low tech statt high tech Dipl.-Ing. Dr. Robert Matzinger

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1 Technik/Philosophie: sed '1,$ s/hightech/lowtech/' Neues vom In Zusammenarbeit mit: Übersetzung: Goes Cloud low tech statt high tech Dipl.-Ing. Dr. Robert Matzinger 2 Was ist das Open Source Virtualisierungslösung für PC-Räume Enstehung: Unterricht an den FHStg. Burgenland Seit 2009 im praktischen Einsatz Übersicht Heute: Version 2.1! Kooperation Fachhochschule Burgenland, TGM Bundesministerium für Bildung und Frauen (Vielen Dank!) 3 Anforderungen: Unterricht: IT Infrastruktur-Management, Information, Medien, Kommunikation, Business Process Engineering bei der Fachhochschule Burgenland 4 Design: Open Source Design-Richtlinie: ist komplett Open Source Unterrichtsfächer: Keine Lizenzkosten Keine Lizenzprobleme (GPL) Für jede Schule einsetzbar Programmieren Systemadministration Datenbanken, Datenbankserver Netzwerke Multimedia, Meta-Ziel: Betriebssystemunabhängige Ausbildung Windows?,, MaxOS, FreeBSD, Solaris, 5 6

2 Konzept: Übungsraumrechner Konzept: Basissystem 7 Konzept: Virtuelle Maschinen windows Konzept: Betrieb in Virtualisierung Schlankes Basis-System Schlankes Basis-System Images verschiedener Übungs-PCs auf der Festplatte Images verschiedener Übungs-PCs auf der Festplatte Basissystem betreibt verfügbare Übungs-PCs linux linux2 9 Screenshots: Auswahl VM 8 Übungsraum-Rechner Übungsraum-Rechner Schlankes Basis-System Übungsraum-Rechner Übungsraum-Rechner windows linux linux2 Images bleiben unverändert. Screenshots: Debian als VM 10 Auswahlmenü virtueller Übungs-PCs Start auch vom Lehrer-PC möglich 11 12

3 Screenshots: Windows als VM Zentrale Administration Remote Maintenance Menü: 13 Installation Basissystem Vollautomatisch Zentrale Konfiguration - authentifiziert Private Key Konfigurationsdaten CD oder USB-Stick (auch PXE möglich) vlizedlab root Server Schul-weite Adaptierungen Passwörter File-Server Install CD Basisinstallation 3 bis 10 min für Basissystem 14 Konfigurationsdaten Public Key schnelle Wiederherstellung im Schadensfall auch durch Laien 15 Zweistufige Verteilung von Übungs-PCs Schülerrechner auf Projektor durchschalten vlizedlab root Server Schülerrechner rsync, http, udpcast 5-20 min pro virtuellem PC LehrerRechner Implementierung im Basissystem 3-12 min pro virtuellem PC unabhängig von der Anzahl der Rechner im Übungsraum! Unabhängig vom (virtuellen) Übungsrechner 17 18

4 USB-Stick Unterstützung Aufbau Hintergrund USB Support Virtualbox Netzlaufwerk 19 Basissystem Weiters: 20 Installations-CD: FAI Ion3: tab or tile Immer 100% Bildschirmfläche genutzt. Install CD Basisinstallation Virtualbox Open Source Edition Ion3 tabbed window manager X11 Debian GNU/ 21 Design Worstcase-resistent vlizedlab now 22 Derzeit im Einsatz FHStg. Burgenland TGM Wien BG/BRG Weiz Bildungszentrum Kenyongasse Wiederherstellung/Installation Basissystem Ohne Netzwerk(last) Reparatur virtelle PCs durch Neuladen Schaden wenig wahrscheinlich, weil ReadOnly Selbsthilfe der Studierenden möglich Viren, Trojaner, etc. unproblematisch In Erprobung AHS Polgarstraße, 1220 Wien TGM, Wien XX Villach Brno Netzwerkausfall bzw. -performance unproblematisch Virtuelle Maschine lokal Verteilung getrennt vom Betrieb Verteilung: udpcast Bildschirm-Durchschalten: vnc Lehrer-Administration: ssh 23 24

5 Konzept: virtuelle Übungs-PCs Studenten können auf virtuellen ÜbungsPCs root-rechte bekommen. aus Sicht der Studentinnen und Studenten Temporäre Änderungen und Installationen kein Problem Spielfreude, Motivation Stabilität!!! Daten/Ergebnisse müssen händisch abgespeichert werden Erziehungseffekt 25 Virtuelles System - Lehrende Erstellung virtueller Übungs-PCs ist ortsunabhängig Virtuelle PCs Vorbereitung kann weit über Installation von Software hinausgehen z.b. am eigenen Notebook zu Hause Beispiele: Definierter Zustand am Anfang des Unterrichts Rasches Update oder neue Version Icons, Desktop, Menüs Browser-Bookmarks zu wichtigen Seiten/Foren, etc. Namen /etc/hosts Automatischer Start Einspielen einer neuen virtuellen Maschine Mehrere Versionen nebeneinander möglich Austausch von virtuellen Übungs-PCs zwischen Lehrenden und Institutionen 26 Keine Konflikte mit Software von anderen Unterrichtsgegenständen Unterrichts-Beispiele Multimedia Video, Audio, 3D-Animation, Blender Programmierung Fortgeschrittenes Programmieren Android Netzwerk-Übungen Unterrichtsbeispiele Gleichzeitig mehrere virtuelle Übungs-PCs flexible (interne) Netzwerkkonfiguration Cisco Netzwerktechnik - Übungen 29 30

6 Unterrichts-Beispiele (cont'd) Webserver, Webprogrammierung, Moodle. SAP, ERP, Datenbank(server), Replikation Simulationen, Mathematik etc. Rechner-Installation (, Win, FreeBSD) Betriebssystem-Migration Systemadministration RAID mit Plattenausfall 1.) Bring Your Own Device 2.) Cloud 31 BYOD Trends: Trend zu immer weniger PC-Räumen 33 (1) Am einfachsten 34 Cloud Projekt 2011 Integration mit Terminal-Services, Integration mit anderen Projekten, BMUKK-Projekt MinR Robert Kristöfl O D Virtuelle Festplatte NAME.vdi BY Virtuelle Festplatte NAME.vdi zusätzliche Settings init.add.sh (3) Mäßig komplex Beliebige Festplatten N1.vdi,, NX.vdi, CD.iso, selbstdefinierte Settings init.sh (4) Völlig frei Unterstützung/Partner: Volker Traxler (TGM) Beliebige Files selbstdefiniertes Menu exec.sh Bespiel: Installationsübungen, Alle Settings beeinflussbar Virtualbox gibt es für, Windows, Mac Einsatz ist oft weniger aufwendig als Installation am eigenen Rechner (2) Einfach BYOD derzeit Studenten können virtuelle Maschinen auch auf ihren eigenen PCs und Notebooks verwenden. Berufsbegleitende Studien Mobiles Arbeiten Eigenes Device Flexibilität bei der Raumzuteilung Trend in der IT BYOD, Hausübungen

7 Terminallösung, X2Go, VNC, RPD Terminallösung, Installation vlizedlab root Server Schülerrechner TerminalServer TerminalServer Schülerrechner Install CD RDP RDP Client (, Windows, Mac, ) Server (Cluster, Load Balancing, LDAP, ) Open Source Rheinland-Pfalz X2Go Thin Client VNC Thin Client RDP Thin Client Bundesclient Musterlösung 37 Terminallösung Virtualisierter Thin Client vlizedlab root Server TerminalServer Terminallösung, Integration Eigene VMs, vlizedlab root Server TerminalServer Cloud? BMUKK Schule 39? Schule 40 Goes Cloud Schülerrechner LehrerRechner RDP 38 Schülerrechner RDP BMUKK Schule BMUKK 41 42

8 Philosophie (1) Der (virtuelle) PC wird vom Unterrichtsmittel zum Unterrichtsgegenstand! Problemstellung Lessons Learned 1.) Computer == Lernobjekt 2.) Trennung (2) Auswahl und Installation von Software für den Unterricht gehört zur Unterrichtsvorbereitung wird zur Aufgabe der Lehrenden (nicht der zentralen IT). Conclusio 43 Infrastruktur Unterrichtssoftware virtueller PC Problemstellung IT Lehrer bzw. Lehrerin 44 Problemstellung 45? Ansatz:

9 Ansatz: Design Provider: Die gleichen virtuellen PCs sollen im PCRaum und in der Cloud laufen. Transporter Andere Provider (Terminal Services) integrierbar Transporter Variabel je nach Endgerät VNC Guacamole 49 Provider-Seite 50 goes Cloud Provider-Seite: Problem: Rechenleistung Lösungsansatz Neues VM-Format LXCX: LXC Container + X11 Display LXC: Lightweight Container Betriebssystem-Virtualisierung, Kernel Sharing Läuft auch im PC-Raum! Läuft auch auf Lehrer-PCs 51 Klassische Virtualisierung Hardware-Emulierung mit HardwareAssistence (AMD-V, VT-x, ) Prozess Prozess Prozess Prozess Prozess Gast-Betriebssystem HW-Emulierung (Applikation) Betriebssystemvirtualisierung Operating-System-Level Virtualisierung Prozess Prozess Prozess Gast-Betriebssystem HW-Emulierung (Applikation) Prozess Host-Betriebssystem Betriebssystem Hardware Hardware Beispiel: Virtualbox, KVM 52 Prozess Prozess Prozess Beispiel: LXC, Vserver, OpenVZ 53 54

10 Operating-System-Level Virtualisierung Anderer Name: Kernel Sharing oder Kernel Level Isolation Vorteile: Speicher, CPU Ersparnis!!! Gemeinsames Scheduling aller Prozesse Kernel Sharing in der Praxis: LXC im -Mainstream-Kernel enthalten Limit: Nur Betriebssysteme mit gleichem (gemeinsamem) Kernel virtualisierbar nur für -Maschinen Alle Prozesse laufen nativ auf der Hardware, kein Virtualisierungsoverhead Betrieb von Virtualbox-Maschinen (Standard ) parallel möglich 55 LXC 56 Transporter Server Beispiel Transporter Intel(R) Xeon(TM) CPU 3.00GHz 4 Core 6 GB Speicher betreibt: 33 virtuelle Server für die Übung Document Management Systeme VNC Guacamole 57 Transporter Guacamole HTML5-Client keine Installation notwendig Weitere Joker in der Toolbox 58 nxproxy X compressor Xpra Ein Gnu Screen für X Variabel umschaltbare, mobile X11-Applikationen VNC Clients für alle bekannten Betriebssysteme inkl. Android (also freie Software) verfügbar weitere möglich 59 60

11 Herausforderungen DEMO Demo, Kontakt 61 Web: Robert Matzinger V'lized PC Lab auf einen Blick Volker Traxler 63 Bildschirmgröße, variable Anpassung Audio Video, 3D 62 Classic - DEMO hier im Haus - nachfragen! Saubere Trennung Basissystem/Übungs-PC Reine Open Source Lösung! Keine Lizenzkosten Läuft auf Standard PCs Stabile Übungsumgebung, auch für Sysadmin-Übungen Kein schnelles Netzwerk erforderlich Schnelle Basisinstallation Live CD, Live USB Schnelle Verteilung der virtuellen Maschinen Udp, beliebig viele PCs Einfache Menüs, von Laien bedienbar Zentrale Administration vom Vortragenden-PC Durchschalten auf den Vortragenden-PC (Projektor) Unabhängig von SW und Betriebssysteme Studenten-Selbsthilfe während des Unterrichts möglich 64

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