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L’environnement Linux des salles ENAC-SSIE


Les salles informatiques de la Section Sciences et Ingénierie de l’Environnement (ENAC-SSIE) mettent à disposition, depuis deux années maintenant, deux systèmes d’exploitation : MS Windows et Ubuntu  Linux. Voici un descriptif de la partie Linux.



In the computer rooms at Environmental Sciences and Engineering Program there are two operating systems : MS Windows and Ubuntu Linux that have been used for two years now. Here is a description of the Linux setup.


Samuel BANCAL


Contexte

Historiquement l’enseignement en SSIE s’est donné sous Unix/Solaris jusqu’en 1998, puis sous Windows. Le choix du système est dicté par des contraintes de logiciels métiers, trop souvent non disponibles sur certaines plates-formes (spécialement GNU/Linux). Aujourd’hui cela a déjà considérablement évolué. Le support des logiciels et matériels sous Linux est continuellement amélioré au point où il n’est pas rare d’en trouver qui sont développés exclusivement ou en premier lieu pour cette plate-forme ; le domaine du calcul scientifique (HPC) en est un exemple. Ses installation et utilisation se sont en outre grandement simplifiées, ce qui contribue à sa démocratisation en dehors des milieux scientifiques. Pour ces raisons nous considérons comme un excellent investissement à long terme de pouvoir l’utiliser dans le cadre des études, sans compter l’avantage de découvrir le monde des logiciels libres (plus d’infos dans l’article de ce même numéro Les logiciels libres pour vos études et la recherche ).
Lorsqu’on utilise deux systèmes d’exploitation, deux méthodes d’installation sont possibles :

  • La virtualisation - L’utilisateur démarre systématiquement le système d’exploitation principal. Le second système peut alors être démarré (à l’intérieur du premier). Cette technique est à conseiller pour toute personne souhaitant se faire une idée sur un nouveau système sans risquer de casser celui qu’il utilise déjà.
  • Le dual-boot - Chaque système d’exploitation est disponible alternativement lors du démarrage de la machine. Pour passer d’un système à l’autre, il faut alors redémarrer la machine.

Sur les deux années académiques passées, nous avons expérimenté ces deux modes d’installation :

2009 - 2010

Windows était le système d’exploitation principal, Ubuntu était utilisé sous forme de machine virtuelle. Voici les avantages et inconvénients que nous avions retenus de cette solution :

Avantages :

  • L’utilisateur pouvait utiliser simultanément les deux environnements et passer de l’un à l’autre instantanément.
  • Peu de besoins en administration sous Linux puisqu’une large panoplie de logiciels et fonctionnalités étaient déjà disponibles sous Windows (suite bureautique, outils scientifiques, impression, ...)

Inconvénients :

  • L’accès au matériel, dans un contexte de virtualisation, est indirect. Dans la majorité des cas cela n’a pas d’impact, mais dans notre situation, cela a généré trois problèmes :
    • l’utilisation du port série pour programmer des robots depuis Linux était rendue plus compliquée ;
    • l’accélération 3D de la carte graphique n’était pas entièrement exploitable, ce qui portait préjudice à certaines simulations ;
    • un bug dans le rendu 3D rendait l’utilisation de certains outils d’enseignement compliquée.

Ces inconvénients ont motivé le choix d’abandonner la virtualisation dans ces salles.

2010 - 2011

Windows et Ubuntu sont installés en dual-boot. Ce modèle de fonctionnement a entièrement donné satisfaction et sera réutilisé pour la prochaine année académique 2011 - 2012.
Étant donné que chaque enseignant est libre d’utiliser le système de son choix, l’étudiant aura la chance de faire ses expériences sur chacun d’eux.

Fonctionnalités attendues

Un système d’exploitation, tel qu’installé par défaut, est conçu pour répondre aux besoins d’une machine individuelle. Dans notre cas, voici les fonctionnalités supplémentaires qu’il a été nécessaire d’implémenter :

  • authentification GASPAR pour tous, étudiants et enseignants ;
  • accès au stockage individuel NAS2 EPFL (avec authentification) ;
  • impression sur les imprimantes myPrint (avec authentification) ;
  • itinérance sur toutes les machines Linux ENAC-SSIE des préférences applicatives sélectionnées (p. ex. Firefox, ce qui permet de retrouver ses bookmarks d’une session à l’autre).

En plus de cela, un certain nombre d’applications sont nécessaires pour l’enseignement et l’expérimentation. Les principales couvrent les fonctionnalités de diffusion d’écran maître-élèves, bureautique, navigation Web, édition de fichiers, composition de documents scientifiques, calcul scientifique, librairies et compilateurs pour différents langages de programmation, environnement de développement intégré, environnement de simulation de robots, retouche d’image, dessin vectoriel, multimédia.

Implémentation

Voici les outils et techniques utilisés pour remplir les fonctionnalités désirées :

  • Distribution GNU/Linux - nous avons choisi Ubuntu pour plusieurs raisons parmi lesquelles : notre expérience avec cette distribution, sa fiabilité, son support pour les matériels et logiciels très récents, sa position de leader sur le marché ainsi que sa simplicité à être installée et utilisée sur un ordinateur privé (peut être utile lorsque vous serez familiarisé). Nous utilisons actuellement la version 10.04LTS (sortie en avril 2010) qui bénéficie d’un support long terme (LTS).
  • Authentification GASPAR - le protocole Kerberos permet l’authentification de l’utilisateur pour ouvrir une session, ainsi que l’obtention d’un ticket utile pour se connecter sur les serveurs de fichier NFSv4. LDAP serait une alternative plus simple à mettre en oeuvre, mais il n’offre pas de ticket utilisable pour nos serveurs de fichiers.
  • Stockage des données utilisateur - le dossier My Documents présent sur le bureau pointe sur le serveur de fichiers centralisé (NAS2 EPFL). Tout ce qui y est déposé est par conséquent disponible pour une utilisation future depuis n’importe quel poste, que ce soit sous Linux, Windows ou autre. Tout ce qui ne se trouve pas dans My Documents est supprimé automatiquement en fin de session pour garantir que le poste est propre pour le prochain utilisateur.
  • Préférences itinérantes - un développement maison, également repris par la faculté IC, permet de sélectionner les dossiers, fichiers et clés gconf->#clé gconf] que l’on souhaite itinérants (voir article du FI9/2010 : Itinérance de préférences GNU/Linux à l’EPFL).
  • Impression - Les imprimantes de proximité sont préconfigurées au niveau du système. Lors de la phase de login, nous insérons les informations nécessaires dans le trousseau de clés de la session courante. Ainsi l’utilisateur est automatiquement authentifié sur le serveur d’impression.
  • Diffusion de l’écran du maître vers les postes des élèves (interopérable Windows et Linux) - nous avons réalisé un emballage qui automatise l’utilisation de VNC à cet effet.
  • Bureautique - OpenOffice.org
  • Navigation Web - Firefox
  • Édition de fichiers - Gedit, SciTE, GNU Emacs et Geany
  • Composition de documents scientifiques - LaTeX
  • Calcul scientifique - Octave, Matlab, Gnuplot, Ferret et NetCDF
  • Librairies et compilateurs - Fortran, R, iPython, NumPy, SciPy et python2.6-dev
  • Environnement de développement intégré - Eclipse (JAVA, C, Python)
  • Environnement de simulation de robot - TinyOS, Webots
  • Retouche d’image - GIMP
  • Dessin vectoriel - Inkscape
  • Multimédia - VLC. Vous trouverez ici les informations à jour sur les détails d’installation de ces salles.

Déploiement de l’installation dans les salles

La technique utilisée pour installer toutes les machines en un coup est celle du clônage. Elle consiste à utiliser une seule machine comme modèle sur laquelle on effectue toutes les opérations d’installation et configuration. Une fois prête, on en fait une image qui sera déployée sur toutes les machines des salles. L’outil utilisé aujourd’hui à cet effet est Ghost (Clonezilla est un équivalent libre à envisager).
L’installation et la configuration du poste modèle correspondent à l’étape la plus critique dans toute la chaîne de préparation d’un nouveau déploiement. Nous avons choisi de scripter entièrement cette partie ce qui fut un gros investissement dans les débuts (en comparaison avec une installation manuelle), mais un très grand gain sur le moyen et long terme pour sa ré-utilisabilité, reproductibilité et la propreté de l’installation.
Ces scripts contiennent les instructions nécessaires pour réinstaller le système tel que désiré depuis une installation brute : mise à jour, localisation (clavier, langue, format de papier A4...), suppression de logiciels non désirés, installation de ceux décrits ci-dessus. Ainsi chaque nouvelle image est préparée de la façon suivante :

  • Restauration d’un système d’exploitation brut sur la machine modèle (depuis une image).
  • Modification des scripts pour correspondre aux fonctionnalités désirées.
  • Lancement du script principal de configuration (dans notre cas, cela prend environ 30 minutes ... imaginez ce que ce serait à la main !).
  • Validation du résultat obtenu et contrôle des logs générés par le script de configuration. En cas d’erreur, retourner à l’étape Restauration.
  • Fabrication d’une image du système obtenu. Cette image est prête à être déployée.

Il peut arriver qu’en cours de semestre, il soit nécessaire et urgent de faire des changements sur les machines des salles. Le clônage étant pour la plupart des cas trop longs à préparer et déployer, nous avons implémenté un mécanisme de patchs. Techniquement, chaque machine, lors de son démarrage, vérifie sur notre serveur si elle est à l’état de la dernière version. Si ce n’est pas le cas, elle applique le(s) patch(s), un à un, jusqu’à atteindre la version à jour.


Article du FI-EPFL 2011 sous licence CC BY-SA 3.0 / S. Bancal



Glossaire

clé gconf :
base de données GNOME utilisée pour stocker/appliquer des paramètres d’applications. Les informations sont classées dans une arborescence et enregistrées sous forme de clé-valeur. Chaque clé possède en outre des attributs tels que son propriétaire et sa description.
Ubuntu :
distribution GNU/Linux.


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