemi

3 Infrastruttura Hardware

In Laboratorio Didattico sono attivi due server Dell con le seguenti caratteristiche:

Euterpe: Dell PowerEdge R515 con processore AMD 4334 con 6 core, 8GB di RAM, 3 dischi Sata da 3TB in configurazione Raid 5 (6TB Utilizzabili).

Acrisia: Dell PowerEdge R515 con due processori AMD 4386 con 16 core, 64GB di RAM, 3 dischi SAS da 600GB in configurazione Raid 5 (1,2TB Utilizzabili).

In aggiunta a questi due server il Laboratorio utilizza un server virtuale sui sistemi di Ateneo (Sci-zeon) per archiviare tutto il software relativo alla strumentazione presente nei vari laboratori.

Le caratteristiche di questa macchina sono: 1 processore e 1 GB di ram e 1TB di spazio disco su storage-research-povo.unitn.it

3.1 Euterpe

• Sistema operativo: Debian 7.10

• Servizi installati:

1. Gateway tra la rete di Ateneo e la rete privata dei Laboratori

2. File server nfs per tutti i servizi che richiedono storage di dati (cloud, clonatura, software remoto, backup e immagini virtualizzatore, …)

3. Proxy http

4. DHCP per la rete privata

3.2 Acrisia

• Sistema operativo Proxmox 3.4 (Derivazione di Debian 7.10 per la virtualizzazione)

• Principali Server virtuali installati:

1. Edulab.unitn.it: server web Linux (php, apache2, wordpress 4.2 multisite) per la gestione del sito dei Laboratori Didattici

2. Cloud.edulab.unitn.it: server Linux con installato Owncloud (https://owncloud.org/) utilizzato come servizio di storage via web (tipo dropbox) dei documenti dei tecnici e dei laboratori (manualistica, dispense, materiale docenti, ….)

3. Mysql.edulab.unitn.it: server Mysql Linux per la gestione di tutti i database necessari al funzionamento del sito web e del cloud.

4. Drbl.edulab.unitn.it: servizio Linux di clonatura dei PC basato su Clonezilla

5. Sci-LDremote.edulab.unitn.it: file server Linux (samba e nfs) per il software utilizzato da share di rete ( Xilinx, Comsol, Frogust, TexStudio, ….)

6. LDManager.unitn.it: PC Windows 7 Pro con installati i tool di gestione del dominio Active Directory di Ateneo

7. LDUfficio.unitn.it: PC Windows 7 Pro utilizzato in remoto dai tecnici con macchine Linux per le applicazioni che girano solo sotto sistema operativo Windows.

• Altri server virtuali: il virtualizzatore viene utilizzato anche per creare macchine di test per valutare l’installazione di software e servizi prima della messa in produzione o per valutare gli aggiornamenti dei vari software e servizi già presenti in laboratorio. Al momento sono in uso 5 di queste macchine virtuali per servizi non ancora in produzione e svariate macchine di test sia Windows che Linux.

3.3 Sci-zeon

• Macchina virtuale sui sistemi di Ateneo con sistema operativo Ubuntu 12.04

• Servizi installati: file server samba per l’archiviazione del software utilizzato nei Laboratori Didattici. È usato anche per l’installazione del software sui PC del laboratorio.

• Era usato per condividere tramite cartella di rete i manuali e il materiale a disposizione dell’utenza

3.4 Schema concettuale

4 Perché gestire hardware e servizi in casa

Nel corso del 2013, quando si è posto il problema di aggiornare i server storicamente presenti presso i Laboratori Didattici, ho avuto frequenti e proficui contatti con vari colleghi della direzione informatica per discutere sulle soluzioni migliori da adottare.

In primo luogo è emerso che per le necessità dei Laboratori Didattici era più proficuo, dal punto di vista di ottimizzazione delle risorse, utilizzare dei server virtuali al posto di altrettante macchine fisiche.

Alla fino la scelta è caduta su una soluzione di virtualizzazione interna per i seguenti motivi:

1. La necessità di avere alcune macchine sulla rete dei Laboratori Didattici con caratteristiche hardware e di accesso spesso incompatibili con le caratteristiche della rete di Ateneo e con gli stessi sistemi di Ateneo:

• Il server di clonatura doveva e deve rimanere sulla stessa sottorete dei Laboratori Didattici e quindi fisicamente posizionato in laboratorio; inoltre per questo servizio avevo bisogno di una macchina affidabile e discretamente performante con un buon spazio disco (almeno 1 TB) facilmente espandibile in caso di necessità

• Un server per l’archiviazione e il backup dei dati dei Laboratori Didattici con uno spazio disco di almeno 2 TB (tra documenti e software) facilmente raggiungibile e performante. Al tempo lo spazio richiesto sui sistemi di storage di Ateneo non era disponibile.

• Un PC con sistema operativo Windows 7 raggiungibile in remoto dai tecnici per le operazioni non possibili da Linux quali, ad esempio, la stampa di documenti Microsoft Office particolari o l’uso della stampante USB per le etichette.

• Un PC con sistema operativo Windows 7 con discrete performance per l’utilizzo dei tool di gestione di ADA possibilmente sulla rete locale dei Laboratori Didattici.

2. La necessità di effettuare test in un ambiente isolato dalla rete di Ateneo per non comprometterne le funzionalità.

3. La necessità di creare e modificare alla bisogna e velocemente PC sia Windows che Linux per effettuare i test più disparati.

4. La necessità di backup dei server di produzione prima di aggiornamenti importanti senza impattare sulle normali operazioni dei sistemi di Ateneo.

Inoltre ho valutato che era più conveniente implementare internamente un sistema di gestione dei backup dei dati dei tecnici facile da utilizzare e flessibile, utilizzando il software Owncloud. La soluzione delle cartelle di rete non è adatta alle nostre esigenze di interscambio, condivisione e accesso e quindi avrei dovuto implementare una soluzione diversa compatibile con le limitazioni dei sistemi di Ateneo.

Il software Owncloud inoltre mi offre la possibilità di pubblicare e mantenere in maniera semplice all’interno del sito edulab.unitn.it la manualistica e il materiale a disposizione dell’utenza.

Ultimamente, con il passaggio di alcuni servizi a Google, ho anche valutato la possibilità di utilizzo di Google Drive come archivio dei file dei Laboratori Didattici: lo spazio offerto è sufficiente ma il client di sincronizzazione è lacunoso e non disponibile per tutte le piattaforme; dovendo inoltre salvare le modifiche sui sistemi di Google la velocità di esecuzione ne risulta compromessa. Anche la pubblicazione massiva di file su edulab.unitn.it risulta difficoltosa.

Minati Pierluigi aprile 2016

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Last updated: 29 Aprile 2016 by Pierluigi Minati