1. No category

FAKULTETA ZA INFORMACIJSKE ŠTUDIJE
V NOVEM MESTU
DIPLOMSKA NALOGA
VISOKOŠOLSKEGA STROKOVNEGA ŠTUDIJSKEGA PROGRAMA
PRVE STOPNJE
ZORAN TKAVC
FAKULTETA ZA INFORMACIJSKE ŠTUDIJE
V NOVEM MESTU
DIPLOMSKA NALOGA
EKOLOŠKA UČILNICA
Mentor: viš. pred. mag. Andrej Dobrovoljc
Novo mesto, september 2013
Zoran Tkavc
IZJAVA O AVTORSTVU
Podpisani Zoran Tkavc, študent FIŠ Novo mesto, v skladu z določili statuta FIŠ izjavljam:




da sem diplomsko nalogo pripravljal samostojno na podlagi virov, ki so navedeni v
diplomski nalogi,
da dovoljujem objavo diplomske naloge v polnem tekstu, v prostem dostopu, na
spletni strani FIŠ oz. v digitalni knjiţnici FIŠ:
o takoj,
o po preteku 12 mesecev po uspešnem zagovoru,
o ne dovoljujem objave na spletni strani oz. v elektronski knjiţnici FIŠ zaradi
prepovedi organizacije, v sklopu katere je bil pripravljen empirični del naloge.
da je diplomska naloga, ki sem jo oddal v elektronski obliki, identična tiskani verziji,
da je diplomska naloga lektorirana.
V Novem mestu, dne _________________
Podpis avtorja ______________________
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju viš. pred. mag. Andreju Dobrovoljcu za pomoč, nasvete in
usmerjanje pri nastanku diplomskega dela.
Za podporo pri študiju se zahvaljujem tudi
sodelavcem v Šolskemu centru Krško-Sevnica.
Hvala lektorici prof. Nini Grabenšek-Kadilnik za lektoriranje diplomske naloge.
Posebna zahvala pa gre ţeni Mojci za vso podporo in pomoč pri ustvarjanju diplomskega
dela.
POVZETEK
Na Šolskem centru Krško-Sevnica se zavedamo negativnih ekoloških vplivov električnega in
elektronskega odpada in emisij toplogrednih plinov, ki so posledica povečane porabe
električne energije. Pri
prenovi učilnic opremljenih, z računalniki, smo zato ţeleli karseda
zmanjšati število potrebnih računalnikov.
Zaradi enostavnosti in pozitivnih izkušenj smo se
odločili za izboljšavo obstoječe programske opreme večsedeţne delovne postaje na osnovi
namizne virtualizacije in za prenovo delavnice z uporabo Microsoft MultiPoint Server 2012. S
posodobitvijo smo dosegli zmanjšanje števila iz šestindvajset na le sedem računalnikov.
Uporaba večsedeţnih delovnih postaj se je izkazala za dobro odločitev, saj smo poleg
zniţanja stroškov in manjšega negativnega vpliva na okolje dosegli nemoten potek pouka in
enostavno vzdrţevanje ter zanesljivo delovanje.
KLJUČNE
BESEDE: električni in elektronski odpad,
večsedeţna delovna postaja,
virtualizacija, virtualni računalnik.
ABSTRACT
At the School centre Krško-Sevnica we are aware of the negative environmental impact of the
electrical and electronic waste and the greenhouse gas emissions as a result of increased
electricity consumption. Thus we wanted to reduce the number of computers needed in the
upgrading and renovation of the computer classrooms. Due to the simplicity and the positive
experience we have decided to upgrade one classroom where there was the existing multiseat
workstation-based desktop virtualization and to renew the other with the use of Microsoft
MultiPoint Server 2012. With this improvement we have achieved a reduction in the number
of computers from the previous twenty-six to only seven computers.
The use of multiseat workstations has proven as a good decision, because it lead not only to
reducing costs but also to reducing the negative impact on the environment, while enabling
the educational process to be carried out without interruptions, easier maintenance and more
reliable operation.
KEY WORDS: waste electric and electronic equipment (WEEE), multiseat workstation,
virtualization, virtual machine.
KAZALO
1
2
3
UVOD ................................................................................................................................. 1
1.1
Struktura naloge ........................................................................................................... 1
1.2
Cilji raziskave .............................................................................................................. 2
1.3
Raziskovalna vprašanja................................................................................................ 2
1.4
Metodologija ................................................................................................................ 2
ELEKTRIČNI IN ELEKTRONSKI ODPADKI ................................................................ 3
2.1
Osebni računalnik kot elektronski odpad..................................................................... 6
2.2
Poraba električne energije ............................................................................................ 7
2.2.1
Poraba v stanju mirovanja naprave ..................................................................... 9
2.2.2
Kako znižati porabo v stanju pripravljenosti?...................................................... 9
2.3
Meritve porabe električne energije ............................................................................ 10
2.4
Vpliv na proizvodnjo toplogrednih plinov................................................................. 11
SOČASNA UPORABA RAČUNALNIKA ..................................................................... 14
3.1
Uporaba terminalov.................................................................................................... 14
3.2
Oddaljeno namizje in virtualizacija seje .................................................................... 15
3.3
Uporaba virtualizacije ................................................................................................ 15
3.3.1
Vrste virtualizacije .............................................................................................. 16
3.3.2
Strežniška virtualizacija...................................................................................... 16
3.3.3
Omrežna virtualizacija ....................................................................................... 17
3.3.4
Aplikacijska virtualizacija .................................................................................. 18
3.3.5
Podatkovna virtualizacija ................................................................................... 18
3.3.6
Virtualizacija namizja......................................................................................... 18
3.4
Virtualizacija namizja na odjemalcu.......................................................................... 19
3.5
Virtualizacija namizja na streţniku (VDI – virtual desktop infrastructure)............... 20
3.5.1
Dinamična virtualna namizja ............................................................................. 21
3.5.2
Statična virtualna namizja.................................................................................. 21
3.5.3
Večplastna virtualna namizja ............................................................................. 22
3.6
4
Odjemalci ................................................................................................................... 24
3.6.1
Debeli odjemalec ................................................................................................ 24
3.6.2
Tanek odjemalec ................................................................................................. 24
3.6.3
Nični odjemalec .................................................................................................. 25
3.6.4
Uporaba prilagojenih operacijskih sistemov...................................................... 26
3.6.5
Ekološki vidik uporabe tankih in ničnih odjemalcev .......................................... 26
EKOLOŠKA RAČUNALNIŠKA UČILNICA ................................................................ 27
4.1
Večsedeţna delovna postaja....................................................................................... 28
4.2
Postavitev delovne postaje in delovnih mest v prostoru ............................................ 29
4.2.1
Primeri postavitev delovnih mest v učilnici ........................................................ 29
4.3
Število uporabnikov, delovnih mest in delovnih postaj ............................................. 31
4.4
Strojna konfiguracija.................................................................................................. 31
4.4.1
Večsedežna delovna postaja ............................................................................... 31
4.4.2
Video povezava odjemalcev ................................................................................ 32
4.4.3
Neposredna video povezava ............................................................................... 32
4.4.4
Uporaba USB video vmesnikov ali USB ničnih odjemalcev .............................. 33
4.4.5
Uporaba tankih odjemalcev................................................................................ 34
4.4.6
Dodatni USB razdelilniki in njihova vloga......................................................... 34
4.4.7
Napajanje naprav ............................................................................................... 35
4.5
Pregled razpoloţljivih rešitev..................................................................................... 35
4.5.1
IBIK Aster ........................................................................................................... 35
4.5.2
BeTwin VS........................................................................................................... 37
4.5.3
SoftExpand 2011................................................................................................. 40
4.5.4
Microsoft MultiPoint Server 2012 ...................................................................... 41
4.5.5
Večsedežna delovna postaja na osnovi namizne virtualizacije .......................... 49
5 TEST ZMOGLJIVOSTI IN MERITEV PORABE ELEKTRIČNE ENERGIJE
VEČSEDEŢNIH REŠITEV ................................................................................................. 63
6
7
5.1
Strojna oprema večsedeţnega računalnika ................................................................ 63
5.2
Programska oprema.................................................................................................... 65
5.3
Rezultati meritev ........................................................................................................ 65
ANALIZA PRIMERNOSTI REŠITEV ........................................................................... 69
6.1
Primernost za uporabo v izobraţevalne namene........................................................ 69
6.2
Ekološka obremenitev okolja..................................................................................... 70
6.3
Poraba električne energije .......................................................................................... 70
6.4
Zahtevnost implementacije ........................................................................................ 71
IMPLEMENTACIJA EKOLOŠKE UČILNICE .............................................................. 72
7.1
Prenova računalniške učilnice.................................................................................... 72
7.1.1
Rezultati prenove ................................................................................................ 72
7.1.2
Zmanjšanje stroškov ........................................................................................... 72
7.1.3
Zmanjšanje stroškov pri nakupu strojne opreme................................................ 73
7.1.4
Manjša poraba električne energije ..................................................................... 74
7.1.5
Vpliv na okolje .................................................................................................... 75
7.2
Prenova šolske delavnice opremljene z računalniki .................................................. 76
7.2.1
Strojna oprema ................................................................................................... 76
7.2.2
Stroški prehoda na MultiPoint strežnik .............................................................. 77
7.2.3
Poraba in stroški električne energije.................................................................. 78
7.2.4
Vpliv na okolje .................................................................................................... 79
8
ZAKLJUČEK ................................................................................................................... 79
9
LITERATURA IN VIRI ................................................................................................... 81
PRILOGE
KAZALO GRAFIKONOV
Grafikon 2.1: Predvidena globalna rast električnih in elektronskih odpadkov .......................... 4
Grafikon 2.2: Letni izpust toplogrednih plinov v Sloveniji...................................................... 12
Grafikon 2.3: Letni izpusti toplogrednih plinov po sektorjih v Sloveniji................................. 13
Grafikon 5.1: Poraba električne energije .................................................................................. 66
Grafikon 5.2: Obremenitev procesorja ..................................................................................... 66
Grafikon 5.3: Zmogljivostni test............................................................................................... 67
Grafikon 5.4: Poraba električne energije delovne postaje z devetimi delovnimi mesti ........... 68
Grafikon 5.5: Povprečna obremenitev CPE.............................................................................. 68
Grafikon 7.1: Poraba električne energije računalniške učilnice ............................................... 74
KAZALO SLIK
Slika 3.1: Delitev virtualizacije namizja................................................................................... 19
Slika 3.2: Večplastna virtualizacija namizja............................................................................. 22
Slika 3.3: Delitev dinamičnega virtualnega namizja med več namizij uporabnikov ............... 23
Slika 4.1: Postavitev računalniškega laboratorija ..................................................................... 29
Slika 4.2: Skupinska postavitev delovnih mest ........................................................................ 30
Slika 4.3: Postavitev delovnih mest v predavalnici .................................................................. 30
Slika 4.4: Postavitev računalniškega kotička............................................................................ 31
Slika 4.5: Povezava delovnih mest preko skupnega USB razdelilnika .................................... 33
Slika 4.6: Serijsko povezani USB razdelilniki ......................................................................... 34
Slika 4.7: Aster Control ............................................................................................................ 36
Slika 4.8: Ročna nastavitev video izhodov ............................................................................... 37
Slika 4.9: Konfiguracija delovne postaje .................................................................................. 39
Slika 4.10: Pošiljanje sporočil med uporabniki ........................................................................ 39
Slika 4.11: Aplikacija Cluster Manager za upravljanje delovne postaje .................................. 41
Slika 4.12: Običajna zgradba VDI ............................................................................................ 47
Slika 4.13: VDI z uporabo MultiPoint streţnika ...................................................................... 47
Slika 4.14: Rezultati zmogljivostnega testa Passmark Performance Test 8.0 .......................... 52
Slika 4.15: Splošne nastavitve .................................................................................................. 55
Slika 4.16: Namestitev gonilnikov ........................................................................................... 55
Slika 4.17: Diagram poteka krmilne aplikacije ........................................................................ 59
Slika 4.18: Spletni vmesnik konfiguracije ................................................................................ 60
Slika 5.1: Nični odjemalec Atrust Zero Client m320 ............................................................... 64
KAZALO TABEL
Tabela 2.1: Pregled električnih in elektronskih odpadkov ......................................................... 3
Tabela 2.2: Uporabljeni materiali v prenosnem računalniku...................................................... 7
Tabela 2.3: Poraba IKT naprav................................................................................................... 8
Tabela 4.1: Priporočene minimalne strojne zahteve ................................................................. 42
Tabela 4.2: Primerjava vrst povezav delovnega mesta s streţnikom ....................................... 43
Tabela 6.1: Zmanjšanje odpadkov ............................................................................................ 70
Tabela 6.2: Poraba električne energije...................................................................................... 71
Tabela 7.1: Stroški prehoda na večsedeţne računalnike .......................................................... 73
Tabela 7.2: Primerjava porabe električne energije in prihranki ............................................... 75
Tabela 7.3: Zmanjšanje vpliva na okolje .................................................................................. 75
Tabela 7.4: Primerjava stroškov strojne opreme ...................................................................... 77
Tabela 7.5: Skupni stroški ........................................................................................................ 77
Tabela 7.6: Primerjava porabe električne energije in prihranki ............................................... 78
Tabela 7.7: Zmanjšanje vpliva na okolje .................................................................................. 79
1
UVOD
Pri pouku je čedalje več aktivnosti vezanih na uporabo računalnika kot didaktičnega
pripomočka, zato šole teţijo k čim boljši opremljenosti z IK tehnologijo. Klasične učbenike
nadomeščajo ali nadgrajujejo elektronska gradiva, nameščena na lokalnem računalniku ali pa
so dostopna na spletu. Uporaba računalnika v šolah ni vezana le na učni proces, temveč tudi
na vodenje šolske dokumentacije, ki se je v veliki meri preselila iz papirne v elektronsko
obliko. Izobraţevalne organizacije se tako pogosto srečujejo s teţavami pri zagotavljanju
zadostnega števila računalnikov, saj nakup nove opreme ne predstavlja le velikega začetnega
finančnega zalogaja, temveč zaradi vse večjega števila računalnikov tudi večje stroške
vzdrţevanja in stroške električne energije. S porabo električne energije je povezan tudi
ekološki problem računalnikov in ostale IK tehnologije, ki se ga na ţalost premalo zavedamo.
Računalniki ne predstavljajo le nevarni električni in elektronski odpad, temveč zaradi porabe
električne energije tudi negativno vplivajo na količino toplogrednih plinov v ozračju.
Na Šolskem centru Krško-Sevnica ţe vrsto let sledimo ekološkim trendom in uvajamo
ekološko prijazne tehnologije tudi v učnem procesu. Na področju računalništva smo tako pred
tremi leti obnovili učilnico z uporabo večsedeţnih delovnih postaj, s katerimi smo zmanjšali
število potrebnih računalnikov v učilnici iz sedemnajst na šest računalnikov. V nadaljevanju
prenove računalniške opreme ţelimo še dodatno zmanjšati število potrebnih računalnikov in
na ta način doseči poleg zmanjšanja negativnega ekološkega vpliva tudi zmanjšanje stroškov
za električno energijo in poenostaviti vzdrţevanje.
1.1
Struktura naloge
Diplomska naloga je sestavljena iz uvodnega dela z opisom problematike, ciljem naloge in
metodološkim pristopom naloge. V drugem delu opisujem ekološko problematiko uporabe
računalnikov, v tretjem delu moţne praktične implementacije računalniške učilnice z uporabo
različnih aplikacij. Četrti del naloge vsebuje analizo uporabljenih rešitev glede na:
1
primernost uporabe v izobraţevalnem procesu,
ekološki vpliv,
stroške implementacije,
zahtevnost izvedbe,
zahtevnost vzdrţevanja.
1.2
Cilji raziskave
Glavni cilj naloge je poiskati ustrezno rešitev za zamenjavo starih računalnikov, nameščenih v
šolskih učilnicah, s katero bomo dosegli zmanjšanje negativnega vpliva na okolje, zmanjšanje
stroškov nakupa strojne opreme in stroškov vzdrţevanja. V ta namen bomo raziskali moţne
pristope in rešitve ter vsako od izbranih rešitev tudi namestili in preizkusili v praksi.
1.3
Raziskovalna vprašanja
V nalogi bomo raziskali moţnosti izvedbe ekološko prijazne računalniške učilnice. Pri tem se
bomo osredotočili na naslednja vprašanja:
Kakšna je primernost posamezne rešitve za potrebe pouka?
Kako veliko ekološko obremenitev predstavlja rešitev?
Kako veliki so stroški implementacije posamezne rešitve?
Koliko lahko prihranimo z uporabe posamezne rešitve?
Kolikšna je zahtevnost implementacije rešitve?
Kakšno zahtevnost predstavlja vzdrţevanje posamezne rešitve?
1.4
Metodologija
Z deskriptivno metodo bomo na osnovi strokovne literature in dostopnih virov na svetovnem
spletu opisali moţne pristope k reševanju problema varčne uporabe računalnikov v šolstvu.
2
Pri praktičnem delu si bomo pomagali z dostopno dokumentacijo uporabljenih aplikacij in
programsko kodo, ki sem jo razvil v ta namen. Za analizo primernosti rešitve za uporabo v
izobraţevalne namene bomo uporabili rezultate praktične implementacije in primere dobre
prakse.
2
ELEKTRIČNI IN ELEKTRONSKI ODPADKI
V zadnjem desetletju smo priča povečani rasti električnega in elektronskega odpada, ki je
posledica gospodarske rasti. Z rastjo ţivljenjskega standarda se povečuje povpraševanje po
električnih in elektronskih napravah. Industrija proizvaja vedno nove modele proizvodov,
medtem ko stari proizvodi hitro zastarijo in pristanejo med odpadki. Razvoj je še posebno
hiter na področju informacijskih in telekomunikacijskih tehnologij, kjer zaradi vedno novih
modelov elektronskih naprav z novimi in privlačnimi funkcijami obstoječe naprave hitro
zastarajo. V primeru okvare naprave je pogosto ceneje kupiti novo napravo kot pa servisirati
staro. Tako se z večjo gospodarsko rastjo srečujemo na drugi strani s povečano količino
električnega in elektronskega odpada.
Tabela 2.1: Pregled električnih in elektronskih odpadkov
Naprava
Teţa naprave v kilogramih Ţivljenjska doba v letih
Računalnik
25
3
Fotokopirni stroj
60
8
HiFi sistem
10
10
Mobilni telefon
0.1
2
Igralna konzola
3
5
Radio
2
10
Televizija
30
5
Klimatska naprava
55
12
Pomivalni stroj
50
10
Pralni stroj
65
8
Hladilnik
35
10
Vir: Robson (2009, str. 184)
3
E-odpadki predstavljajo nov izziv pri ravnanju s strupenimi odpadki, saj predstavljajo
najhitreje rastočo vrsto odpadkov na svetu. Ob predvideni 3 % rasti električnih in elektronskih
odpadkov bomo leta 2015 pridelali kar 70 milijonov ton odpadkov. (Johri, 2008)
Grafikon 2.1: Predvidena globalna rast električnih in elektronskih odpadkov
Količina v MT
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Vir: Johri (2008, str. 6)
Naraščajoč trend predstavlja povečan pritisk k reševanju problematike, saj postanejo opuščene
električne in elektronske naprave, ki niso pravilno reciklirane, velika ekološka nevarnost za
bodoče generacije. Po UNEP-u bodo najbolj problematične nekatere drţave v razvoju, kjer se
pričakuje povečanje e-odpada kar za 500 % v naslednjih desetih letih. (Arceo-Dumlao, 2013)
Evropska unija se zaveda naraščajočega trenda, zato je ţe leta 2002 sprejela direktivo
2002/96/ES o odpadni električni in elektronski opremi. V Sloveniji ureja to področje Uredba
o ravnanju z odpadno električno in elektronsko opremo, sprejeta leta 2006 in spremenjena leta
2010. Namen predpisov je sistematično urediti ravnanje z e–odpadki, ki so pogosto tudi zelo
strupeni.
Kljub temu, da predstavljajo e–odpadki le 3—5 % svetovnega toka odpadkov, se zaradi
toksičnosti in velike rasti, ki je dva do trikrat večja kot pri ostalih odpadkih, pojavlja čedalje
večji interes za reciklaţo in trgovanje z njimi. Predvidena rast trga e–odpadkov znaša 300%
za obdobje od leta 2010 do leta 2020. (CARR, 2011) Zaradi ekonomske vrednosti trga
postajajo e–odpadki vse bolj poslovna priloţnost kot pa ekološki problem.
4
Obremenitev okolja
Kemična sestava odpadkov je odvisna od njihove starosti oziroma od tehnologije, na kateri je
temeljila proizvodnja naprave. Običajno so naprave iz mešanice kovin in različnih plastičnih
materialov. Naprave vsebujejo tudi zelo toksične snovi in teţke kovine, kot so svinec, ţivo
srebro, berilij, cirkonij, litij, galij, kadmij, cink, baker in podobno.
Kljub toksičnosti odpadkov se z njimi pogosto ravna neustrezno, saj so v bliţini odlagališč
povečini prisotne povečane koncentracije teţkih kovin, ki lahko z vdorom v podtalnico resno
škodijo zdravju ljudi.
Problematičen je predvsem izvoz odpadkov v deţele tretjega sveta, kjer nimajo zmogljivosti
za recikliranje in kjer se nedelujoče naprave pogosto enostavno odvrţe na deponije ali kar v
vode. (Ruppel Shell, 2008)
Reciklaţa
Reciklaţa odpadne električne in elektronske opreme je pomembna zaradi vsebnosti nevarnih
snovi in dragocenih naravnih virov. Slednje lahko tako znova uporabimo pri proizvodnji
novih proizvodov, ne da bi izrabljali omejene naravne vire.
Pri recikliranju je potrebno električne naprave razstaviti na sestavne dele. Postopek se
običajno izvaja ročno ali samodejno s strojem. Ročni postopek ima prednost, saj omogoča
ločevanje še uporabnih komponent, ki jim s ponovno uporabo podaljšamo ţivljenjsko dobo.
Prenovljena evropska zakonodaja določa, da bo z namenom recikliranja odpadkov morala
večina drţav članic zbrati 45 % povprečne teţe elektronske opreme, ki se prodaja na trgu.
Tako bo potrebno za vsako tono izdelkov zbrati 450 kg odpadkov. Za drţave, ki morajo
izboljšati zmogljivosti zbiranja in predelave odpadkov, med njimi je tudi Slovenija, pa velja
prag 40 % teţe izdelkov na trgu. Leta 2019, oziroma 2021 za Slovenijo in ostalih devet članic,
bodo prag dvignili kar na 65 % teţe izdelkov na trgu. (Evropski parlament 2013)
Osnovni pogoj za uspešno in učinkovito recikliranje je ločeno zbiranje odpadkov na krajih,
kjer odpadki nastajajo. Leta 2010 je bilo iz gospodinjstev in iz proizvodno storitvenih
dejavnosti v Sloveniji zbrano 6600 ton odpadne električne in elektronske opreme, kar je 83 %
vse nastale odpadne električne in elektronske opreme. V postopku pred obdelavo je bilo 7300
ton omenjenih odpadkov z zanemarljivim deleţem reciklaţe. (SURS, 28.05.2013)
5
Deleţ zbrane odpadne električne in elektronske opreme je med evropskimi drţavami različen,
kar je posledica različne stopnje izvajanja okoljske zakonodaje. Največji deleţ zbranih e–
odpadkov tako pripada razvitejšemu severu Evrope.
2.1
Osebni računalnik kot elektronski odpad
Odsluţeni osebni računalnik z zaslonom s katodno cevjo (CRT) običajno tehta okoli 25
kilogramov. Zgrajen je iz 43,7 % kovinskih delov, 23,3 % plastike, 17,3 %
elektronskih
komponent in 15 % stekla. Reciklira se le okoli 50 % delov računalnika, medtem ko ostalo
pristane na odlagališču odpadkov. Največji problem predstavlja svinec v monitorjih s katodno
cevjo in oteţeno recikliranje plastike zaradi prisotnosti zaviralcev gorenja v plastiki.
(Lundgren, 2012)
Klasična zgradba računalnika se zaradi tehnološkega razvoja neprestano spreminja. Tako se
bo z vse večjo razširjenostjo prenosnih in tabličnih računalnikov zmanjšala teţa odpadnega
materiala iz 15 kg na 1—3 kg. Prav tako se bo spremenila tudi sestava toksičnih materialov. Z
zmanjšanjem prisotnosti klasičnih zaslonov s katodno cevjo se bo zmanjšal deleţ svinca,
povečal pa deleţ ţivega srebra, indija ter cinka, ki se uporabljajo v LCD zaslonih.
Spreminjajo se tudi uporabljeni materiali pri izdelavi akumulatorskih baterij od niklja in
kadmija do litija v sodobnih baterijah prenosnih naprav. (Robson, 2009)
Z recikliranjem postane zavrţeni računalnik pomemben vir redkih in dragih materialov.
Tabela 2.2 prikazuje uporabljene materiale in njihov deleţ po posameznem prenosnem
računalniku ter skupne količine za prenosnike, prodane na nemškem trgu v letu 2010.
6
Tabela 2.2: Uporabljeni materiali v prenosnem računalniku
Material
kobalt (Co)
neodim (Nd)
tantal (Ta)
srebro (Ag)
prazeodim (Pr)
zlato (Au)
disprozij (Dy)
indij (In)
paladij (Pd)
platina (Pt)
itrij (Y)
galij (Ga)
gadolinij (Gd)
cerij (Ce)
evropij (Eu)
lantan (La)
terbij (Tb)
Količina po prenosniku
s fluorescenčno / LED
osvetlitvijo zaslona
[mg]
65,000 / 65,000
2,100 / 2,100
1,700 / 1,700
440 / 440
270 / 270
100 / 100
60 / 60
40 / 40
40 / 40
4/4
1,8 / 1,6
0,00 / 1,6
0,01 / 0,75
0,08 / 0,10
0,13 / 0,03
0.11 / 0.00
0.04 / 0.00
Skupna količina v
prodanih
prenosnikih
[kg]
461305
15159
12065
3106
1945
736
426
286
280
28,40
11,50
10,30
4,80
0,69
0,28
0.08
0.03
Uporabljeno v sestavnem delu
litij–ionske baterije
pogonski motorji, zvočniki
kondenzatorji
tiskana vezja
pogonski motorji, zvočniki
tiskana vezja
pogonski deli
zaslon in osvetlitev zaslona
tiskana vezja
trdi disk
osvetlitev zaslona
LED osvetlitev zaslona
osvetlitev zaslona
osvetlitev zaslona
osvetlitev zaslona
fluorescenčna osvetlitev zaslona
fluorescenčna osvetlitev zaslona
Vir: Buchert in drugi (2012, str. 30)
2.2
Poraba električne energije
Računalniki in ostala informacijsko komunikacijska oprema predstavljajo pomemben deleţ
pri uporabi naravnih virov in porabi električne energije. Deleţ porabe električne energije IKT
sektorja v Evropski uniji se ocenjuje na 119 TWh v letu 2005, kar predstavlja 4,3 % vse
porabe električne energije in 0,6 % celotne porabe energije v 27 drţavah članicah. V
Zdruţenih drţavah Amerike je deleţ večji in je za leto 2008 znašal 8 % celotne porabe
električne energije. (Mattern in drugi, 2010)
Računalnik je elektronska naprava, ki za svoje delovanje potrebuje električno energijo. Koliko
energije potrebuje, je odvisno od vrste naprave, uporabljenih tehnologij pri izdelavi
komponent naprave in reţima delovanja naprave. V splošnem lahko ugotovimo, da imajo
starejše naprave precej večjo porabo od novejših.
Deset let star računalnik s procesorjem Intel Pentium D 2.8, 1 GB RAM, 160 GB HDD in 17''
LCD monitorjem povprečno porabi 156—194 W, medtem ko novi računalnik s procesorjem
Intel Core i7, 8 GB RAM, 500 GB HDD in 23'' LCD monitorjem porabi le 43—45 W. Ob tem
7
velja poudariti, da se je ob štirikratnem zmanjšanju porabe električne energije procesorska
moč računalnika povečala za kar petnajstkrat. (Penn Computing, 28. maj 2013)
Tabela 2.3 prikazuje porabo električne energije naprav značilne za šolski IK sistem (LBNL,
28.5.2013).
Tabela 2.3: Poraba IKT naprav
Ime naprave /
Povprečna
način delovanja
poraba [W]
računalniški monitor, CRT
izklopljen
0,8
vklopljen
65,1
Spanje
12,14
računalniški monitor, LCD
izklopljen
1,13
vklopljen
27,61
spanje
1,38
namizni računalnik
vklopljen (prosti tek)
73,97
izklopljen
2,84
spanje
21,13
prenosni računalnik
vklopljen pri polni bateriji
29,48
vklopljen pri polnjenju
44,28
izklopljen
8,9
poraba napajalnika
4,42
spanje
15,77
USB HUB
izklopljen
1,44
vklopljen
5,37
inkjet več funkcijska naprava
izklopljena
5,26
vklopljena
9,16
laserska več funkcijska naprava
izklopljena
3,12
vklopljena
49,68
inkjet tiskalnik
izklopljen
1,26
vklopljen
4,93
laserski tiskalnik
izklopljen
1,58
vklopljen
131,07
optični čitalnik
izklopljen
2,48
vklopljen
9,6
Minimalna
poraba [W]
Maksimalna
poraba [W]
Število izmerjenih
naprav
0
34,54
1,6
2,99
124,78
74,5
21
21
14
0,31
1,9
0,37
3,5
55,48
7,8
32
31
30
27,5
0
1,1
180,83
9,21
83,3
63
64
52
14,95
27,38
0,47
0,15
0,82
73,1
66,9
50
26,4
54,8
13
8
19
19
16
0,95
3,38
1,81
8,22
5
7
0
3,9
10,03
17,7
23
24
0
5
4,7
175
3
4
0
1,81
4
22
25
25
0
1,7
4,5
481,9
7
5
0,27
1,71
8,2
15,6
6
10
Vir: LBNL (2013)
8
2.2.1
Poraba v stanju mirovanja naprave
Naprave, ki za upravljanje le te potrebujejo daljinski upravljalnik ali pa imajo namesto
klasičnega stikala za vklop le tipko, vsebujejo elektroniko, potrebno za vklop naprave.
Omenjena elektronika je neprestano priklopljena na omreţno napetost, kar povzroča porabo
električne energije ob izklopljeni napravi.
IEC definicija porabe v stanju mirovanja upošteva minimalno porabo električne energije ob
priključeni napravi v električno omreţje (''Off mode''). Definicija ima pomanjkljivost, saj ne
razlikuje med napravami, ki ob svoji minimalni porabi dejansko ne počnejo drugega, kot da
čakajo na signal za vklop, in med napravami, ki ob minimalni porabi še vedno opravljajo
svojo primarno funkcijo. Med slednje štejemo komunikacijske naprave, kot so koncentratorji,
stikala, usmerjevalniki, modemi in podobno, pri katerih merimo porabo v pripravljenosti, ko
naprava ni priključena v računalniško omreţje.
2.2.2
Kako znižati porabo v stanju pripravljenosti?
Računalniki in večina ostale IKT opreme v šolskih učilnicah uporablja stikalne napajalnike z
vgrajenim načinom pripravljenosti. V primeru, da ima naprava tudi klasično stikalo, je to
običajno nameščeno na zadnji strani naprave oziroma na slabše dostopnem mestu in tako
nepriročno za izklop naprave. Računalniki v šolah se tako velikokrat ugašajo v stanje spanja.
Rešitev omenjenega problema je v napajanju računalnikov in ostalih naprav z uporabo
podaljškov s stikalom za izklop, s katerim dejansko izklopimo priključene naprave iz omreţja.
Še boljša rešitev je izklop celotnega napajanja računalniške učilnice s stikalom v razdelilni
omarici. Na ta način lahko hkrati izklopimo tudi aktivno opremo podvozlišča učilnice in tako
še dodatno zmanjšamo porabo električne energije računalniške učilnice.
9
2.3
Meritve porabe električne energije
Na porabo električne energije računalnika vpliva poleg uporabljenih tehnologij pri izdelavi
elektronskih
komponent
tudi
obremenitev
računalnika.
S
povečano
obremenjenostjo
računalniških komponent se poveča tudi poraba električne energije le teh. Sodobni računalniki
imajo strojno podprto upravljanje porabe električne energije, s katerim lahko po potrebi
spremenijo takt delovanja elektronskih vezij in s tem prilagodijo porabo trenutnim potrebam.
Poraba elektronskih komponent je namreč neposredno povezana z napetostjo napajanja in s
hitrostjo ure, s katero delujejo. Višja kot sta delovna napetost in ura, večja je poraba električne
energije. Z namenom zmanjšanja porabe električne energije se lahko neobremenjenemu
računalniku neaktivnim komponentam zmanjša takt delovanja ali se jih postavi v način
spanja, v katerem porabijo malo energije.
ACPI in APM
Intel in Microsoft sta leta 1992 razvila napredni sistem upravljanja porabe električne energije
APM (Advanced power management), ki omogoča varčnejše delovanje računalnikov.
APM so leta 1996 nadgradili z ACPI, ki odpravlja naslednje pomanjkljivosti:
delovanje APM temelji na uporabi BIOS–a, zato operacijski sistem nima dovolj
informacij o aktivnostih APM;
za postavitev naprave v stanje z manjšo porabo se APM odloča na osnovi prekinitev
aktivnosti naprave;
problem različnih implementacij in funkcionalnosti.
Lastnosti ACPI:
ACPI/OSPM nadomešča APM, MPS in PnP BIOS specifikacijo;
operacijskemu sistemu omogoča neposredno upravljanje porabe;
podprt v večini sodobnih operacijskih sistemih za PC računalnik.
ACPI določa štiri globalna stanja (Gx stanje) in šest načinov spanja (Sx stanje):
G0 način delovanja pri katerem ob izklopljenem monitorju v ozadju še vedno tečejo
procesi,
10
G1 spanje se deli na štiri stanja:
o S1 predpomnilnik procesorja je izpraznjen in procesor ne izvaja ukazov. RAM
pomnilnik in procesor sta napajana.
o S2 procesor je izklopljen, predpomnilnik procesorja pa izpraznjen v RAM.
o S3 stanje pripravljenosti (suspend to RAM) RAM je napajan.
o S4 stanje hibernacije (suspend to disk). Vsebina delovnega pomnilnika se
shrani na trdi disk in izklopi komponente računalnika.
G2 mehki izklop (napajalnik in del matične plošče je še vedno pod napetostjo),
G3 mehansko izklopljen računalnik.
Za pravilno varčevanje z električno energijo je potrebno omogočiti ACPI podporo matične
plošče, ki se nahaja med nastavitvami BIOS–a za upravljanje porabe (Power Settings). Med
temi nastavitvami se običajno nahaja tudi opcija za podporo APM, ki nam omogoča
nastavitev zagona ob izgubi električne energije in prebuditev sistema ob PME (Power
Management Events) dogodku. Slednje sluţi za prebujanje računalnika s pritiskom na tipko
tipkovnice, prebujanje sistema preko omreţnega vmesnika ipd.
Zaradi majhne porabe energije lahko zmanjšamo hitrost vrtenja ventilatorjev, oziroma jo
prilagodimo trenutni porabi in segrevanju hlajenih komponent in tako še dodatno zmanjšamo
porabo ter hrup, ki ga ventilatorji povzročajo v prostoru. Pri tem gre običajno za ventilatorje,
ki hladijo mikroprocesor, grafični procesor na grafični kartici in ventilatorje ohišja. Še bolje
pa je uporabiti varčne komponente s pasivnim hlajenjem, ki ne povzročajo dodatnega hrupa.
2.4
Vpliv na proizvodnjo toplogrednih plinov
Zemlja prejema sončno energijo v obliki kratkovalovnega elektromagnetnega sevanja, ki se
na njeni površini absorbira. Prejeto svetlobo znova izseva s toplotnim sevanjem. Oddano
sevanje ima zaradi niţje temperature zemeljskega površja daljšo valovno dolţino in zato teţje
prehaja skozi Zemljino atmosfero.
Niţje plasti atmosfere zadrţijo infrardeče sevanje površine Zemlje, kar ima za posledico
segrevanje njene površine in niţjih plasti atmosfere.
Pribliţno 30 % vpadne svetlobe se
odbije od atmosfere (25 %) in zemeljske površine (5 %), medtem ko ostalih 70 % segreva
atmosfero (25 %) in zemeljsko površino (45 %). Večino energije prejmejo niţji sloji
11
atmosfere, v vesolje pa oddajajo energijo višje plasti ozračja. Posledica omenjenega delovanja
je, da se vzpostavi ravnoteţje med prejeto in oddano toploto šele pri višji temperaturi, kar
imenujemo učinek tople grede. (Ravnik in Strnad, 1997)
Na pojav tople grede učinkujejo plini, ki v ozračju močno absorbirajo toplotno sevanje z
dolgo valovno dolţino. Med omenjene pline sodijo:
vodna para (H2 O),
ogljikov dioksid (CO 2 ),
metan (CH4 ),
dušikovi oksidi (N 4 O),
klorofluorogljiki (CFC).
Od naštetih plinov je najpomembnejša vodna para, na katero pa človeštvo ne more bistveno
vplivati. Vodne pare tako ne štejemo med toplogredne pline, kljub temu, da se na njen račun
dvigne temperatura ozračja kar za 30° C. Prispevek ostalih plinov je le nekaj stopinj.
Grafikon 2.2: Letni izpust toplogrednih plinov v Sloveniji
Vir: ARSO (2013)
12
Grafikon 2.3: Letni izpusti toplogrednih plinov po sektorjih v Sloveniji
Vir: ARSO (2013)
Med njimi prispeva največji deleţ ogljikov dioksid, ki ga je v zraku največ (0,04 %). Ogljikov
dioksid nastaja pri dihanju rastlin in ţivali ter pri razpadanju in gorenju organskih snovi. Prav
s slednjim je povezan njegov porast zaradi proizvodnje električne energije v termoelektrarnah
na fosilna goriva. Tako je zmanjšanje porabe električne energije pomembno za zmanjšanje
toplogrednih plinov.
Evropska unija se je omenjene problematike lotila s programom Energy Star, ki sta ga
sporazumno sprejeli ZDA in Evropska unija, katerega cilj je zmanjšati porabo električne
energije do leta 2020 za 20 % (Energy Star, 2006)
13
3
SOČASNA UPORABA RAČUNALNIKA
V prejšnjem poglavju smo videli, da predstavlja uporaba računalnikov precejšen ekološki
problem, ki ga lahko rešujemo na račun energijsko varčnejše računalniške opreme in z
zmanjšanjem količine le–te. Slednje nam predstavlja veliko oviro, saj si v informacijski
druţbi ne moremo predstavljati ţivljenja brez uporabe računalnikov.
Zaradi hitrega tehnološkega razvoja so novi računalniki vedno zmogljivejši, tako da je
razkorak med zmogljivostjo in izkoriščenostjo strojne opreme vedno večji. Prav veliko
zmogljivost sodobnih računalnikov lahko izkoristimo za delitev oziroma sočasno uporabo
računalnika med več uporabnikov, s katerim lahko zmanjšamo potrebno število računalnikov
ter tako povečamo izkoriščenost, zmanjšamo stroške in negativen vpliv na okolje.
V nadaljevanju si bomo pogledali tehnološke rešitve, ki nam omogočajo boljšo izkoriščenost
strojne opreme in zmanjšanje skupnih stroškov lastništva.
3.1
Uporaba terminalov
Ţe koncem petdesetih let minulega stoletja se je porodila ideja deljenja virov velikih in dragih
računalnikov med več uporabnikov s tehnologijo deljenega časa (time–sharing) in uporabo
terminalov. Uporaba terminalov je uporabniku omogočala individualno delo na glavnem
računalniku.
Terminali so bili običajno oddaljeni od glavnega računalnika, s katerim so bili
povezani s serijsko povezavo. (McCarthy, 1983)
Razvoj mikroprocesorjev in niţanje cene osebnemu računalniku je vodilo v zmanjševanje
uporabe terminalov. Leta 1995 je podjetje Citrix izdalo programsko opremo WinFrame, ki je
omogočala terminalsko delo na operacijskem sistemu Windows NT 3.51. Tehnologijo je
kasneje Microsoft vgradil v Windows NT 4.0 za oddaljeno namizje. (Microsoft, 1997)
14
3.2
Oddaljeno namizje in virtualizacija seje
Oddaljeno namizje predstavlja dostop do oddaljenega računalnika in prikaz njegovega
namizja. Oddaljen računalnik je streţnik oddaljenih namizij, kjer teče uporabnikovo namizje
in ostala programska oprema, sliko namizja pa prikazuje odjemalec za oddaljeno namizje. Pri
virtualizaciji seje ima tako vsak uporabnik svojo sejo na streţniku.
Odjemalec omogoča uporabniku poleg prikazovanja ţive slike dogajanja na namizju tudi
upravljanje namizja s pomočjo perifernih naprav priključenih nanj. Dostop do streţnika
poteka preko mreţne povezave in je zato neodvisen od lokacije odjemalca. Povezava
odjemalca s streţnikom temelji na uporabi protokolov RDP/RemoteFX podjetja Microsoft ali
ICA/HDX podjetja Citrix.
Oddaljeno namizje omogoča uporabniku dostop do celotnega sistema vključno z vsemi
priklopljenimi napravami in dostopom do omreţja. Moţna je tudi preslikava naprav,
priklopljenih na odjemalca v uporabnikovo sejo na gostitelju, s čimer je omogočeno lokalno
tiskanje, dostop do USB pomnilnih medijev in ostalih USB naprav.
Infrastruktura oddaljenega namizja obsega komponente za upravljanje, uravnavanje bremena,
nadzora seje in podpore. Dobra lastnost virtualizacije seje je v hitri in varni razpoloţljivosti,
nizkem TCO in dostopnosti storitve ne glede na lokacijo odjemalca.
Proizvajalci storitev
oddaljenega namizja so podjetja Microsoft, Citrix, Ericom in Dell/Quest. (Sprujit, 2013)
3.3
Uporaba virtualizacije
Problem izkoriščenosti strojne
opreme
uspešno
rešujemo
z uporabo
računalniške
virtualizacije. Z njeno uporabo lahko tako na fizičnem računalniku, na katerem smo prej
poganjali le en operacijski sistem, zdaj poganjamo več med seboj ločenih operacijskih
sistemov.
Jonathan Eunice je definiral virtualizacijo kot proces predstavitve računalniških virov na
načine, da lahko uporabniki in aplikacije enostavno izkoristijo njihovo vrednost in niso
predstavljeni z vidika njihove implementacije, geografskega poloţaja ali fizične oblike.
Povedano drugače: Virtualizacija zagotavlja logičen pogled na podatke, procesorsko moč,
15
diskovne kapacitete in ostale računalniške vire namesto fizičnega pogleda nanje. (Vagini,
2009)
Beseda virtualizacija se je prvič uporabila v zvezi z računalnikom M44/44X podjetja IBM, ki
je imel arhitekturo zasnovano na uporabi virtualnih strojev (Travassos, 2012). V osemdesetih
in devetdesetih letih prejšnjega stoletja je virtualizacija zaradi cenejše strojne opreme x86
skoraj zamrla.
Sedanjemu hitremu vzponu računalniške virtualizacije je botroval hiter razvoj strojne opreme
in slaba izkoriščenost le–te ter nove zahteve v IKT infrastrukturi. Ker lahko z uporabo
virtualizacije povečamo izkoriščenost strojne opreme med 5 in 15 % pa vse tja do 80 %, je
postala tehnologija aktualna kot način zmanjševanja stroškov. (VMware, 2012)
3.3.1
Vrste virtualizacije
Poleg običajnega pojmovanja virtualizacije kot delitev računalniških virov na več posameznih
entitet poznamo tudi predstavljanje več posameznih entitet kot navidezno celoto.
Dittner in Rule (2007) delita virtualizacijo na:
streţniško virtualizacijo,
omreţno virtualizacijo,
aplikacijsko virtualizacijo,
podatkovno virtualizacijo.
Poleg naštetih se čedalje bolj uporablja tudi virtualizacija namizja.
3.3.2
Strežniška virtualizacija
Streţniška virtualizacija predstavlja najpogostejšo vrsto virtualizacije. Delimo jo lahko na štiri
kategorije:
Virtualizacija
na
nivoju
operacijskega
sistema,
ki
uporablja
skupno
jedro
gostiteljevega operacijskega sistema, znotraj katerega teče več različnih virtualnih
16
strojev. Virtualizacija ima omejitev, da morajo biti gostujoči operacijski sistemi enaki
operacijskemu sistemu gostitelja.
Polna virtualizacija zagotavlja popolno simulacijo strojne opreme. Njeni značilnosti
sta izolacija posameznega virtualnega streţnika in dobra podpora programski opremi,
saj ta ne potrebuje posebnega prilagajanja za delovanje v virtualnem stroju.
Paravirtualizacija
delno
simulira strojno
opremo.
Lastnost omenjenega pristopa
virtualizacije je uporaba virtualizacije naslovnega prostora, s katerim doseţemo ločene
naslovne prostore za vsak virtualni računalnik. Za takšno delovanje je potrebno
prilagoditi operacijske sisteme.
Nativna virtualizacija je najnovejša hibridna tehnika virtualizacije, ki uporablja
kombinacijo
polne virtualizacije in paravirtualizacije s tehnologijo
pospeševanja
vhodno–izhodnih enot. Podobna je polni virtualizaciji, le da se tu izkorišča strojna
podpora virtualizaciji sodobnih procesorjev.
3.3.3
Omrežna virtualizacija
Omreţna virtualizacija omogoča večjo fleksibilnost v sodobnih omreţjih. Razširjene
oblike
omreţne virtualizacije:
VLAN (Virtual LAN) omogoča realizacijo logičnih omreţij znotraj obstoječega
fizičnega
omreţja.
Omenjena
tehnologija
omogoča
administratorjem
omreţja
zdruţevanje mreţnih odjemalcev glede na njihov namen oziroma uporabo ne glede na
njihovo fizično lokacijo v omreţju.
Virtualni IP (VIP) je IP naslov, ki ni vezan na določen mreţni vmesnik računalnika. IP
naslovu fizičnega vmesnika se lahko dodajo virtualni IP naslovi. Paketi, ki so poslani
na virtualni vmesnik, se preusmerijo na fizični vmesnik.
Navidezno privatno omreţje (VPN) je tehnologija, ki z uporabo enkripcije ustvari
varen kanal, s katerim se omogoči varna komunikacija v javnih omreţjih. Uporaba
VPN omogoča uporabniku dostop do omreţnih virov enako kot da bi bil v omreţje
fizično povezan.
17
3.3.4
Aplikacijska virtualizacija
Pri aplikacijski virtualizaciji gre za virtualizacijo programske opreme, ki nam omogoča vrsto
prednosti:
Večjo varnost, saj lahko aplikacije, ki zahtevajo administracijske privilegije, izvajamo
v okolju brez posebnih privilegijev.
Boljšo zdruţljivost in enostavnejše upravljanje. Tehnologija aplikacijske virtualizacije
uporablja programske pakete, ki ne potrebujejo običajne namestitve. Z uporabo
programskih paketov se zmanjša tudi moţnost konfliktov.
Večjo prilagodljivost, saj lahko na sistemu uporabljamo več različic iste aplikacije.
3.3.5
Podatkovna virtualizacija
Osnovna oblika podatkovne virtualizacije je zdruţevanje več fizičnih diskovnih pogonov in
predstavitev le–teh operacijskemu sistemu v obliki samostojnega logičnega pogona, kot je to
na primeru RAID diskovnih polj. Drugi dve tehnologiji za podatkovno virtualizacijo, ki se
uporabljata v omreţjih, sta SAN (Storage Area Network) in NAS (Network Attached
Storage). Tehnologiji omogočata delitev podatkovnih komponent med več streţniki brez
sprememb v operacijskem sistemu.
3.3.6
Virtualizacija namizja
Pri virtualizaciji namizja govorimo o ločitvi operacijskega sistema in uporabniških aplikacij
od strojne opreme odjemalca. (Spruijt, 2013) V grobem jo delimo glede na gostujoči sistem,
kjer teče virtualizacija, na: (Santosus, 2008)
virtualizacijo namizja na odjemalcu (client hosted desktop virtualization),
virtualizacijo namizja na streţniku (server hosted desktop virtualization).
Za razliko od streţniške virtualizacije glavni cilj virtualizacije namizja ni zmanjšati potrebnih
računalnikov, temveč poenostaviti vzdrţevanje odjemalcev ter s tem zniţati vzdrţevalne
18
stroške.
Kljub
temu pa uporaba virtualizacije namizja omogoča boljšo izkoriščenost
razpoloţljive strojne opreme, saj teče na enem računalniku več virtualnih strojev.
Slika 3.1: Delitev virtualizacije namizja
Vir: prevedeno po Spruijt (2013, str. 17)
3.4
Virtualizacija namizja na odjemalcu
Virtualizacija namizja na odjemalcu omogoča poganjanje več virtualnih računalnikov z
različnimi operacijskimi sistemi neposredno na namizju osebnega računalnika. Tako je moţno
poganjati stare aplikacije, ki zahtevajo star operacijski sistem, ki ne teče več na novi strojni
opremi. Z uporabo virtualizacije poenostavimo testiranje delovanja programske opreme na
različnih operacijskih sistemih. Podjetja lahko z uporabo virtualizacije namizja na odjemalcu
omogočijo uporabo sluţbenih računalnikov tudi v zasebne namene.
Kot bomo videli v
nadaljevanju, lahko z uporabo virtualizacije namizja na odjemalcu ustvarimo pogoje za
sočasno uporabo računalnika med več uporabniki.
Virtualizacijo namizja na odjemalcu delimo glede na uporabljen tip hipervizorja:
uporaba hipervizorja tipa 1,
uporaba hipervizorja tipa 2.
19
3.5
Virtualizacija namizja na streţniku (VDI – virtual desktop infrastructure)
Pri
virtualizaciji
podatkovnega
namizja
centra
za
na
streţniku
izvajanje
uporabimo
virtualnih
streţniško
računalnikov
z
strojno
infrastrukturo
nameščenim
namiznim
operacijskim sistemom. Za dostop do namizij se uporabljajo enostavni, energijsko varčni in
manj zmogljivi tanki odjemalci, ki skrbijo za prikaz slike oddaljenega namizja in za vhodno
izhodne funkcije, saj se aplikacije in operacijski sistem izvajajo na streţniku. Virtualizacijo
namizja na streţniku imenujemo tudi infrastruktura navideznih namizij (VDI – Virtual
Desktop Infrastructure).
Odjemalci uporabljajo mreţno povezavo in ustrezen protokol za prenos podatkov, ki je
odvisen od proizvajalca tehnologije. Uporabnik tako pri uporabi namizja ni omejen na fizično
lokacijo, saj potrebuje za dostop mreţno povezavo in VDI odjemalec.
Delovanje je podobno terminalskemu načinu, le da so z uporabo virtualizacije namizja
uporabnikov ločena. Vsakemu delovnemu mestu je dodeljen virtualni računalnik z moţnostjo
individualnih nastavitev delovnega okolja. Omenjen način omogoča individualne nastavitve
po ţeljah in potrebah uporabnika in večjo zanesljivost, saj odpoved enega delovnega mesta ne
vpliva na delovanje ostalih uporabnikov sistema.
Za uporabnike klasičnega delovnega okolja, ki temelji na uporabi osebnega računalnika,
prehod na VDI običajno ne predstavlja večje spremembe dela.
Po drugi strani pa prinaša prehod na virtualizacijo namizja z uporabo avtomatizacije priprave
in razdeljevanja delovnega okolja velike pozitivne spremembe na področju vzdrţevanja
strojne
in
programske opreme.
Tako
lahko
okvarjen virtualni računalnik
enostavno
zamenjamo z novo kopijo.
Namizja tečejo na streţniški strojni opremi v varovanih podatkovnih centrih, kar zagotavlja
večjo zanesljivost delovanja in pozitivno vpliva na varnost podatkov, kot če bi uporabljali
osebne računalnike. Zaradi prenosa izvajanja aplikacij na streţniško strojno opremo lahko
zmanjšamo obrabo in podaljšamo ţivljenjsko dobo odjemalcev.
Kljub prednostim, ki jih ima VDI, razširjenost tehnologije ni tako velika, kot bi bilo
pričakovati. Glavni razlog za to so predvsem visoki stroški prehoda na VDI in uporabniške
izkušnje, ki niso vedno zadostile pričakovanj oziroma potrebam uporabnikov. Danes je tako
20
VDI
tehnologija
namenjena
predvsem
večjim
podjetjem
s
specifičnimi
potrebami.
Priljubljenost kljub zelo obetajočim napovedim koncem prejšnjega desetletja še vedno ne
dosega napovedi, tako da VDI še vedno predstavlja trţno nišo. Pričakovati je, da se bo s
pocenitvijo in povečanjem zmogljivosti v prihodnjih letih povečala uporaba virtualizacije
namizja na streţniku. (Madden, 2012)
Običajno
se pri virtualizaciji namizja na streţniku uporabljajo trije pristopi uporabe
virtualiziranih namizij: statična virtualna namizja, dinamična virtualna namizja in novejša
večplastna virtualna namizja.
3.5.1
Dinamična virtualna namizja
Dinamično (angl. non–persistent, stateless) virtualno namizje je tisto, pri katerem dobi
uporabnik ob vsaki prijavi nov virtualni računalnik z nameščenim namizjem, ki je vedno
enako oziroma takšno, kot ga je pripravil sistemski administrator.
Prednosti dinamičnih virtualnih namizij:
enostavno kreiranje in posodabljanje osnovnih slik virtualnih strojev,
zagotovljena identičnost virtualnih namizij,
uporabnik ima vedno delujoče namizje,
laţje vzdrţevanje zaradi uporabe standardnih slik virtualnih strojev,
manjše potrebe po diskovnem prostoru zaradi deljenja skupne slike med virtualna
namizja.
Glavna slabost je izguba novo nameščene programske opreme in vseh individualnih
nastavitev uporabnika, ki se ob vsakem ponovnem zagonu virtualnega računalnika izgubijo.
3.5.2
Statična virtualna namizja
Statično (angl. persistent, stateful) virtualno namizje je tisto, pri katerih je vsakemu
uporabniku dodeljen virtualni računalnik z nameščenim namizjem, prilagojenim njegovim
zahtevam.
21
Prednosti statičnih virtualnih namizij:
uporabnik ima moţnost namestiti svojo programsko opremo,
ohranitev sprememb virtualnega stroja med ponovnimi zagoni.
Glavna pomanjkljivost uporabe statičnih virtualnih namizij so visoki stroški, vezani na
hranjenje celotnih virtualnih računalnikov, in zahtevno vzdrţevanje individualnih virtualnih
strojev uporabnikov.
3.5.3
Večplastna virtualna namizja
V zadnjem času srečamo nov pristop večplastnih virtualnih namizij z dobrimi lastnostmi tako
statičnih kot tudi dinamičnih virtualnih namizij. Statični virtualni stroj namizja se ustvari
dinamično iz skupnih in ponovno uporabnih dinamičnih plasti operacijskega sistema in
uporabniških aplikacij.
Vsakemu uporabniku je dodeljen statični virtualni stroj, s čimer se zagotovi ohranitev
programske opreme, nameščene s strani uporabnika, ter ohranitev sprememb nastavitev
nameščene
programske
opreme in ostalih individualnih nastavitev namizja.
individualne spremembe virtualnega stroja se hranijo v personalizacijski plasti.
Slika 3.2: Večplastna virtualizacija namizja
Vir: prevedeno po Dell (2012, str. 6)
22
Omenjene
Slika 3.3: Delitev dinamičnega virtualnega namizja med več namizij uporabnikov
Vir: prevedeno po Dell (2012, str. 7)
Prednosti večplastnih virtualnih namizij:
uporabnik ima moţnost namestiti svojo programsko opremo;
ohranitev sprememb virtualnega stroja med ponovnimi zagoni;
enostavno ustvarjanje in posodabljanje osnovnih slik virtualnih strojev;
uporabnik lahko razveljavi spremembe in uporabi začetni virtualni stroj;
laţje vzdrţevanje zaradi uporabe standardiziranih slik virtualnih strojev in moţnostjo
razveljavitev sprememb operacijskega sistema in nameščene uporabniške programske
opreme;
manjše zahteve po diskovnem prostoru zaradi uporabe skupne osnovne slike
operacijskega sistema in slike s skupno uporabniško opremo.
Glavna slabost večplastne virtualizacije namizja je v mladosti tehnologije in v dejstvu, da
večina proizvajalcev podpira tehnologijo le za virtualizacijo namizij na streţniku.
Rešitve VDI prinašajo otipljive prednosti za podjetja, kjer upravljajo veliko število osebnih
računalnikov, toda z napredkom izdelkov in s cenovno politiko proizvajalcev postaja VDI
zanimiva alternativa tako za manjša podjetja kot tudi za izobraţevalne organizacije.
23
3.6
Odjemalci
Odjemalec predstavlja napravo, kamor priklopimo periferne enote delovnega mesta. Delimo
jih na debele, tanke in nične.
3.6.1
Debeli odjemalec
Debeli odjemalec je kar osebni računalnik z nameščenim namiznim operacijskim sistemom in
ustreznimi aplikacijami. Aplikacije se izvajajo na osebnem računalniku, medtem ko se
podatki hranijo na streţniku.
Dobre lastnosti debelih odjemalcev:
velika fleksibilnost,
zmogljivosti,
dobra podpora večpredstavnim aplikacijam,
moţna uporaba tudi v načinu brez povezave.
Slabe lastnosti tankih odjemalcev:
višja cena,
draţje vzdrţevanje,
večja poraba električne energije,
večja ekološka obremenitev okolja,
zaradi svoje velikosti tudi moţnost slabše ergonomije delovnega mesta.
3.6.2
Tanek odjemalec
S prenosom izvajanja aplikacij na streţnik se je zmanjšala potreba po zmogljivosti
odjemalcev. Tanek odjemalec je tako računalnik manjše zmogljivosti in vsebuje vse običajne
komponente, kot so procesor, grafični procesor, delovni pomnilnik in SSD ali bliskovni
pomnilnik, na katerem je nameščena programska oprema odjemalca. Odjemalec potrebuje za
24
svoje delovanje nameščen prilagojen operacijski sistem in nameščeno ustrezno programsko
opremo za povezavo s streţnikom. Proizvajalci običajno nameščajo vgradne različice
operacijskih sistemov Linux ali Windows. Za pravilno delovanje odjemalca je potrebno
nastaviti nastavitve in po potrebi namestiti gonilnike. Z odjemalci lahko upravljamo z
namensko programsko opremo proizvajalca ali kar z uporabo spletnega vmesnika.
Dobre lastnosti tankih odjemalcev:
majhne dimenzije,
majhna poraba električne energije,
dovolj velika zmogljivost za izvajanje zahtevnih protokolov,
večja fleksibilnost od ničnih odjemalcev.
Slabe lastnosti tankih odjemalcev:
zahtevnost namestitve in nastavitve,
vzdrţevanje vgrajene strojno–programske opreme.
3.6.3
Nični odjemalec
Alternativa uporabe tankih odjemalcev je nični odjemalec, ki pri delu ne izvaja procesiranja in
upravljanja. (Panologic, 2011)
Strojna oprema odjemalca vsebuje le namenska vezja za omreţni vmesnik, video, avdio in
podporo za USB periferne naprave za povezavo z namizjem oddaljenega virtualnega
računalnika. Nični odjemalec nima vgrajene centralno procesne enote, zato za delovanje ne
potrebuje vgradnega operacijskega sistema, gonilnikov in morebitne ostale programske
opreme. Ker ne gre za računalnik, naprava ne vsebuje pomnilnika za vgrajeno strojno–
programsko
opremo.
Zaradi svoje enostavnosti se zmanjša zahtevnost namestitve in
vzdrţevanja naprav.
Dobre lastnosti ničnega odjemalca:
nizka cena,
enostavno vzdrţevanje,
25
za periferne naprave ne potrebujemo dodatnih gonilnikov,
niţja poraba energije od lahkega odjemalca.
Slabe lastnosti ničnega odjemalca:
večje potrebe po pasovni širini omreţja,
manjša fleksibilnost z manjšim številom podprtih protokolov (PCoIP, HDX ali
RemoteFX).
3.6.4
Uporaba prilagojenih operacijskih sistemov
Starejše osebne računalnike lahko s pridom uporabimo kot lahke odjemalce, če na njih
namestimo prilagojen operacijski sistem, ki spremeni namen osebnega računalnika. S
ponovno uporabo odsluţenih osebnih računalnikov ne zmanjšamo le stroške nakupa nove
računalniške opreme, temveč tudi pozitivno vplivamo na okolje z zmanjšanjem električnega
in elektronskega odpada. Med slabe lastnosti omenjenega pristopa lahko štejemo manjšo
zanesljivost delovanja odjemalcev zaradi večjega števila starih komponent vgrajenih v osebni
računalnik, ter dejstvo, da z njim ne zmanjšamo porabo električne energije, kar je zopet
posledica starih in energijsko neučinkovitih komponent.
Za spremembo namena lahko uporabimo Microsoftov Windows ThinPC, ki temelji na
Windows 7, ali pa izberemo katerega od odprtokodnih sistemov, temelječih na operacijskem
sistemu Linux, med katerimi so najbolj razširjeni: openThinClient, AnywhereTS, Thinstation.
3.6.5
Ekološki vidik uporabe tankih in ničnih odjemalcev
Z uporabo tankih in ničnih odjemalcev ne zmanjšamo le stroškov, temveč tudi negativni
ekološki vpliv, ki ga povzroča uporaba osebnih računalnikov.
Knermann (Knermann in ostali, 2011) v študiji, pri kateri je upošteval celoten ţivljenjski cikel
s proizvodnjo, uporabo in recikliranjem, ugotavlja:
26
da porabijo tanki odjemalci v povprečju polovico električne energije manj od
osebnega računalnika in s tem ugodno vplivajo na zmanjšanje emisij toplogrednih
plinov,
da so za 70 % manjši in da pri transportu zavzamejo 80 % manj prostora,
da porabimo za proizvodnjo manj resursov in energije kot za proizvodnjo običajnega
osebnega računalnika.
4
EKOLOŠKA RAČUNALNIŠKA UČILNICA
Pri izbiri moţnih rešitev smo se osredotočili na naslednje točke:
Primernost za uporabo v učnem procesu, kjer se zahteva omejeni dostop do interneta,
uporaba pisarniške opreme, večpredstavnostnih programov, didaktičnih programov,
uporaba programske opreme za potrebe pouka strokovnih modulov posameznega
strokovnega izobraţevanja. Prav programska oprema za pouk stroke nam lahko
povzroči največ
teţav,
od
licenciranja
do
podprtosti sočasnega izvajanja v
večuporabniškem okolju in povezave s strojno opremo programatorjev, PLC
krmilnikov ter CNC strojev.
Enostavnost vzdrţevanja,
ki se mora čim bolj pribliţati vzdrţevanju namiznih
računalnikov. Vzdrţevanje računalniške opreme je zahtevno in veliko šol nima
ustrezno usposobljenega kadra za vzdrţevanje zahtevnih sistemov.
Dobra izkoriščenost strojne opreme, s katero bomo zmanjšali negativen vpliv na
okolje in zniţali stroške strojne opreme.
Nizka cena rešitve. Strošek nakupa programske in strojne opreme predstavlja veliko
finančno breme kljub moţnosti nakupa računalnikov z delnim sofinanciranjem in
krovno pogodbo med Ministrstvom za šolstvo in šport ter podjetjem Microsoft za
programsko opremo tega podjetja.
27
Pri uporabi tipičnih streţniških rešitev naletimo na problem visoke cene uvedbe sistema in
zahtevnega vzdrţevanja, ki za manjše šole z nekaj deset računalniki niso primerne. S svojo
enostavnostjo je še najbliţe Cirtix VDI–in–a–Box, ki pa si ga zaradi visoke cene šole
načeloma ne morejo privoščiti.
V nadaljevanju smo se tako osredotočili na rešitve z uporabo večsedeţnih delovnih postaj, s
katerimi lahko zadostimo našim zahtevam.
4.1
Večsedeţna delovna postaja
Večanje
zmogljivosti
strojne
opreme
osebnih
računalnikov
in
uporaba
namiznih
večuporabniških operacijskih sistemov omogočata lokalno souporabo zmogljivejših namiznih
računalnikov.
Delovanje večsedeţnih delovnih postaj običajno temelji na lokalni uporabi tehnologije
oddaljenih namizij. Programska oprema omogoča konfiguracijo sistema tako, da poţene na
vsakem od lokalno priključenih monitorjev odjemalca oddaljenega namizja. K odjemalcem so
povezane USB periferne naprave, ki tvorijo skupaj z zaslonom neodvisna delovna mesta na
nivoju seje. Omenjen pristop je enostaven in cenovno ugoden, saj za delovna mesta ne
potrebujemo tankih oziroma ničnih odjemalcev, saj namesto streţniške strojne in programske
opreme uporabimo kar namizni računalnik z nameščenim namiznim operacijskim sistemom.
Namestitev, konfiguracija in vzdrţevanje sistema so enostavna opravila in ne zahtevajo
posebnih znanj.
Po drugi strani pa poraba namiznega sistema in lokalno povezanih perifernih naprav omejuje
uporabo
večsedeţnih
delovnih
postaj
na
manjše
organizacije
in
šole s specifično
razporeditvijo delovnih mest v skupine oziroma na delovne otoke z več delovnimi mesti. Za
velike
sisteme se namesto
uporabe večsedeţnih delovnih postaj priporoča uporaba
terminalskih streţnikov RDSH (Remote Desktop Session Host) ali VDI.
28
4.2
Postavitev delovne postaje in delovnih mest v prostoru
Pri postavitvi delovne postaje je potrebno poleg splošnih zahtev po napajanju in dostopu do
računalniškega omreţja in interneta upoštevati tudi postavitev računalnika v prostoru in
razporeditev delovnih mest. Tako moramo preveriti:
koliko delovnih mest bo postavljenih v učilnico;
ali potrebujemo
omreţno
povezavo
(neposredno
povezana delovna mesta ne
potrebujejo mreţne povezave);
koliko mreţnih priključkov potrebujemo v prostoru (odvisno od načina povezave
delovnih mest z delovno postajo);
kako bomo povezali delovno postajo s projektorjem ter kje in kako je ta nameščen;
koliko in kakšne povezovalne kable potrebujemo;
kako bo z morebitno širitvijo konfiguracije ob morebitnem povečanju potreb.
Primarno delovno mesto je priporočeno postaviti na kateder učitelja.
4.2.1
Primeri postavitev delovnih mest v učilnici
Pri postavitvi računalnikov računalniškega laboratorija se razporedijo delovna mesta ob stene
prostora tako, da učenci gledajo v monitor, nameščen ob steni.
Slika 4.1: Postavitev računalniškega laboratorija
Vir: Microsoft (2011, str. 11)
29
Pri skupinski postavitvi so delovna mesta zdruţena v skupine. Vsaka skupina je povezana na
svojo večsedeţno delovno postajo.
Slika 4.2: Skupinska postavitev delovnih mest
Vir: Microsoft (2011, str. 12)
Postavitev delovnih mest v predavalnici poteka običajno v vrsti po posameznih klopeh.
Delovna mesta posamezne vrste so povezana na svojo delovno postajo.
Slika 4.3: Postavitev delovnih mest v predavalnici
Vir: Microsoft (2011, str. 12)
V učilnicah s prostorom, namenjenim aktivnostim, ki so vezane na uporabo računalnika, se
delovna mesta računalniškega kotička poveţejo na eno večsedeţno delovno postajo.
30
Slika 4.4: Postavitev računalniškega kotička
Vir: Microsoft (2011, str. 13)
4.3
Število uporabnikov, delovnih mest in delovnih postaj
Število delovnih mest je odvisno od števila učencev v razredu. V Sloveniji je v okviru
normativov učilnica standardno opremljena s po šestnajstimi delovnimi mesti in z delovnim
mestom učitelja. Seveda so tu še drugi šolski prostori, kot so delavnice, laboratoriji in
knjiţnica, kjer je potreba po delovnih mestih z računalnikom manjša.
Koliko večsedeţnih delovnih postaj bomo potrebovali, je tako odvisno od števila delovnih
mest in od fizične postavitve delovnih mest v prostoru. Koliko delovnih mest lahko poveţemo
na eno delovno postajo, je odvisno od uporabljene programske opreme in strojne zmogljivosti
uporabljenega računalnika. Običajno se število podprtih delovnih mest giblje od treh pa vse
do dvajset delovnih mest.
4.4
4.4.1
Strojna konfiguracija
Večsedežna delovna postaja
Kakšen naj bo računalnik, je odvisno od namena uporabe oziroma od uporabniške programske
opreme, ki bo tekla na računalniku. Običajno se za nezahtevna pisarniška opravila in uporabo
31
svetovnega spleta priporoča uporabo ene niti procesorja na delovno mesto. V primeru
zahtevnejših opravil pa uporabo enega jedra na delovno mesto. Tudi izbira grafičnih kartic je
odvisna od namena uporabe računalnika. Za običajno delo lahko uporabimo grafične kartice s
pasivnim hlajenjem in na ta način dodatno zmanjšamo porabo in hrup računalnika. Smiselna
je uporaba grafičnih kartic z več izhodi, saj lahko z njimi ustvarimo več delovnih mest.
Če povzamemo, velja za priporočeno strojno opremo izbrati:
polovico jedra ali niti procesorja za nezahtevne aplikacije in pisarniško delo;
1 jedro ali nit procesorja za uporabo večpredstavnostnih aplikacij;
2 GB RAM za gostitelja in 512 MB RAM za vsako delovno mesto oziroma sejo;
2 GB RAM za gostitelja in 2 GB RAM za vsak virtualni stroj pri uporabi VDI;
100 GB diskovnega prostora za gostitelja in za VDI predlogo ter dodatnih 5 GB za
virtualni stroj;
grafično kartico s podporo za DX11.
Opisane strojne zahteve so priporočene za Microsoft MultiPoint Server 2012, vendar jih lahko
v praksi posplošimo tudi za ostale aplikacije, ki smo jih v nadaljevanju preizkusili.
4.4.2
Video povezava odjemalcev
Za priklop monitorjev na večsedeţno delovno postajo lahko uporabimo interne grafične
kartice, zunanje USB grafične vmesnike ali USB lahke odjemalce. Prednost uporabe internih
grafičnih kartic je v boljši podpori večpredstavnostnim aplikacijam, medtem ko lahko z
zunanjimi grafičnimi vmesniki in tankimi odjemalci enostavneje dodamo nova delovna mesta.
4.4.3
Neposredna video povezava
Neposredna video povezava je najcenejša in najenostavnejša povezava, ki zagotavlja tudi
najboljše
grafične
zmogljivosti
delovnega
mesta.
Slabi
lastnosti
sta
odvisnost
od
razpoloţljivih razširitvenih reţ za grafične kartice na matični plošči in omejitev dolţine video
kablov.
32
Pri neposredni povezavi se za priklop perifernih naprav delovnega mesta uporabljajo USB
razdelilniki, s katerimi lahko doseţemo največjo razdaljo 15 m z uporabo treh veriţno
povezanih USB razdelilnikov. Največja razdalja, ki jo lahko doseţemo z USB 2.0 brez
vmesnih razdelilnikov, je namreč 5 m.
4.4.4
Uporaba USB video vmesnikov ali USB ničnih odjemalcev
Uporaba USB video vmesnikov in USB ničnih odjemalcev predstavlja cenovno ugodno
rešitev priklopa delovnega mesta ter moţnost za dodajanje dodatnih delovnih mest v primeru
pomanjkanja števila PCI–e razširitvenih reţ.
Zaradi zagotavljanja tekočega predvajanja video vsebin je priporočena uporaba USB vrat
najnovejše verzije 3.0. V kolikor se uporabijo vrata standarda USB 2.0 je zaradi manjše
hitrosti vrat priporočen priklop le dveh delovnih mest.
Slika 4.5: Povezava delovnih mest preko skupnega USB razdelilnika
Vir: Microsoft (2012, str. 27)
33
4.4.5
Uporaba tankih odjemalcev
Povezava delovnih mest z uporabo RDP in tankih odjemalcev predstavlja najfleksibilnejši, a
hkrati tudi najdraţji način povezave delovnega mesta z večsedeţno delovno postajo. Omenjen
način povezave podpira le večtočkovni streţnik podjetja Microsoft.
4.4.6
Dodatni USB razdelilniki in njihova vloga
Za priklop perifernih naprav neposredno povezanih delovnih mest in delovnih mest, ki
uporabljajo
USB video vmesnike, uporabljamo USB razdelilnike. Zaradi identifikacije
povezanih naprav delovnega mesta se korenski razdelilnik matične plošče delovne postaje ne
uporablja za neposreden priklop perifernih naprav delovnih mest, temveč se le–te povezujejo
posredno preko dodatnega USB razdelilnika.
Slika 4.6: Serijsko povezani USB razdelilniki
Vir: Microsoft (2013, str. 28)
V primeru premoščanja večjih razdalj ali enostavnejšega povezovanja lahko USB razdelilnike
serijsko poveţemo med seboj. Pri serijski vezavi smo omejeni s hitrostjo prenosa podatkov
USB vodila, zato lahko veţemo v serijo največ tri USB razdelilnike, s katerimi premostimo
razdaljo petnajstih metrov.
Dodatne USB razdelilnike lahko uporabimo za razširitev razpoloţljivih USB vtičnic delovne
postaje in za povečanje USB vtičnic delovnega mesta za priklop dodatnih perifernih enot.
Tudi v teh dveh primerih je potrebno paziti na omejitev treh serijsko vezanih razdelilnikov. V
primeru, da se na razdelilnik poveţejo periferne naprave z večjo porabo električne energije, je
potrebno razdelilnik dodatno napajati.
34
4.4.7
Napajanje naprav
Pri postavitvi računalniške učilnice je potrebno upoštevati tudi napajanje posameznih
komponent večsedeţnega sistema in ostalih perifernih naprav ter video projektorja. Svoje
napajanje potrebujejo:
delovna postaja,
monitorji,
vmesni USB razdelilniki,
nekateri USB tanki odjemalci,
nekatere USB periferne naprave (zunanji optični pogoni, zunanji trdi disk, tiskalnik,
optični bralnik ipd.),
video projektor.
4.5
Pregled razpoloţljivih rešitev
V nadaljevanju opisujem razpoloţljive komercialne rešitve večsedeţnih delovnih postaj in
lastno rešitev, ki sem jo uporabil v računalniški učilnici. Poleg splošnega opisa aplikacije
opisujem tudi njeno namestitev, konfiguracijo in delovanje večsedeţnega sistema.
4.5.1
IBIK Aster
Ibik Aster omogoča delitev osebnega računalnika med šest uporabnikov za verzijo 7 in med
deset uporabnikov za verzijo XP. Periferne naprave delovnih mest se priključijo lokalno na
računalnik. Za posamezno delovno mesto potrebujemo video izhod in ustrezno število prostih
USB vtičnic. V primeru, da imamo dovolj le–teh, ni potrebno uporabiti USB razdelilcev za
delovna mesta.
Aplikacija ima skromne strojne zahteve, saj potrebujemo za Windows XP verzijo le
računalnik s procesorjem Pentium III in 512 MB delovnega pomnilnika. Seveda potrebujemo
za verzijo z Windows 7 sodoben računalnik z večjedrnim procesorjem in zadostno količino
35
delovnega pomnilnika. Pri izbiri strojne opreme smo omejeni le s podporo operacijskega
sistema izbrani strojni opremi. Aplikacija namreč ne postavlja posebnih omejitev strojne
opreme in ustrezno deluje na opremi, ki jo podpira podprt operacijski sistem Windows.
4.5.1.1 Namestitev in konfiguracija
Pred namestitvijo aplikacije moramo namestiti vse gonilnike,
nastaviti razširjeno namizje za
vse priključene zaslone in nastaviti uporabniške račune. Po uspešni namestitvi aplikacije
poţenemo program Aster Control za konfiguracijo delovnih mest.
Slika 4.7: Aster Control
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
Aster Control nima čarovnika, ki bi poenostavil konfiguracijo, zato je potreben postopen
vklop USB naprav za posamezno delovno mesto ali pa uporabiti periferne naprave različnih
proizvajalcev, saj aplikacija prikaţe le osnovne podatke periferne naprave. V primeru enakih
tipkovnic se moramo tako odločiti, katero določiti za posamezno delovno mesto, saj so vse
enako poimenovane. Enako velja tudi za določitev izhodov grafičnih kartic, tako da je
konfiguracija nerodna in zamudna.
36
Slika 4.8: Ročna nastavitev video izhodov
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
V primeru preklopa oziroma zamenjave USB naprav med USB razdelilniki različnih delovnih
mest se naprava vedno poveţe na konfigurirano delovno mesto namesto na mesto, kateremu
pripada USB razdelilnik. Vse nove, še ne registrirane USB periferne naprave se poveţejo na
delovno mesto 1. Tako je potrebno v primeru zamenjave okvarjene periferne naprave le to
ustrezno
registrirati,
oziroma
nastaviti
za
uporabo
na
ustreznem
delovnem mestu.
Problematičen je tudi dostop do USB ključkov, ki so vidni in dostopni na vseh delovnih
mestih hkrati, kar lahko privede do zmešnjave, zato se moramo temu izogniti.
4.5.1.2 Delovanje večsedežnega sistema
Ne glede na opisane pomanjkljivosti deluje Aster V7 najučinkoviteje, tekoče in brez vsakih
teţav. Aplikacija je tudi edina, ki omogoča uporabo Aera v Windows 7 in podpira strojno
podprt miškin kazalec.
4.5.2
BeTwin VS
BeTwin VS je aplikacija podjetja ThinSoft za sočasno lokalno večuporabniško delo na
računalniku z nameščenim operacijskim sistemom Windows Vista ali Windows 7.
37
Minimalne strojne zahteve računalnika:
Intel Pentium IV 2,8 GHz,
delovni pomnilnik velikosti 1 GB oziroma 1,5 GB za uporabo Aera,
za vsako dodano delovno mesto je potrebno dodati 256 MB,
PCI(–e) grafične kartice ali USB video adapterje,
USB tipkovnice, USB miške in USB zvočne kartice ali zvočnike.
4.5.2.1 Namestitev in konfiguracija
Pred namestitvijo aplikacije je potrebno nastaviti razširjeno namizje in povezati periferne
naprave na USB razdelilnike. Po nezahtevni namestitvi aplikacije zaţenemo nastavitveni
čarovnik, ki nas po ponovnem zagonu sistema vodi skozi konfiguracijo delovnih mest.
Na monitorju delovnega mesta se prikaţe okno z gumbom OK, na katerega pritisnemo s tipko
tipkovnice in nato še s klikom miške. V primeru, da sta tipkovnica in miška priključeni na
USB razdelilnik, se delovnemu mestu dodeli celoten razdelilnik in s tem so tudi vse naprave
priključene nanj.
Konfiguracijska aplikacija omogoča tudi kasnejše popravke oziroma ročno
nastavitev delovnih mest. Tako kot pri Aster se tudi tu soočamo s problemom identifikacije
vhodnih naprav. V pomoč nam je preizkus aktivne naprave, a kljub temu smo lahko še vedno
v dilemi, za katero izmed enakih vhodnih naprav gre.Pri menjavi miške in tipkovnice traja
tudi več kot 40 sekund, da se naprava pojavi na delovnem mestu. Občasno se po menjavi
miške zgodi, da ta ne deluje več ali pa deluje nezanesljivo in počasi. Novo vstavljen USB
ključek se pojavi na vseh delovnih mestih, kar je nedopustno za uporabo pri pouku.
38
Slika 4.9: Konfiguracija delovne postaje
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
4.5.2.2 Delovanje večsedežnega sistema
Razen opisanih pomanjkljivosti in teţav deluje sistem stabilno in učinkovito s tekočim
delovanjem videa in ostalih aplikacij. Zanimivo je, da kljub podprtemu vmesniku Aero ta na
testni strojni opremi ni deloval. Poleg moţnosti nastavitve samodejne prijave uporabnikov
ponuja BeTwin tudi moţnost izmenjave sporočil med uporabniki sistema.
Slika 4.10: Pošiljanje sporočil med uporabniki
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
39
4.5.3
SoftExpand 2011
SoftExpand je aplikacija za večsedeţno konfiguracijo osebnih računalnikov z operacijskim
sistemom Microsoft Windows podjetja MiniFrame. Aplikacija je na voljo v dveh različicah:
SoftExpand 20011 Duo za domačo rabo in s podporo dvema delovnima mestoma,
SoftExpand 2011 za poslovno rabo s podporo do 16 delovnih mest.
Program za delovanje potrebuje nameščen operacijski sistem Windows 7 ali Windows Server
2008. Za računalnike z nameščenimi Windows XP in Windows server 2003 pa lahko
uporabimo za poslovno rabo SoftExpand Express v konfiguraciji z do osmimi delovnimi
mesti in SoftExpand Home za domačo konfiguracijo z dvema delovnima mestoma.
Minimalne strojne zahteve računalnika za dve delovni mesti:
dvojedrni mikroprocesor,
vsaj 2 GB RAM pomnilnika,
vgrajena grafična kartica z dvema izhodoma.
Za konfiguracijo z več delovnimi mesti je potrebno upoštevati splošno priporočilo ene niti
procesorja na delovno mesto za nezahtevno delo in enega jedra procesorja za zahtevnejše
delo. Za igranje igric in uporabo zahtevnih grafičnih aplikacij je priporočljivo dodeliti
delovnemu mestu namensko grafično kartico, s katero pridobi to tudi podporo za Aero, ki pri
souporabi grafične kartice ni moţen. Priporočena količina delovnega pomnilnika za eno
delovno mesto se giblje od 1 GB za nezahtevna opravila do 3 GB za uporabo zahtevnih
aplikacij.
4.5.3.1 Namestitev in konfiguracija
Aplikacijo namestimo na računalnik z nameščenimi Windows in nastavljenim razširjenim
namizjem ter priklopljenimi USB perifernimi napravami.
Namestitev je enostavna in
neproblematična. Po namestitvi in ponovnem zagonu sistema se na monitorjih pokaţejo
identifikacijska sporočila z navodilom za dodelitvijo miške in tipkovnice posameznemu
delovnemu mestu. Konfiguracijo dokončamo z uporabo upravljalnega programa Cluster
40
Manager, s katerim dodelimo delovnim mestom preostale periferne enote, nastavimo
samodejne prijave in samodejni zagon aplikacij ob prijavi na delovno mesto ter zaţenemo
oziroma zaustavimo posamezno delovno mesto.
Slika 4.11: Aplikacija Cluster Manager za upravljanje delovne postaje
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
4.5.3.2 Delovanje večsedežnega sistema
Med delovanjem sistema nismo naleteli na teţave. Sistem je deloval tekoče in stabilno, le
podpora za Aero zaradi uporabe obeh video izhodov grafične kartice ni delovala. Pri menjavi
USB mišk in tipkovnic med delovnimi mesti ni bilo teţav, dobro pa je poskrbljeno tudi za
izolacijo priklopljenih USB naprav.
4.5.4
Microsoft MultiPoint Server 2012
MultiPoint 2012 je Microsoftova rešitev problema opremljanja in vzdrţevanja računalniških
učilnic
in
laboratorijev
v
šolah.
Osnovna
lastnost
MultiPoint
streţnika je njegova
prilagojenost šolskim potrebam, ki se kaţe od namestitve in upravljanja za katera zadošča ţe
osnovno poznavanje administrativnih opravil operacijskega sistema Windows, pa vse do
41
podpore pri izvajanju pouka. Seveda lahko MultiPoint Server s pridom uporabijo tudi manjša
podjetja.
Tehnično gledano gre za Windows 2012 server, ki so mu dodali funkcionalnost večsedeţne
delovne postaje in enostavno enostreţniško implementacijo VDI. Slednje loči streţnik od
ostalih, veliko draţjih VDI rešitev, ki za svoje delovanje potrebujejo zapleteno streţniško
strukturo. Zaradi moţnosti centraliziranega upravljanja več streţnikov je moţno uporabiti
večtočkovni streţnik tudi v manjših in srednje velikih podjetjih.
MultiPoint Server je na voljo v standardni različici s podporo desetim delovnim mestom in
premium različici s podporo dvajsetim delovnim mestom, moţno prijavo v domeno in
uporabo Hyper–V virtualiziranih delovnih mest.
4.5.4.1 Strojne zahteve
Strojne zahteve računalnika, na katerem bo tekel večtočkovni streţnik, so odvisne od namena
uporabe in od števila delovnih mest. Najmanjše priporočene strojne zahteve prikazuje tabela
4.1.
Tabela 4.1: Priporočene minimalne strojne zahteve
Namen uporabe
Nezahtevna uporaba:
urejanje besedil,
brskanje po spletu
Mešana uporaba:
urejanje besedil,
brskanje po spletu in
občasna uporaba
videa nekaterih
uporabnikov
Zahtevna uporaba:
pogosta uporaba
videa vseh
uporabnikov sočasno
in uporaba zahtevnih
grafičnih aplikacij
Število delovnih mest
7—10
11—14
CPE:
CPE:
4 jedra
4 jedra
RAM: 6 GB
RAM: 8 GB
4
CPE:
2 jedri
RAM: 2 GB
5—6
CPE:
2 jedri
RAM: 4 GB
CPE:
2 jedri
RAM: 2 GB
CPE:
2 jedri
RAM: 4 GB
CPE:
4 jedra
RAM: 6 GB
CPE:
4 MT jedra ali
6 jeder
RAM: 8 GB
CPE:
2 jedri
RAM: 2 GB
CPE:
4 jedra
RAM: 4 GB
CPE:
4 MT jedra ali
6 jeder
RAM: 6 GB
CPE:
4 MT jedra ali
6 jeder
RAM: 8 GB
Vir: Microsoft (2012, str. 22)
42
15—20
CPE:
4 MT jedra ali 6
jeder
RAM: 8 GB
CPE:
4 MT jedra ali 6
jeder
RAM: 8 GB
CPE:
4 MT jedra ali 8
jeder
RAM: 8 GB
Uporaba tankih
odjemalcev s
podporo za
RemoteFX.
4.5.4.2 Izbira odjemalcev
Za razliko od prej opisanih enostavnih večsedeţnih rešitev podpira MultiPoint streţnik več
načinov povezave delovnega mesta s streţnikom. Glede na vrsto povezave delimo delovna
mesta na:
delovna mesta z neposredno povezano video povezavo,
delovna mesta z uporabo USB in USB preko ethernet ničnih odjemalcev,
delovna mesta povezana z LAN povezavo in uporabo RDP tankih odjemalcev.
Tabela 4.2: Primerjava vrst povezav delovnega mesta s streţnikom
Neposredna povezava
Video zmogljivost
Fizične omejitve
Dovoljeno število postaj
Omejitve licenc:
Windows
MultiPoint Server
2012 Premium:
največ 20 delovnih
mest.
Windows
MultiPoint Server
2012 Standard:
največ 10 delovnih
mest.
Deljen zaslon
MultiPoint Manager
station status perifernih
enot, konfiguracija
samodejne prijave,
preimenovanje
delovnega mesta.
Dostop do zagonskega
menija streţnika
Priporočeno za
najboljšo video
zmogljivost.
Omejitev dolţine video
in USB kabla
(največja priporočena
dolţina: 15 metrov).
Omejeno s številom
PCIe razširitvenih reţ
matične plošče in
številom video izhodov
uporabljenih grafičnih
kartic.
Uporaba USB
ničnih odjemalcev
Omejitev dolţine
USB kabla (največja
priporočena dolţina z
vmesnimi razdelilci:
15 metrov).
Moţna omejitev
števila USB ničnih
odjemalcev
proizvajalca
odjemalca.
Uporaba mreţnih
RDP odjemalcev
Priporočena uporaba
odjemalcev s podporo
RemoteFX.
Omejitev z
dostopnostjo LAN
omreţja.
Omejeno s številom
mreţnih vtičnic.
Da
Da
Ne
Da
Da
Ne
Da
Ne
Ne
Vir: Microsoft (2012, str. 12)
Za zahtevno večpredstavnostno delo je najbolje uporabiti neposredno povezana delovna mesta
in delovna mesta z uporabo mreţnih tankih odjemalcev s podporo RemoteFX. Uporaba
RemoteFX razbremeni CPE s tem, da omogoča obdelavo videa z uporabo vgrajenih grafičnih
43
kartic. RemoteFX je moţno uporabiti tako v sejnem načinu kot tudi v načinu virtualizacije
namizij z uporabo Hiper–V in vGPU. Pri virtualizaciji namizja je potrebno zagotoviti podporo
vGPU z uporabo sodobnejših grafičnih kartic s podprtima DirectX 11 in WDDM 1.2.
4.5.4.3 Namestitev in konfiguracija
Namestitev MultiPoint streţnika je enostavna, zaplete se lahko le pri namestitvi gonilnikov
grafičnih vmesnikov in ostale strojne opreme. Po uspešni namestitvi gonilnikov se na
neposredno povezanih delovnih mestih pojavijo pozivi za pritisk ustrezne tipke tipkovnice, s
katerim dodelimo tipkovnico in s tem tudi USB razdelilec posameznemu zaslonu oziroma
delovnemu mestu. Z dodelitvijo USB razdelilca delovnemu mestu smo le–temu dodelili tudi
vse USB periferne naprave, ki se priključijo nanj. Za uporabo ničnih in tankih odjemalcev je
potrebno v konzolnem načinu namestiti gonilnike odjemalcev in določiti odjemalce v
MultiPoint Managerju.
Sledi namestitev slovenskega uporabniškega vmesnika in ustvarjanje lokalnih uporabniških
računov ali povezava v Windows domeno, v kolikor je ta na voljo. Uporabniški računi se
delijo na tri skupine:
skupina standardnih računov z omejenimi pravicami, med katere spadajo uporabniški
računi delovnih mest oziroma računi učencev;
skupina računov MultiPoint armaturne plošče (Dashboard user), ki je v prvi vrsti
namenjena učiteljem, saj nudi nadzor nad delovnimi mesti;
skrbniška skupina računov, namenjena skrbniku sistema.
V nadaljevanju namestimo še uporabniško programsko opremo.
4.5.4.4 Upravljanje MultiPoint strežnika
Za upravljanje in nadzor nad sistemom sta na voljo dve aplikaciji:
aplikacija MultiPoint DashBoard je namenjena za učiteljevemu nadzoru poteka pouka,
44
aplikacija MultiPoint Manager je namenjena administratorju sistema za sistemska
opravila, vezana na konfiguracijo delovnih mest.
4.5.4.5 MultiPoint DashBoard
Program je narejen tako, da karseda olajša delo učitelja in podpre izvajanje učnega procesa.
Moţnosti, ki jih ponuja MultiPoint DashBoard:
prikaz zaslona delovnih mest v realnem času z uporabo ţivih sličic,
blokada delovnega mesta z namenom preusmeritve pozornosti učencev na drugo
aktivnost,
prevzem nadzora nad delovnim mestom z namenom demonstracije in nudenja pomoči
učencu,
zagon in zaustavitev aplikacij na izbranem delovnem mestu ali na vseh delovnih
mestih,
projekcija vsebine zaslona enega delovnega mesta na zaslone ostalih delovnih mest –
projekcija ni primerna za predvajanje video vsebin,
omejitev spletnega brskanja,
klepet z učencem.
Z namestitvijo aplikacije MultiPoint Connector na običajne osebne računalnike v učilnici
lahko nadziramo tudi delovna mesta na teh računalnikih.
Opisane lastnosti sistema predstavljajo očitne prednosti uporabe MultiPoint streţnika v učnem
procesu.
4.5.4.6 MultiPoint Manager
MultiPoint Manager je enostavna aplikacija za upravljanje sistema, ki je namenjena
administratorjem
z
osnovnim
znanjem
upravljanja
Windows
operacijskega
sistema.
Aplikacija omogoča centralno upravljanje streţnikov. Administrator sistema lahko nastavlja
nastavitve streţnika, zaganja in ustavlja streţnike ter nastavi zaščito diska. Zaščita diska je
45
zelo pomembna pri javni uporabi računalnika, saj z njeno uporabo zaščitimo sistem pred
nezaţelenimi spremembami in okuţbami z virusi. Sistem se tako ob vsakem ponovnem
zagonu postavi v delujoče stanje, to je stanje ob vklopu zaščite diska. Z vključitvijo
MultiPoint streţnikov učilnice so učitelju na njegovi armaturni plošči dostopna vsa delovna
mesta učilnice na enem mestu.
Poleg opisanih funkcij aplikacija omogoča še:
pregled
nad
delovnimi mesti,
stanje povezave,
informacije o manjkajočih ali
nedelujočih perifernih napravah,
upravljanje z uporabniškimi računi,
upravljanje VDI.
4.5.4.7 VDI z uporabo MultiPoint Server 2012
Z uporabo streţnika je moţno ustvariti enostavno enostreţniško VDI konfiguracijo, ki nam
omogoča uporabo namiznih operacijskih sistemov Windows 7 ali Windows 8 Enterprise na
delovnih
mestih.
Na
ta način lahko
odpravimo
potencialne nezdruţljivosti določene
programske opreme, ki ne deluje v 64 bitnem streţniškem operacijskem sistemu. Dobra
lastnost MultiPoint VDI je enostavnost rešitve, ki pa je zaradi omejitve na en streţnik tudi
njena slabost. Ne glede na enostavnost rešitve je potrebno upoštevati povečane zahteve po
strojni opremi in temu prilagoditi strojne zmogljivosti streţnika. Tako je priporočljivo
ustrezno povečati delovni pomnilnik in uporabiti hitre SSD diskovne pogone.
46
Slika 4.12: Običajna zgradba VDI
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
Slika 4.13: VDI z uporabo MultiPoint streţnika
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
47
Virtualna namizja temeljijo na uporabi predloge namizja, ki predstavlja osnovo za kloniranje
virtualnih računalnikov, v katerih nato tečejo virtualna namizja. Za predlogo lahko uporabimo
Windows7 ali Windows 8 Enterprise namestitveni DVD ali ISO sliko. Po uspešni namestitvi
predloge le–te nato prilagodimo z novimi nastavitvami in posodobitvami ter z novo
nameščeno uporabniško programsko opremo. Sledi zagon procesa za ustvarjanje virtualnih
namizij (Create virtual desktops), ki ustvari virtualno namizje za vsako delovno mesto
večtočkovnega streţnika. S ponovnim kreiranjem virtualnih namizij so spremembe prisotne
tudi v virtualnih namizjih, ki temeljijo na spremenjeni predlogi. Omenjen postopek poenostavi
administracijo virtualnih namizij.
Konfiguracija in izdelava predloge:
pred pričetkom v MultiPoint Manager omogočimo podporo virtualizaciji namizja, ki
ni bila omogočena zaradi povečane obremenitve sistema, ki ga povzroča podpora
virtualizaciji;
izdelamo predlogo virtualnega računalnika.
Prilagoditev predloge:
v konzolnem načinu zaustavimo virtualna namizja;
v MultiPoint Managerju označimo predlogo in izberemo Customize virtual dektop
template;
ustvarimo spremembe predloge in zaključimo postopek prilagoditve, pri katerem se
izvede Sysprep;
ponovno ustvarimo virtualna namizja.
4.5.4.8 Delovanje večsedežnega sistema
Pri uporabi MultiPoint streţnika so prišle do izraza dobro premišljene rešitve, ki pripomorejo
k učinkovitejši uporabi in podpori izvajanja pouka kot tudi enostavni namestitvi in
vzdrţevanju.
Med delovanjem sistema nismo naleteli na teţave, sistem je deloval tekoče in stabilno. Tudi
pri menjavi USB mišk in tipkovnic med delovnimi mesti ni bilo teţav, saj je bilo dobro
poskrbljeno za izolacijo priklopljenih USB naprav. Vsakemu delovnemu mestu smo lahko
48
nastavili IP številko in samodejno prijavo, ki omogoča mreţno povezavo med posameznimi
delovnimi mesti znotraj večsedeţne delovne postaje.
4.5.5
Večsedežna delovna postaja na osnovi namizne virtualizacije
Leta 2010 smo ţeleli prenoviti računalniško učilnico, v kateri je potekal pouk računalništva in
informatike strokovne gimnazije in pouk nekaterih strokovnih modulov tehnika računalništva.
Zaradi specifičnih zahtev pouka smo ţeleli ločena delovna mesta, na katerih lahko poganjamo
različne operacijske sisteme.
Poleg omenjenega smo ţeleli še:
da ima vsako delovno mesto moţnost uporabe lastnega IP naslova,
podporo za več predstavitvene aplikacije,
enostavnost rešitve,
čim niţje stroške implementacije.
Testirali smo rešitve na osnovi naslednjih aplikacij
Microsoft MultiPoint Server 2010,
BeTwin 1.13,
Ibik Aster 2.5.
Pri testiranju omenjenih aplikacij je bila največja omejitev prav podpora različnim
operacijskim sistemom na delovnem mestu in delitev USB naprav med delovnimi mesti, zato
smo se odločili razviti lastno rešitev, ki bi zadovoljila vse zahteve, imela nizko ceno in bila
hkrati tudi dovolj enostavna za vzdrţevanje.
Kljub nerodni ročni konfiguraciji sistema in pomanjkljivim krmiljenjem delovnih mest smo
bili z razvito aplikacijo zadovoljni, saj je sistem deloval hitro in stabilno.
Ker komercialne rešitve še vedno nimajo dobre podpore za izvajanje različnih operacijskih
sistemov na delovnih mestih večsedeţne delovne postaje, smo se odločili za nadgradnjo
rešitve z razvojem nove krmilne aplikacije in aplikacije za enostavnejšo konfiguracijo sistema
ter za posodobitev namizne virtualizacijske aplikacije VirtualBox.
49
4.5.5.1 Opis šolske rešitve
Če na enem računalniku poţenemo več virtualnih strojev in nanje poveţemo periferne
naprave, dobimo dodatna neodvisna delovna mesta. V ta namen smo uporabili znani namizni
virtualizacijski platformi VMware Workstation in VirtualBox ter z njima poskušali napraviti
omenjeno konfiguracijo namiznega računalnika z več lokalnimi delovnimi mesti.
4.5.5.2 Primerjava VMware workstation in VirtualBox
Pri uporabi virtualizacijskih aplikacij se izkaţe za enostavnejšo VMware Workstation.
Aplikacija ima lep in pregleden uporabniški vmesnik z enostavnim čarovnikom za ustvarjanje
novih virtualnih strojev. VMware podpira tudi moţnost enostavnega nameščanja znanih
operacijskih sistemov, kar nam dodatno zmanjša potrebne namestitvene korake.
Grafični vmesnik VirtualBox je tradicionalnejšega izgleda in pri kreiranju novih virtualnih
strojev ni tako prijazen. Nameščanje novega operacijskega sistema ni poenostavljeno in
zahteva vse namestitvene korake. VirtualBox pa ima precej močnejšo podporo upravljanja iz
ukazne vrstice in se s svojimi lastnostmi VirtualBox tako bolj pribliţa klasičnim streţniškim
aplikacijam.
Poleg razlike v uporabi aplikacij nas je zanimala tudi hitrost delovanja virtualiziranih
računalnikov. Za testiranje zmogljivosti smo izbrali Performance Test 8.0 (Passmark, 30. junij
2013), s katerim smo ţeleli preveriti zmogljivost gostitelja in zmogljivosti virtualnih strojev
VMware Workstation in VirtualBox. Izvedli smo naslednje teste:
CPU Mark, s katerim smo preverili zmogljivost centralno procesne enote,
2D Graphics Mark za določitev 2D grafične zmogljivosti,
3D Graphics Mark za določitev 3D grafične zmogljivosti,
Memory Mark za določitev hitrosti delovanja delovnega pomnilnika,
Disk Mark za določitev zmogljivosti trdega diska.
50
Konfiguracija gostitelja:
centralna procesna enota: Intel Core 3 [email protected] GHz,
količina delovnega pomnilnika: 8 GB,
kapaciteta trdega diska: 1 TB,
operacijski sistem: dualboot Ubuntu 10.04 in Windows 7.
Konfiguracija gosta 1:
virtualizacija: VMWare Workstation 9.0,
centralna procesna enota: dodeljena štiri jedra procesorja,
količina delovnega pomnilnika: 1 GB,
kapaciteta trdega diska: 10 GB,
operacijski sistem: MS Windows 7 z nameščenimi ustreznimi dodatki (gonilniki).
Konfiguracija gosta 2:
virtualizacija: Virtual Box 4.2.6,
centralna procesna enota: dodeljena štiri jedra procesorja,
količina delovnega pomnilnika: 1 GB,
kapaciteta trdega diska: 10 GB,
operacijski sistem: MS Windows 7 z nameščenimi ustreznimi dodatki (gonilniki).
Iz rezultatov je razvidno, da se najbolje obnese virtualizacija namizja na računalniku z
nameščenimi Windows 7, kjer se zmogljivosti gostujočega sistema zmanjšajo povprečno le za
13 %. V primeru uporabe Linuxa kot gostitelja pa se zmogljivost gostujočih Windows 7
zmanjša v povprečju za 26 %. Razliko povzroči predvsem na račun grafika, ki je pri uporabi
Linuxa počasnejša.
51
Slika 4.14: Rezultati zmogljivostnega testa Passmark Performance Test 8.01
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
Za boljšo rešitev se je tako izkazala uporaba VMware Workstation s hitrejšim delovanjem
virtualnih računalnikov, a smo omenjeno virtualizacijsko aplikacijo zaradi licenčnih pogojev
in teţav pri samodejnih priklopih USB HID naprav opustili.
V nadaljevanju smo za implementacijo večsedeţnega računalnika uporabili VirtualBox, ki
nima licenčnih omejitev za uporabo v izobraţevalne namene.
Za sistem gostitelja smo izbrali Ubuntu Linux 10.04 LTS, ki zagotavlja stabilno platformo
brez potrebe po dodatni licenci gostitelja. Pojavila se je teţava, saj VirtualBox nima podpore
za samodejni priklop neregistriranih USB naprav na ustrezen virtualni računalnik oziroma
1
Več doseţenih točk pomeni boljši rezultat.
52
delovno mesto in je bilo tako potrebno izdelati krmilni program, ki skrbi za samodejni priklop
USB–naprav in za usklajeno delovanje celotnega sistema.
4.5.5.3 Oracle VM VirtualBox
Oracle VM VirtualBox je večplatformna aplikacija za virtualizacijo operacijskih sistemov
pisanih za 32 in 64 bitne procesorje podjetij Intel in AMD. Aplikacija je tip hipervizorja 2, ki
uporablja programsko polno virtualizacijo in strojno podprto virtualizacijo. VirtualBox deluje
na gostiteljskih sistemih MS Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Mac OS
X, Linux, Solaris in OpenSolaris. Kot gostujoči sistemi so podprte verzije MS Windows,
Linux, BSD, OS/2, Solaris, Mac OS X, Android in ostali. (Jeff in drugi, 2010)
Virtualizacijska programska oprema je v osnovi odprtokodne narave zaščitena z GPL2
licenco,
a
z
zaprtokodnim
razširitvenim
paketom,
ki
aplikaciji
doda
manjkajoče
funkcionalnosti, kot sta podpora za oddaljen dostop z RDP in podpora za USB 2.0. PUEL
licenca, pod katero je izdana razširitev, omejuje brezplačno uporabo le na osebno rabo, rabo v
izobraţevalne namene in za preizkušanje aplikacije.
VirtualBox odlikujejo dobra zmogljivost, preprostost, nezahtevnost pri sistemskih virih,
razširljivost in odprtost.
4.5.5.3.1 Strojne zahteve
VirtualBox potrebuje za svoje delovanje:
ustrezno zmogljiv osebni računalnik z Intel ali AMD procesorjem. V praksi lahko
zadostujejo ţe cenejši računalniki, seveda pa je vse odvisno od namena uporabe
virtualizacije;
dovolj velik delovni pomnilnik za delovanje gostiteljskega operacijskega sistema,
povečan za pomnilnik, ki ga potrebujejo gostujoči virtualni računalniki;
dovolj prostora na trdem disku za datoteke gostitelja in za datoteke virtualnih
računalnikov. Slednje so lahko velikosti nekaj deset GB, saj predstavljajo virtualne
53
diskovne pogone virtualnih računalnikov na katerih so nameščeni gostujoči operacijski
sistemi z vso nameščeno programsko opremo;
podprt gostiteljski operacijski sistem (Windows XP in novejše različice, Linux, Mac
OS X, Solaris);
podprt gostujoči operacijski sistem.
Spisek sistemov je dosegljiv na naslovu
https://www.virtualbox.org/wiki/Guest_OSes.
4.5.5.3.2 Ustvarjanje virtualnega stroja in namestitev gostujočega operacijskega sistema
Po uspešni namestitvi VirtualBox je potrebno namestiti še datoteko razširitvenega paketa za
podporo USB 2.0 in RDP protokolu. Omenjen paket je za domačo in uporabo v izobraţevalne
namene brezplačen.
Sledi ustvarjanje virtualnega stroja s privzetimi nastavitvami za izbran operacijski sistem
(Romero, 2010):
poţenemo čarovnika, ki nas vodi skozi postopek kreiranja virtualnega računalnika;
virtualnemu računalniku določimo ime, količino delovnega pomnilnika, velikost in tip
virtualnega pogona, vrsto in verzijo operacijskega sistema, ki ga bomo namestili v
virtualni računalnik;
omogočimo podporo za USB 2.0 in podporo za pospeševanje grafičnega vmesnika;
virtualnemu stroju dodelimo število enot CPE in omejimo čas emulacije virtualne CPE
(execution cap). V praksi dodelimo eno jedro CPE na en virtualni stroj;
če ţelimo, da ima vsako delovno mesto svoj zunanji IP naslov, nastavimo most z
ustreznim mreţnim vmesnikom gostitelja.
Za uporabo virtualnega stroja v večuporabniškem okolju večsedeţnega računalnika so
potrebne še naslednje nastavitve:
izklopiti je potrebno deljeno odloţišče, da ne pride do nezaţelenega sodelovanja med
učenci;
izklopimo miniaturno orodno vrstico v celozaslonskem načinu delovanja.
54
Slika 4.15: Splošne nastavitve
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
Slika 4.16: Namestitev gonilnikov
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
55
4.5.5.3.3 Namestitev operacijskega sistema v virtualni stroj
Po zagonu virtualnega stroja je potrebno izbrati zagonski medij, na katerem se nahajajo
namestitvene datoteke izbranega operacijskega sistema. Zagon lahko poteka z uporabo
fizičnega medija, vstavljenega v optično enoto gostitelja, ali pa z uporabo ISO slike
zagonskega medija.
Po uspešni namestitvi operacijskega sistema je potrebno namestiti še dodatke za gostujoči
sistem, da omogočimo strojno pospešeno grafiko in podporo za USB 2.0. Sledi namestitev
uporabniške programske opreme in izdelava klonov virtualnih računalnikov za vsako delovno
mesto. Uporaba kolonov poenostavi administracijo in optimizira delovanje sistema zaradi
skupnega sistemskega predpomnilnika gostitelja.
4.5.5.4 Programska oprema
Za osnovo oziroma za gostiteljski operacijski sistem sem uporabil Ubuntu distribucijo Linux
operacijskega sistema. Linux sem izbral zaradi stabilnosti delovanja in velike fleksibilnosti
oziroma moţnosti prilagoditve sistema specifičnim potrebam. Odprtokodna narava sistema
tudi zniţuje stroške,
saj odpadejo
stroški,
povezani z nakupom ustreznega števila
komercialnih licenc.
Na delovno postajo namestimo Ubuntu po običajnem postopku, ki je opisan na uradni strani
www.ubuntu.com.
4.5.5.5 Krmilni program
Za delovanje večsedeţnega računalnika potrebujemo še krmilni program, s katerim uskladimo
delovanje gostitelja z virtualnimi računalniki in upravljamo virtualne računalnike. Prva verzija
krmilnega programa je bila zasnovana na mešanici sistemskih skript in servisa napisanega v
programskem jeziku Java.
Kljub temu, da je sistem deloval stabilno, sem napisal novo programsko opremo, ki ima:
56
izboljšane moţnosti krmiljenja delovne postaje z uporabo kontrolnega USB ključka,
omogoča konfiguracijo ter krmiljenje sistema z uporabo spletnega vmesnika.
Zaradi poenostavitve razvoja sem ţelel uporabiti isti programski jezik tako za streţnik kot tudi
za odjemalec. Pri tem sem naletel na oviro, saj je v sodobnih brskalnikih podprt le programski
jezik JavaScript. Izjema je nov programski jezik Dart, ki uporablja svoj virtualni stroj. V času
razvoja je Dart neposredno podprt le v razvojni različici brskalnika Google Chromium,
kasneje pa bo jezik podprt tudi v brskalniku Google Chrome. Seveda imamo na voljo tudi
mnoţico bolj ali manj priljubljenih programskih jezikov, ki pa jih je potrebno prevesti v
JavaScript, ki tako postaja zbirni jezik svetovnega spleta. (altJS, 25.6.2013)
Zaradi Dartove sodobne zasnove, ki odpravlja pomanjkljivosti JavaScripta, sem se odločil, da
ga preizkusim in napišem programsko kodo v tem novem Googlovem programskem jeziku.
4.5.5.6 Google Dart
Google Dart je razredni objektno usmerjen programski jezik za pisanje spletnih in streţniških
aplikacij.
Pri snovanju novega programskega jezika so si pri Googlu zadali naslednje cilje: (Walrath in
Ladd, 2012)
izdelati strukturiran,
a hkrati fleksibilen programski jezik primeren za spletno
programiranje,
enostavno učenje novega jezika,
hitro delovanje v vseh sodobnih brskalnikih in sodobnih napravah: od mobilnih do
streţnikov,
jezik, primeren za majhne in velike projekte.
Programski jezik tako podpira enostaven dostop do DOM po zgledu popularne knjiţnice
jQuery in vzporedno programiranje. Posebnost programskega jezika je uporaba opcijsko
deklariranih podatkovnih tipov, kar nam omogoča dodajanje deklaracij spremenljivk po
potrebi. Slednje postavi programski jezik za enakovrednega jezikom kot sta Java in C# kot
tudi skriptnemu jeziku JavaScript. (Buckett, 2013)
57
4.5.5.7 Opis delovanja
Ob zagonu operacijskega sistema se zaţene tudi krmilni program (Priloga 1), ki najprej
prebere nastavitve, shranjene v datoteki config.ini, nato pa zaţene virtualne računalnike. Sledi
priključitev USB naprav na ustrezen virtualni računalnik. Ker se pri priklopu USB naprave
upošteva njena pot, se na posamezen virtualni računalnik in s tem na delovno mesto
priključijo le naprave, ki so priključene na ustrezna vrata. Skeniranje stanja USB vodila se
izvaja v časovnih intervalih, ki so določeni s parametrom scanTime.
Posamezna delovna mesta lahko neposredno upravljamo z uporabo registriranega kontrolnega
USB ključka. Z njegovim priklopom na delovno mesto lahko:
zaţenemo virtualni računalnik na delovnem mestu, če je ta zaustavljen;
resetiramo delujoč virtualni računalnik;
ugasnemo virtualni računalnik, če je kontrolni ključ po resetu še vedno prisoten.
Krmilna aplikacija skrbi tudi za izklop delovne postaje, saj je uporaba gumba na ohišju
delovne postaje za zaustavitev sistema onemogočena. Delovna postaja se lahko zaustavi in
izklopi le po zaustavitvi vseh delovnih mest. Čas je določen s parametrom idleOffTime. Da
preprečimo delovanje računalnikov v računalniški učilnici izven predvidenega časa pouka, se
lahko delovna postaja samodejno zaustavi tudi ob času, ki je določen s parametrom turnOffAt.
Slednje je potrebno v primeru, če uporabnik pozabi izklopiti delovno mesto, saj bi delovanje
delovne postaje predstavljalo nepotreben strošek in dodatno ekološko obremenitev.
58
Slika 4.17: Diagram poteka krmilne aplikacije
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
59
4.5.5.8 Konfiguriranje delovne postaje
Pri konfiguriranju delovne postaje je potrebno posameznemu delovnemu mestu določiti USB
vrata, na katerih se nahaja USB razdelilnik s priključenimi perifernimi napravami. Zaradi
laţje konfiguracije sem napisal aplikacijo za konfiguracijo delovne postaje. Konfiguracija
poteka kar z uporabo spletnega brskalnika, saj gre za spletno aplikacijo, povezano s
streţniškim servisom. Tako spletni kot tudi streţniški del aplikacije je napisan v programskem
jeziku Dart, komunikacija pa poteka z uporabo XMLHttpRequest API in JSON.
Aplikacija omogoča pregled stanja, vpis globalnih nastavitev ter nastavitev za posamezno
delovno mesto. Zaradi enostavne uporabe bom na kratko opisal le postopka skeniranja USB
naprav.
Slika 4.18: Spletni vmesnik konfiguracije
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
Za registracijo kontrolnega USB ključka iz menija izberemo Globalne nastavitve, vstavimo
ključek v poljubna USB vrata delovne postaje in kliknemo na gumb Scan USB. Za
registracijo in vpis enoznačne USB poti za izbrano delovno mesto iz menija izberemo
Konfiguracija delovnega mesta, izberemo delovno mesto, vstavimo USB napravo v izbran
USB HUB in kliknemo na gumb Scan USB.Konfiguracijska datoteka
60
Konfiguracija delovne postaje je shranjena v konfiguracijski datoteki vmssd.ini, ki se nahaja v
mapi vmss. Uporabljen je windows ini zapis z uporabo sekcij in ključev (Priloga 2). Osnovna
sekcija je global, kjer so definirani splošni parametri delovanja delovne postaje. Globalni
sekciji sledijo posamezne sekcije delovnih mest. Vsako delovno mesto ima svojo sekcijo s
pripadajočimi ključi, ime sekcije delovnega mesta pa je sestavljeno iz imena seat in
zaporedne številke delovnega mesta. Tako ima sekcija prvega delovnega mesta ime seat0,
sekcija drugega delovnega mesta seat1, tretjega seat2 in tako naprej. Vrstica, ki se začne s
podpičjem, predstavlja komentar in se pri branju preskoči. Ime sekcije zapišemo med oglate
oklepaje, ključ pa sestavljata ime in vrednost ključa, ločena z enačajem.
Opis uporabljenih sekcij in ključev sekcije:
Sekcija global:
o numberOfSeats vsebuje število delovnih mest postaje;
o scanTime ključ vsebuje čas skeniranja USB vrat podanega v minutah;
o idleOffTime določa čas izklopa delovne postaje po vseh zaustavljenih
delovnih mestih, podanega v minutah;
o turnOffAt določa čas izklopa sistema v formatu hh:mm;
o verbose način delovanja omogoča spremljanje delovanja v konzoli. Vrednost
1 vklopi zgovorni način, 0 pa izklopi omenjeni način delovanja;
o controlKey ključ vsebuje informacijo o serijski številki USB naprave, ki sluţi
za neposredno krmiljenje delovanja delovne postaje;
o comment ključ, kamor zapišemo morebiten komentar.
Sekcija seat:
o vmName določa ime virtualnega računalnika za delovno mesto;
o port vsebuje zapis poti USB naprav za samodejni priklop na delovno mesto;
o screen vsebuje številko zaslona, na katerem bo deloval virtualni računalnik;
Pri uporabi enotnega namizja (twin view) ima ključ vrednost t;
o comment ključ, kamor zapišemo morebiten komentar.
61
4.5.5.9 Lastnosti rešitve
Naša rešitev ima naslednje lastnosti:
do šest delovnih mest na en računalnik, oziroma eno mesto na eno jedro procesorja;
zdruţljivost z MS Windows, Linux in ostalimi sistemi, ki jih podpira VirtualBox;
hitra in odzivna grafika;
monitorji se priklopijo neposredno na računalnik;
vsak uporabnik dela na lastnem operacijskem sistemu (moţna je istočasna uporaba
različnih OS na posameznem delovnem mestu);
vsako delovno mesto ima lahko svoj IP in MAC naslov;
avtomatski priklop USB naprav na ustrezno delovno mesto.
4.5.5.10 Delovanje večsedežnega sistema
Sistem deluje stabilno in hitro, saj smo z uporabo povezanih klonov ustvarili sistem virtualnih
namizij, s katerim pospešimo nalaganje celotnega sistema in kasnejši zagon zahtevnejših
aplikacij ter zmanjšamo
zahteve po
diskovnem prostoru.
Začetni zagon posameznih
kloniranih virtualnih računalnikov smo zakasnili tako, da se prvi virtualni računalnik nalaga
neposredno iz trdega diska, ostala dva pa nato iz predpomnilnika.
Ker se običajno pri pouku na vseh delovnih mestih uporablja enaka programska oprema, pride
predpomnilnik močno do izraza tudi pri nalaganju zahtevnejših aplikacij. Aplikacije se zelo
hitro naloţijo, kar izboljša uporabniško izkušnjo.
Ob vsakem zagonu delovne postaje se izbrišejo stari kloni in iz predloge ustvarijo novi.
Slednje nam omogoča vedno brezhibno delujoč virtualni stroj in enako stanje delovnega
okolja na delovnem mestu po vsakem zagonu.
62
5
TEST ZMOGLJIVOSTI IN MERITEV PORABE ELEKTRIČNE
ENERGIJE VEČSEDEŢNIH REŠITEV
Pri izbiri rešitve nas poleg stabilnosti delovanja, enostavnosti vzdrţevanja in namestitve ter
konfiguracije sistema zanimata predvsem poraba električne energije in zmogljivost delovanja.
Porabo električne energije smo merili v prostem teku in pri obremenjenem sistemu, za
katerega smo uporabili test brskalnika Peacekeeper (Futuremark, 30. junij 2013) in test
zmogljivosti PassMark Performance Test 8.0, s katerim smo preverili hitrost delovanja grafike
in centralne procesne enote.
Pri meritvah porabe električne energije smo merili celotno porabo delovne postaje vključno s
perifernimi napravami, priključenimi na USB razdelilnike. Za meritve porabe smo uporabili
merilnik porabe električne energije COST CONTROL 3000 (Priloga 3).
5.1
Strojna oprema večsedeţnega računalnika
Testiranje smo izvedli na enaki strojni opremi, kot je uporabljena v obstoječi večsedeţni
učilnici.
Strojna konfiguracija delovne postaje:
procesor: AMD Phenom II X6 1055T,
osnovna plošča: Asus M4N75TD,
delovni pomnilnik: RAM Kingston 8 GB DDR3 1333,
trdi disk: Western Digital 1 TB 7200 SATA2 Green,
optična enota: DVD/RW Sony AD–7260S SATA,
grafična kartica: Saphire HD 5450 512 MB DDR3,
ohišje: LC Power ATX Midi 7010B 420 W.
63
Strojna konfiguracija je v času nakupa predstavljala najboljše razmerje med zmogljivostjo in
ceno. Računalnik ima štiri grafične izhode, kar nam omogoča konfiguracijo delovne postaje s
štirimi delovnimi mesti.
Zaradi razporeditve računalnikov v računalniški učilnici smo uporabili konfiguracijo delovne
postaje s tremi delovnimi mesti, za kar smo potrebovali še naslednjo opremo:
3 x USB HUB z lastnim napajanjem,
3 x USB miška,
3 x USB tipkovnica,
2 x VGA podaljšek dolţine 2 m,
1 x DVI/VGA vmesnik, ker imajo vsi monitorji le VGA vtičnico.
MultiPoint streţnik smo preizkusili z uporabo neposredno povezanih delovnih mest in
uporabo Atrust m320 ničnega odjemalca. Odjemalec je moţno priklopiti na delovno postajo z
USB ali LAN povezavo. Ker gre pri slednji za povezavo USB preko LAN, ga sistem
obravnava kot USB nični odjemalec. Priklop z LAN povezavo ima prednost pred USB
povezavo, saj nismo vezani na dolţino USB kabla in na relativno majhno hitrost USB 2.0.
Slika 5.1: Nični odjemalec Atrust Zero Client m320
Vir: Atrust (2013)
Atrust m320 je sodoben nični odjemalec s podporo v polni HD resoluciji in gigabitni mreţni
povezavi. Ostale pomembnejše tehnične lastnosti odjemalca:
Vtičnice:
o 1 x VGA z najvišjo ločljivostjo 1920x1080,
o 2 x USB za priklop tipkovnice in miške,
o 2 x USB tip A za priklop ostalih USB naprav,
o 1 x Gigabitni LAN ,
o 1 x vtičnica za slušalke,
64
o 1 x vtičnica za mikrofon,
o 1 x vtičnica za napajanje,
o 1 x varovalna reţa.
Napajanje:
o 100—240 VAC, 50—60 Hz
Poraba električne energije:
o ~3,6 W
Zaradi nepodprtega protokola RemoteFX procesiranje videa ne prevzame grafična kartica,
temveč se obremeni glavni procesor, tako da odjemalec ni primeren za delovna mesta, kjer se
uporabljajo večpredstavnostne aplikacije. Poleg omenjene omejitve odjemalec ni podpiral
uporabe USB/RS232C pretvornika, ki je ključen za pouk strokovnih predmetov.
5.2
Programska oprema
Na delovno postajo smo namestili Microsoft Windows 7 in programsko opremo za
večsedeţno delovanje, razen pri testu Microsoft MultiPoint Server 2012, ki temelji na
streţniškem operacijskem sistemu Windows Server 2012.
Nameščeni sistemski programski opremi smo dodali še ostalo programsko opremo za potrebe
pouka, saj smo ţeleli preveriti delovanje celotnega sistema, kot bo nameščen v učilnicah.
Konfiguracija delovnega mesta delovne postaje z lastno rešitvijo:
klon osnovnega virtualnega računalnika z nameščenimi Windows 7,
dodeljeno 2 GB delovnega pomnilnika,
dodeljeni dve procesorski jedri.
5.3
Rezultati meritev
Grafikon 5.1 prikazuje porabo električne energije za posamezno aplikacijo. Rezultati testiranj
kaţejo na izenačeno porabo električne energije. Največjo porabo ima aplikacija BeTwin, malo
manjšo pa aplikaciji SoftExpand in MultiPoint Server.
65
Grafikon 5.1: Poraba električne energije
0,2
0,18
0,16
Poraba v kWh
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
BeTwin
Aster
SoftExpand
MultiPoint 2012
Passmark
0,18
0,17
0,16
0,16
Prosti tek
0,1
0,09
0,08
0,08
Test brskalnika
0,16
0,15
0,14
0,14
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
Grafikon 5.2: Obremenitev procesorja
100%
Povprečna obremenitev CPE
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
BeTwin
Aster
SoftExpand
MultiPoint 2012
Passmark
88%
84%
78%
83%
Prosti tek
0,80%
0,40%
0,07%
0,08%
35%
29%
28%
77%
Test brskalnika
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
66
Tudi rezultati zmogljivosti, ki so prikazani na grafikonu 5.3, kaţejo na izenačenost
programskih rešitev. Najbolje sta se odrezali rešitvi z uporabo SoftExpand in MultiPoint
Server 2012.
Grafikon 5.3: Zmogljivostni test
4000
3500
3000
Dosežene toćke
(več je boljše)
2500
2000
1500
1000
500
0
BeTwin
Aster
SoftExpand
MultiPoint
2012
Passmark CPE
2170
2201
2314
2330
Passmark 2D
442
435
451
370
Passmark pomnilnik
820
797
806
812
Passmark disk
117
137
112
127
PeaceKeeper
3400
3550
3520
3505
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
Zaradi dobrega delovanja in prilagojenosti uporabe v izobraţevanju smo se odločili za
dodaten test MultiPoint Server 2012 na močnejši strojni opremi, za katero smo predpostavili,
da bo omogočala konfiguracijo delovne postaje z devetimi delovnimi mesti, s katerimi bi
lahko zadostili potrebam posamezne šolske delavnice, opremljene z računalniki.
Zaradi zahteve po uporabi grafičnih kartic z enakim grafičnim procesorjem nismo uporabili
grafičnega procesorja, vgrajenega v centralno procesno enoto Intel i7. Delovno postajo smo
tako konfigurirali s šestimi lokalno povezanimi delovnimi mesti in tremi delovnimi mesti z
uporabo treh obstoječih osebnih računalnikov z nameščenimi RDP odjemalci.
Rezultati preizkusa so prikazani na grafikonu 5.4.
67
Grafikon 5.4: Poraba električne energije delovne postaje z devetimi delovnimi mesti
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Poraba [kWh]
Prosti tek
Test brskalnika
Brskanje
Brskanje z videom
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
Pri testiranju brskanja spletnih video vsebin smo ugotovili, da uporaba različnih brskalnikov
in spletnih strani različno vpliva na obremenitev sistema. Za najoptimalnejšo izbiro brskalnika
se je izkazal Mozilla Firefox 22, ki je za 70 % manj obremenil procesor kot Internet Explorer
10. Najslabše se je odrezal Google Chrome, pri katerem je dekodiranje videa potekalo
izključno s pomočjo CPE, ki je bila tudi temu ustrezno obremenjena.
Previdnost pri izbiri velja tudi za medijske predvajalnike, med katerimi se najbolje obnese
uporaba Windows medijskega predvajalnika, ki za dekodiranje videa ne obremeni CPE.
Grafikon 5.5 prikazuje rezultate z uporabo brskalnika IE 10, pri katerem smo pri sočasnem
predvajanju spletnih video vsebin spletnega portala vimeo.com na devetih delovnih mestih na
zgornji meji obremenjenosti CPE.
Grafikon 5.5: Povprečna obremenitev CPE
120,00%
100,00%
80,00%
60,00%
40,00%
20,00%
0,00%
Prosti tek
Test brskalnika
Brskanje
Povprečna obremenitev CPE v odstotkih
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
68
Brskanje z
videom
Iz rezultatov testiranja lahko ugotovimo, da je uporaba Intel Core i7–3770K ustrezna za
implementacijo večsedeţne delovne postaje z devetimi delovnimi mesti.
Strojno konfiguracijo testnega računalnika smo uporabili za osnovo pri prenovi šolskih
delavnic, ki so bile opremljene s starimi računalniki s procesorjem Intel Pentium D.
6
6.1
ANALIZA PRIMERNOSTI REŠITEV
Primernost za uporabo v izobraţevalne namene
Pri primernosti za uporabo v izobraţevalne namene bomo izhajali iz dejstva, da se bodo
sistemi uporabljali pri procesu pouka in v učilnicah. Tako nas zanimajo predvsem naslednje
lastnosti:
robustnost in stabilnost delovanja;
podpora aplikacijam, ki se uporabljajo v učnem procesu;
podpora učitelju pri izvajanju pouka;
učinkovitost delovanja.
Pri robustnosti izvedbe smo upoštevali moţne teţave, ki bi nastale ob zamenjavi ali
navzkriţnem
priklopu
perifernih
enot
in
izklopu
ali
odklopu
monitorjev.
Zaradi
optimalnejšega delovanja in uporabe neposredno povezanih delovnih mest se lahko delovna
postaja nahaja v učilnici in je tako potencialno dostopna tudi učencem.
Razen Aster, ki ni podpiral samodejnega priklopa USB naprav, so vse ostale aplikacije
ustrezale potrebam pouka in namestitvi v sami učilnici. Teţave smo imeli tudi pri uporabi
USB/RS232C pretvornika, ki pri uporabi ničnega odjemalca MultiPoint streţnika ni deloval
pravilno.
69
Pri podpori izvajanju pouka se je najbolje odrezal MultiPoint streţnik, ki nudi učitelju z
aplikacijo DashBoard vrsto uporabnih funkcij.
6.2
Ekološka obremenitev okolja
Z vsemi aplikacijami lahko občutno zmanjšamo obremenitev okolja, saj potrebujemo za
opremljanje računalniške učilnice bistveno manj računalnikov. Največje zmanjšanje nam
omogoča MultiPoint Server 2012 pri katerem lahko z enim računalnikom nadomestimo do
dvajset osebnih računalnikov.
Če privzamemo, da je teţa šolskega računalnika 7 kg, dobimo zmanjšanja odpadkov, ki so
prikazana v tabeli 6.1.
Tabela 6.1: Zmanjšanje odpadkov
Aplikacija
BeTwin
Ibik Aster
SoftExpand
MultiPoint Server 2012
Največje število delovnih
mest
9
6
10
20
Lastna aplikacija
6
Moţno zmanjšanje
odpada [kg]
56
35
63
133 ali 129 z uporabo
ničnih odjemalcev
35
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
Pri MultiPoint streţniku smo upoštevali največ dvanajst lokalnih delovnih mest pri uporabi
šestih grafičnih kartic in osmih ničnih odjemalcev. Pri uporabi neposredno povezanih
delovnih mest smo teţo USB razdelilnikov zanemarili, medtem ko smo za posamezen nični
odjemalec upoštevali teţo 0,2 kg.
6.3
Poraba električne energije
Pri oceni porabe električne energije bomo upoštevali porabo pri testu brskalnika, saj
predstavlja brskalnik univerzalno aplikacijo, ki se uporablja pri učnem procesu. Za primerjavo
70
bomo vzeli testno postavitev s tremi delovnimi mesti in jo primerjali s tremi starejšimi
osebnimi računalniki s procesorjem Pentium D s porabo 0,12 kWh.
Tabela 6.2: Poraba električne energije
Aplikacija
BeTwin
Ibik Aster
SoftExpand
MultiPoint
Server 2012
Lastna
aplikacija
Poraba delovne
postaje [kWh]
Poraba na delovno
mesto [kWh]
Prihranek
energije [kWh]
Prihranek
energije [%]
0,16
0,15
0,14
0,053
0,05
0,046
0,2
0,21
0,22
55,8
58,3
61,6
0,14
0,046
0,22
61,6
0,16
0,053
0,2
55,8
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
Največji prihranek energije dobimo z uporabo aplikacije SoftExpand in MultiPoint streţnika.
Slabše rezultate dobimo z uporabo ostalih treh aplikacij.
Vidimo, da lahko z uporabo delovne postaje s tremi delovnimi mesti zmanjšamo porabo
električne energije za več kot 60 %. Z uporabo delovne postaje z več sedeţi s sodobnejšo
strojno opremo bi lahko porabo še dodatno zmanjšali. Z zmanjšanjem porabe električne
energije smo za enak deleţ zmanjšali tudi izpust toplogrednih plinov.
6.4
Zahtevnost implementacije
Pri zahtevnosti bomo podali subjektivno mnenje namestitve in vzdrţevanja večsedeţnega
sistema. Vsekakor je najzahtevnejša lastna večsedeţna rešitev, saj temelji na operacijskem
sistemu Linux in uporabi virtualizacije na odjemalcu. Priprava sistema je dokaj zahtevna in
zahteva dobro poznavanje operacijskega sistema Ubutnu. S posodobitvijo krmilne in
konfiguracijske aplikacije se je vzdrţevanje poenostavilo, vendar je še vedno potrebno dobro
poznati tudi VirtualBox.
Ostale aplikacije so nezahtevne za namestitev in konfiguracijo. Enako velja tudi za
vzdrţevanje postavljenega sistema, saj je dovolj ţe osnovno poznavanje vzdrţevanja
namiznega operacijskega sistema Windows.
71
7
IMPLEMENTACIJA EKOLOŠKE UČILNICE
V nadaljevanju si bomo pogledali rezultate ţe obnovljene računalniške učilnice, pri kateri smo
uporabili lastno aplikacijo z uporabo virtualizacije namizja na odjemalcu in prenove šolskih
delavnic, pri kateri bomo uporabili MultiPoint Server 2012.
7.1
Prenova računalniške učilnice
Računalniška učilnica ima tipično vrstno postavitev računalnikov s tremi delovnimi mesti v
vrsti. Pri prenovi smo uporabili šest računalnikov s tremi delovnimi mesti, s katerimi smo
nadomestili sedemnajst osebnih računalnikov.
Uporabljene strojne in programske opreme ne bomo opisali, saj je enaka testni konfiguraciji,
ki smo jo opisali v poglavju 5.1.
7.1.1
Rezultati prenove
Z rezultati prenovljene učilnice smo zelo zadovoljni. Računalniki delujejo zanesljivo, hitro in
varčno. Z uporabo virtualnih računalnikov smo poenostavili vzdrţevanje programske opreme,
saj namestimo novo programsko opremo le na primarni virtualni računalnik, ki ga nato s
kloniranjem prenesemo na ostale delovne postaje.
7.1.2
Zmanjšanje stroškov
Na račun večsedeţnih delovnih postaj smo zmanjšali stroške pri:
nakupu strojne opreme,
porabi električne energije,
72
vzdrţevanju.
Zaradi nespremenjenega števila potrebnih licenc prihranka pri programski opremi nismo
imeli.
7.1.3
Zmanjšanje stroškov pri nakupu strojne opreme
Z uporabo šestih večsedeţnih računalnikov namesto sedemnajstih osebnih računalnikov smo
zmanjšali stroške nakupa za 817,24 EUR ali za 23,27 % . Pri nakupu strojne opreme je
namreč potrebno upoštevati tudi dodatne stroške za VGA kable in USB razdelilnike. S
povečanjem števila delovnih mest na delovno postajo lahko stroške še dodatno zmanjšamo.
Tabela 7.1: Stroški prehoda na večsedeţne računalnike
Prenova z večsedeţnim računalnikom
Prenova z novimi osebnimi računalniki
Računalnik testne konfiguracije: 384,64 EUR
Računalnik: 203,13 EUR
Stroški za VGA kable:
Komponente:
10,8 EUR za dva kabla dolţine 2 m
Matična: plošča H61M–DGS
Uporabili bomo tudi obstoječi kabel monitorja, saj je
Procesor: Intel Celeron G1610
ta dovolj dolg.
Pomnilnik: 2x 2 GB DDR3
Trdi disk: WD 320 GB
Ohišje: LC 1410mi 200 W ATX
Sestavljen računalnik je poceni in varčen,
Strošek za DVI/VGA vmesnik: 4,9 EUR
saj potrebuje pri pisarniških opravilih le 30
Strošek za USB razdelilnike: 19,5 EUR za 3 kose
W električne energije.
Strošek za USB zvočne vmesnike: 23,6 EUR za 3
kose
Skupaj za tri delovna mesta: 443,44 EUR
Skupaj za tri računalnike: 609,39 EUR
Skupaj na delovno mesto: 147,81 EUR
Skupaj na delovno mesto: 203,13 EUR
Skupaj za učilnico s šestimi delovnimi postajami in
Skupaj za učilnico s
17 delovnimi mesti: 2635,97 EUR
17 delovnimi mesti: 3453,21 EUR
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
73
Tipkovnice, miške in monitorje pri izračunu nismo upoštevali, ker smo omenjeno periferno
opremo obdrţali. Prav tako nismo upoštevali stroškov licenc, saj smo uporabili obstoječe
licence.
7.1.4
Manjša poraba električne energije
Za ovrednotenje prihranka električne energije smo ţeleli izmeriti porabo električne energije
računalniške učilnice pred prenovo in po njej. V ta namen smo v razdelilno omaro učilnice
namestili števec porabe električne energije E–MU Light 3/65 ST in dnevno odčitavali porabo
za obdobje enega meseca.
Primerjavo razlike porabe med prenovljeno in prvotno učilnico prikazuje grafikon 7.1.
Grafikon 7.1: Poraba električne energije računalniške učilnice
200
180
Poraba [kWh]
160
140
120
100
pred prenovo
80
po prenovi
60
40
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Meritev
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
Iz grafikona je razvidno, da se je mesečna poraba zmanjšala iz 181 kWh na 79 kWh, kar
pomeni za 56 % manjšo porabo. Pomembno je poudariti, da je imela učilnica pred prenovo
uporabnih le štirinajst delovnih mest. V 180 dneh šolskega pouka s po 7 ur pouka dnevno in
pri polno zasedeni učilnici s sedemnajstimi delovnimi mesti zmanjšamo letno porabo za
1345,68 kWh in s tem prihranimo kar 208,58 EUR. Pri izračunu smo upoštevali, da stari
računalniki porabijo 96 W, novi računalniki 40 W in večsedeţne delovne postaje 94 W.
74
Tabela 7.2: Primerjava porabe električne energije in prihranki
Uporabljena
tehnologija
Letna poraba
učilnice [kWh]
Obstoječi računalniki
Novi računalniki
Prenovljena učilnica z
uporabo večsedeţnih
delovnih postaj
2056,32
856,8
–
1199,52
–
58,33
Prihranek pri
strošku 0,155 EUR
za kWh [EUR]
–
185,93
710,64
1345,68
65,44
208,58
Zmanjšanje
Zmanjšanje
porabe v [kWh] porabe [%]
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
7.1.5
Vpliv na okolje
Z uporabo večsedeţnih delovnih postaj smo zmanjšali negativen vpliv na okolje, saj ima nova
učilnica le šest računalnikov namesto sedemnajst. Iz tabele 7.3 vidimo, da smo z zmanjšanjem
števila računalnikov zmanjšali teţko razgradljivi elektronski odpad za 64,71 odstotkov in
emisije toplogrednih plinov za 65,44 odstotkov.
Tabela 7.3: Zmanjšanje vpliva na okolje
Uporabljena
tehnologija
Obstoječi
računalniki
Novi računalniki
Prenovljena
učilnica z
uporabo
večsedeţnih
Letni
doprinos
CO2 [kg]
Zmanjšanje
doprinosa
CO2 [kg]
Zmanjšanje
doprinosa
CO2 [%]
Količina
odpadkov
[kg]
Zmanjšanje
odpadkov
[%]
1130,98
–
–
119
–
471,24
659,74
58,33
119
–
390,85
740,13
65,44
42
64,71
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
Pri izračunu količine odpadkov smo upoštevali teţo računalnika 7 kg. Za določitev letnega
doprinosa CO 2 na okolje smo uporabili spletno aplikacijo za izračun CO 2 odtisa, dostopno na
naslovu http://www.umanotera.si.
Manjše število računalnikov v prostoru povzroča manjši hrup in zmanjša potrebe po
klimatizaciji prostora, kar ugodno vpliva na počutje uporabnikov.
75
7.2
Prenova šolske delavnice opremljene z računalniki
Delavnica ima v sredini otok, ki ga tvorijo dve vrstni postavitvi delovnih mest s po tremi
delovnimi mesti in kateder z delovnim mestom učitelja. Poleg otoka ima učilnica še dve
ločeni delovni mesti ob steni prostora. Skupno imamo v prostoru devet delovnih mest s
starimi računalniki na osnovi Pentium D, ki jih ţelimo nadomestiti z uporabo večsedeţne
delovne postaje.
Za prenovo smo izbrali rešitev z MultiPoint Server 2012, ki se je na preizkusu večsedeţnih
rešitev najbolje obnesla. Ker ţelimo dobre grafične zmogljivosti in čim manjšo porabo
električne energije, bomo na delovno postajo povezali delovna mesta z uporabo grafičnih
izhodov in USB razdelilnikov. Za dislocirani delovni mesti lahko uporabimo obstoječa
računalnika z nameščeno programsko opremo RDP odjemalca ali pa nična klienta.
7.2.1
Strojna oprema
Delovna postaja mora podpirati devet delovnih mest, zato smo za osnovo izbrali zmogljiv
osebni računalnik naslednje konfiguracije:
Matična plošča:
ASUS P8H77–V LE
Procesor:
INTEL Core i7–3770
Grafične kartice:
štiri Radeon HD 5450 pasivno hlajene
SSD pogon:
Kingston SSDNow V300 120 GB SATA3
Trdi disk:
Toshiba 500 GB SATA3
Optični pogon:
Samsung DVD/RW SH–224BB/BEBE
Ohišje z napajalnikom:
LC Power ATC MIDI 649B LC420H 420 W
Delovni pomnilnik 24GB:
DDR3 PC3–12800 8 GB 2 kosa in 4 GB 2 kosa
S ciljem po čim manjših stroških smo sestavili lastno konfiguracijo računalnika, pri čemer
smo upoštevali ustrezno zmogljivost in ugodno ceno. Cena omenjene konfiguracije znaša
okoli 900 EUR.
76
7.2.2
Stroški prehoda na MultiPoint strežnik
Pri prenovi delavnice računamo na zmanjšanje stroškov nakupa nove strojne opreme, manjše
stroške pri porabi električne energije in povečanje stroškov zaradi potrebnih programskih
licenc za MultiPoint Server 2012 v vrednosti 238,42 EUR. Pri izračunu stroška licenc smo
upoštevali ceno šolske licence za MultiPoint Server 2012 Premium 115 USD (87,58 EUR) in
devet CAL licenc po 22 USD (16,76 EUR). Stroška Windows 7 licenc nismo upoštevali, ker
gre za nadgradnjo obstoječih računalnikov. (Microsoft, 1. junij 2013)
Tabela 7.4: Primerjava stroškov strojne opreme
Prenova z večsedeţnim računalnikom
Računalnik: 896 EUR
Prenova z novimi osebnimi računalniki
Računalnik: 203,13 EUR
Stroški za VGA kable:
10,8 EUR za dva kabla dolţine 2 m
13,20 EUR za dva kabla dolţine 3 m
22,60 EUR za dva kabla dolţine 5 m
Komponente:
Matična: plošča H61M–DGS
Procesor: Intel Celeron G1610
Pomnilnik: 2x2 GB DDR3
Trdi disk: WD 320 GB
Uporabili bomo tudi dva stara računalnika z
Ohišje: LC 1410mi 200 W ATX
nameščenim odjemalcem za RDP.
Sestavljen računalnik je poceni in varčen, saj
Stroški za DVI/VGA vmesnike: 14,7 EUR za 3 potrebuje pri pisarniških opravilih le 30 W
kose
električne energije.
Stroški za USB razdelilnike: 45,5 EUR za 7 kosov
Strošek za USB zvočni vmesnik: 55 EUR za 7
kosov
Skupaj: 1057,8 EUR
Skupaj: 1828,17 EUR
Skupaj na delovno mesto: 117,53 EUR
Skupaj na delovno mesto: 203,13 EUR
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
Pri izračunu stroškov strojne opreme smo upoštevali spletne cene trgovin sestavi.si in ttc.si.
Tabela 7.5: Skupni stroški
Strošek na delovno
mesto
Programske licence
Računalnik
Odjemalci
Skupaj za 9
delovnih mest
MultiPoint z ničnima
odjemalcema
26,49 EUR
117,53 EUR
113 EUR
MultiPoint z RDP
odjemalcema
26,49 EUR
117,53 EUR
–
Osebni računalnik
1522,22 EUR
1296,22 EUR
1828,17 EUR
Vir: Tkavc, lastna raziskava (2013)
77
–
203,13 EUR
–
Z uporabo večsedeţnega računalnika smo prihranili 531,95 EUR v primeru uporabe dveh
dodatnih RDP odjemalcev na starih PC računalnikih in 305,95 EUR pri uporabi dveh
dodatnih ničnih odjemalcev Atrust m320 s ceno 113 EUR po odjemalcu.
Z uporabo MultiPoint Server 2012 tako prihranimo od 16,74 do 29,09 odstotkov, odvisno od
uporabljenih odjemalcev dislociranih delovnih mest.
7.2.3
Poraba in stroški električne energije
Za oceno zmanjšanja porabe električne energije in stroškov zanjo bomo uporabili podatke,
pridobljene iz preizkusa uporabe devetsedeţne konfiguracije z uporabo procesorja Intel Core–
i7 3770K.
Poraba električne energije večsedeţnega računalnika pri testu uporabe brskalnika v
konfiguraciji sedmih lokalnih delovnih mest in uporabo dveh ničnih odjemalcev Atrust m320
znaša 0,096 kWh, kar je enako kot pri sedanjem starem računalniku. Pri 180 šolskih dnevih s
povprečno sedemurno izkoriščenostjo delavnice porabi večsedeţna konfiguracija 120,96 kWh
letno, obstoječi računalniki pa skupaj 1088,64 kWh, kar je devetkrat več. S pocenitvijo
konfiguracije in uporabo dveh obstoječih računalnikov v vlogi tankih odjemalcev se poraba
poveča na 362,88 kWh.
Ob zamenjavi obstoječih računalnikov z novimi varčnejšimi računalniki dobimo pri porabi
novega računalnika 0,04 kWh skupno letno porabo 453,6 kWh.
Tabela 7.6: Primerjava porabe električne energije in prihranki
Uporabljena
tehnologija
Letna poraba
učilnice [kWh]
Zmanjšanje
porabe v [kWh]
Zmanjšanje
porabe [%]
Obstoječi računalniki
Novi računalniki
MultiPoint z dvema
ničnima odjemalcema
MultiPoint z dvema
PC odjemalcema
1088,64
453,6
–
635,04
–
58,33
Prihranek pri
strošku 0,155 EUR
za kWh [EUR]
–
98,43
120,96
967,68
88,89
149,99
362,88
725,76
66,67
112,49
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
78
Iz tabele je razvidno, da so razlike med prihranki majhne, saj znaša razlika med uporabo
novih računalnikov in MultiPoint z dvema dodatnima ničnima odjemalcema le 51,56 EUR.
7.2.4
Vpliv na okolje
S prehodom na uporabo MultiPoint streţnika smo močno zmanjšali količino proizvedenega
CO2 ter količino električnega in elektronskega odpada, kar je razvidno iz tabele 7.7. Za
izračun količine odpadkov smo privzeli teţo računalnika 7 kg in teţo ničnega odjemalca
0,2kg.
Tabela 7.7: Zmanjšanje vpliva na okolje
Uporabljena
tehnologija
Letni
doprinos
CO2 [kg]
Zmanjšanje
doprinosa
CO2 [kg]
Zmanjšanje
doprinosa
CO2 [%]
Količina
odpadkov
[kg]
Zmanjšanje
odpadkov
[%]
598,75
–
–
63
–
249,48
349,27
58,33
63
–
66,53
532,22
88,89
7,4
88,25
199,58
399,17
66,67
21
66,67
Obstoječi
računalniki
Novi računalniki
MultiPoint z
dvema ničnima
odjemalcema
MultiPoint z
dvema PC
odjemalcema
Vir: Tkavc, lastni prikaz (2013)
8
ZAKLJUČEK
V nalogi smo opisali moţne pristope reševanja ekološkega problema uporabe računalnikov v
izobraţevalnih ustanovah. Uporaba računalnikov ima negativne posledice za okolje ne le
zaradi odsluţene računalniške opreme, ki predstavlja nevaren električen in elektronski odpad,
temveč tudi zaradi porabe električne energije, ki prav tako negativno vpliva na količino
79
toplogrednih plinov v ozračju. Poleg opisanih negativnih vplivov se v šolskem okolju z
večjim številom delujočih računalnikov srečamo še z motečim hrupom vezanim na aktivno
hlajenje računalniških komponent, in posledično tudi s pregrevanjem učilnic.
Negativen vpliv na okolje lahko uspešno zmanjšamo z zmanjšanjem števila računalnikov v
učilnicah. V nalogi smo raziskali moţne pristope in njihovo primernost uporabe v šolstvu, saj
ţelimo na šoli prenoviti šolske delavnice, ki so opremljene z računalniki. Izvedli smo test
aplikacij BeTwin, Ibik Aster, SoftExpand, MultiPoint Server 2012 in test lastne večsedeţne
aplikacije pri katerem smo ugotovili, da je najprimernejša uporaba večsedeţnih delovnih
postaj z moţnostjo uporabe poenostavljene infrastrukture virtualnih namizij. Najboljša izbira
je tako uporaba MultiPoint streţnika, ki nudi tudi najboljšo podporo pri izvajanju pouka. V
računalniški učilnici bomo kljub zahtevnejšem vzdrţevanju in manjši učinkovitosti zaradi
dobre podpore uporabe različnih operacijskih sistemov na delovnem mestu obdrţali lastno
večsedeţno rešitev, ki smo jo z namenom laţjega vzdrţevanja posodobili.
Skupaj z ţe prenovljeno učilnico in prenovo treh šolskih delavnic lahko opazno zmanjšamo
količino nevarnega električnega in elektronskega odpada za 244 kg in izpust toplogrednega
CO 2 za 2336,79 kg.
Zaradi vedno varčnejših računalnikov in vse večje uporabe mobilnih elektronskih naprav
lahko v prihodnosti računamo na vse bolj okolju prijazne učilnice in izobraţevalno okolje, ki
ne bo v tolikšni meri obremenjevalo okolja naše in prihodnje generacije.
80
9
LITERATURA IN VIRI
1. altJS. Dostopno prek: http://altjs.org (25. 3. 2013).
2. ARCEO–DUMLAO, TINA (2013) Winning the war against electronic waste. Dostopno
prek: http://goo.gl/gr2YP (28. 5. 2013).
3. ARSO. Dostopno prek: http://goo.gl/jo6nB (28. 4. 2013).
4. Atrust Corporation. Dostopno prek: http://goo.gl/XeOVF (30. 6. 2013).
5. BOGGIO, BOB, WHEELOCK, CLINT (2011) Electronics Recycling and E–Waste
Issues. Pike research LLC. Dostopno prek: http://goo.gl/uRz7t (28. 5. 2013).
6. BUCHERT, MATHIAS, MANHART, ANDREAS, BLEHER, DANIEL, PINGLER,
DETLEF (2012) Recycling critical raw materials from waste electronic equipment.
Darmstadt: Oeko–Institut e.V. Dostopno prek: http://goo.gl/B2Sv6 (24. 4. 2013).
7. BUCKETT, CHRIS (2013) Dart in Action. Shelter Island: Manning Publications Co.
8. CARR, SHELLEY (2011) E–waste Grew Nearly 10% in 2010; Growth Expected Through
Decade. SBI Energy. Dostopno prek: http://goo.gl/QLs5t (28. 5. 2013).
9. DELL (2012) Overcoming the Storage Challenges of Persistent Virtual Desktops with
Dell EqualLogic Hybrid Arrays and Unidesk. Dostopno prek: http://goo.gl/YAQtcT (16.
6. 2013).
10. DJURDJIČ, VLADIMIR (2010) VDI – revolucija na namizju.'Monitor Pro, 15. 10. 2010.
Dostopno prek: http://goo.gl/SQogQ (12. 1. 2013).
11. Energy Star (2006) AGREEMENT between the Government of the United States of
America and the European Community on the coordination of energy–efficiency labelling
programs for office equipment.'Official journal of Europian Union, 28. 6. 2006. Dostopno
prek: http://goo.gl/dkDMq (28. 4. 2013).
12. EVROPSKI PARLAMENT (2012) Boljše ravnanje z e-odpadki. Dostopno prek:
http://goo.gl/WwyiZ (28. 5. 2013).
13. Futuremark. Dostopno prek: http://peacekeeper.futuremark.com (30. 6. 2013).
14. JHORI, RAKESH (2008) E-waste: Implications, Regulations and Management in India
and Current Global Best Practices. New Delhi: TERI Press.
81
15. KNERMANN CHRISTIAN, HIEBEL MARKUS, REINECKE ANDRÈ, MAGA
DANIEL, SCHRÖDER ANDREAS (2011) Studie Thin Clients 2011 – Ökologische und
ökonomische Aspekte virtueller Desktops, Oberhausen. Fraunhofer Institut für Umwelt,
Sicherheits und Energietechnik UMSICHT. Dostopno prek: http://goo.gl/UClHp (16. 6.
2013).
16. LBNL. Dostopno prek: http://goo.gl/1QNwn (28. 5. 2013).
17. LUNDGREN, KARN (2012) The global impact of e–waste: Addresing the challenge.
Geneva 2012: International Labour Organization.
18. MADDEN, BRIAN, KNUTH GABE in MADDEN JACK (2012) The VDI delusion. San
Francisco: Burning Troll Produstions, LLC.
19. MATTERN, FRIEDEMANN, STAAKE, THORSTEN in WEISS, MARKUS (2010)
ICT for Green – How Computers Can Help Us to Conserve Energy. ETH Zurich.
Dostopno prek: http://goo.gl/aCuJf (10. 5. 2013).
20. MCCARTHY, JOHN (1983) Reminiscenes on the history of time sharing. Stanford
University. Dostopno prek: http://goo.gl/85uyV (22. 4. 2013).
21. Microsoft (1997) Microsoft and Citrix Sign Technology Cross–Licensing and
Development Agreement. Dostopno prek: http://goo.gl/qtrVc (3. 5. 2013).
22. Microsoft (2011) Windows MultiPoint Server 2011 Deployment Guide. Dostopno prek:
http://goo.gl/RIy8BO (12. 6. 2013).
23. Microsoft (2012) Windows MultiPoint Server 2011 Planning Considerations Guide.
Dostopno prek: http://goo.gl/CVRmRy (12. 6. 2013).
24. Microsoft. Dostopno prek: http://goo.gl/3ks0r (1. 6. 2013).
25. Panologic (2011) Zero Clients vs Thin Clients, Compraing VDI endpoints. Dostopno prek
http://goo.gl/ETnDx (6. 6. 2013).
26. Passmark. Dostopno prek: http://www.passmark.com (30. 6. 2013).
27. Penn Computing. Dostopno prek http://goo.gl/4s3BL (28. 5. 2013).
28. RAVNIK, MATJAŢ in STRNAD, JANEZ (1997) Topla greda: podnebne spremembe, ki
jih povzroča človek. Ljubljana: Tamgram.
29. ROBINSON, BRETT (2009) E–waste: An assessment of global production and
environmental impacts. Science of the Total Environment, 408, str. 183–191. Dostopno
prek: http://goo.gl/jkUswX (30. 6. 2013).
30. ROMERO, ALFONSO (2010) VirtualBox 3.1 Beginer's Guide. Birmingham: Packt
Publishing Ltd.
82
31. RUPEL, SHELL, ELLEN (2008) Trashed.'Audubon magazine, 1. 5. 2008. Dostopno prek:
http://goo.gl/jlrMTf (29. 5. 2013).
32. SANTOSUS, MEGAN (2008) The Promise of Desktop Virtualization. Framingham: IDG
Research Services Group.
33. SPRUJIT, RUBEN (2013) VDI Smackdown. De Meern: PQR BV, Dostopno prek:
http://goo.gl/stoSa (10. 6. 2013).
34. SURS. Dostopno prek: http://goo.gl/jKU4r (28. 5. 2013)
35. TRAVASSOS, VILMAR (2012) Virtualization Trends Trace Their Origins Back to the
Mainframe.'IBM Systems Magazine, 1. 4. 2012. Dostopno prek: http://goo.gl/4Y9DC (20.
8. 2013).
36. VAGINI, FEDERICO (2006) Power5 Virtualization Technology. IBM Corporation.
Dostopno prek: http://goo.gl/zaHCl (12. 1. 2013).
37. VICTOR, JEFF, COMBS, GARY, HAYLER, SIMON, in NETHERTON, BOB (2010)
Oracle® Solaris 10 System Virtualization Essentials. Boston: Pearson Education, Inc.
38. VMWARE. Dostopno prek: http://goo.gl/NQW3y (9. 9. 2012).
83
PRILOGE
Priloga 1: Izvorna koda krmilnega programa
Priloga 2: Primer konfiguracijske datoteke
Priloga 3: Tehnični podatki uporabljenih merilcev električne energije
Priloga 1: Izvorna koda krmilnega programa.
library vmssd;
import 'dart:io';
import 'dart:async';
import 'dart:math';
part 'ParseIni.dart';
bool tFlag = false; // Tekoči časovnik za izklop = true.
Timer t;
int ctrlTicks = 1;
String UUIDold;
String UUID;
/// Zaustavitev sistema.
void shutdown() {
void hostShutdown() {
Process.run('shutdown', ['-h', 'now']).then((process) {
print('System SHUTDOWN');
exit(0);
});
}
new Timer(const Duration(milliseconds: 10000), (Timer t) => hostShutdown());
}
/// Zaustavitev sistema ob neaktivnih VS.
void idleSysOff(int rvms) {
// Zaženi časovnik za izklop če ni aktivnih VS in časovnik ne teče.
if(rvms == 0 && !tFlag) {
t = new Timer(const Duration(milliseconds: 10000), (Timer t) => shutdown());
tFlag = true;
}
// V primeru aktivnih VS prekličem zagnan časovnik za izklop.
if(rvms > 0 && tFlag){
t.cancel();
tFlag = false;
}
}
/// Izklop sistema ob določeni uri.
/// Čas izklopa je podan s parametrom turnOffAt [hh:mm].
void timedSysOff(String turnOffTime) {
void sysShutdown() {
Process.run('VBoxManage', ['list', 'runningvms']).then((ProcessResult
runningvms) {
String rvms = runningvms.stdout;
if(rvms.length > 0) {
List<String> lrvms = rvms.split(' \n');
for(var i = 0; i < lrvms.length-1; i++) {
Process.run('VBoxManage', ['controlvm', '${lrvms[i].substring(1,
lrvms[i].indexOf('" {'))}', 'acpipowerbutton']);
}
}
// Ni delujočih VS.
shutdown();
});
}
DateTime now = new DateTime.now();
DateTime off = DateTime.parse('${now.toLocal().toString().substring(0, 10)}
$turnOffTime');
new Timer(new Duration(milliseconds: off.difference(now).inMilliseconds), (Timer
t) => sysShutdown());
}
/// Krmilnik delovanja VS.
/// Omogoča nadzor in krmiljenje delovanja VS s pomočjo registriranega USB ključka.
/// Registriran ključek: controlKey=serijska_številka_ključka
void usbController(String susbl, String runningVmList, ParseIni parseIni) {
List<String> usbList = susbl.split('\nUUID:');
int nSeats = parseIni.numberOfSeats;
String ctrlKey = parseIni.read('global', 'controlKey');
for(var n = 0; n < nSeats; n++) {
String port = parseIni.read('seat$n', 'port');
String vmName = parseIni.read('seat$n', 'name');
// Preverim prisotnost kontrolnega ključka na portu VS.
for(var i = 1; i < usbList.length; i++) {
String UUID = usbList[i].substring(15, usbList[i].indexOf('\nVendorId'));
if(usbList[i].contains(port) && usbList[i].contains(parseIni.read('global',
'controlKey'))) {
ctrlTicks++;
print('Kontolni ključ!!! na seat$n');
print('$vmName = ${runningVmList.contains(vmName)}, ctrlTicks: $ctrlTicks,
UUID: $UUID, UUIDold: $UUIDold');
if(runningVmList.contains(vmName)) {
// Na novo vstavljen ključek --> reset VS.
if(ctrlTicks == 1 && UUID != UUIDold) {
Process.run('VBoxManage', ['controlvm', vmName, 'reset']);
UUIDold = UUID;
}
// V primeru, da ostane kontrolni ključek vstavljen še naslednjih 19
ciklov, ugasnemo VS.
if(ctrlTicks == 20 && UUID == UUIDold) {
Process.run('VBoxManage', ['controlvm', vmName, 'poweroff']);
}
// Zamenjan oziroma ponovno vključen kontrolni ključek.
if (UUID != UUIDold) {
ctrlTicks = 0;
}
} else if(UUID != UUIDold) {
// če VR ne teče, poženi VS.
Process.run('VBoxManage', ['startvm', vmName]);
UUIDold = UUID;
ctrlTicks = 1; // Preskočimo resetiranje VR takoj ob zag onu.
}
} else { // Izhod --> ne priključimo ključka v kontrolnem ciklu.
// Priključim nov, še nepriključen ključek na delujoč VS.
if(usbList[i].contains('\/$port\/') && !usbList[i].contains('Captured') &&
runningVmList.contains(vmName)) {
print('Priklop USB naprave na seat$n');
String UUID = usbList[i].substring(15, usbList[i].indexOf('\nVendorId'));
Process.run('VBoxManage', ['controlvm', vmName, 'usbattach',
UUID]).then((process) {
print(process.stdout);
});
//print('VBoxManage controlvm $vmName usbattach $UUID');
}
}
}
}
}
main() {
var i = 0;
ParseIni parseIni = new ParseIni();
parseIni.iniFile = "vmssd.ini";
parseIni.readIniFile();
int scanTime = int.parse(parseIni.read('global', 'scanTime'));
// Ustavitev sistema ob nastavljenem času.
timedSysOff(parseIni.read('global', 'turnOffAt'));
/// Izvajam skeniranje stanja VS.
void scan() {
print('Repeating scan... ${i++}');
Process.run('VBoxManage', ['list', 'usbhost']).then((ProcessResult usbhost) {
Process.run('VBoxManage', ['list', 'runningvms']).then((ProcessResult
runningvms) {
// Krmilnik delovanja VS.
usbController(usbhost.stdout, runningvms.stdout, parseIni);
// V primeru nedelujočih VS zaustavim sistem.
idleSysOff(runningvms.stdout.length);
});
});
}
new Timer.repeating(new Duration(seconds: scanTime), (Timer t) => scan());
print('end of main');
}
Priloga 2: Primer konfiguracijske datoteke.
; Virtualna večsedežna delovna postaja
; konfiguracijska datoteka krmilnega programa
; 01.10.2012
[global]
numberOfSeats=3
scanTime=2
idleOffTime=3
turnOffAt=23:55
controlKey=058F0O1111B
comment=Delovna postaja 6
[seat0]
vmName=seat0
port=/usb2/2-1/2-1.1
screen=0
comment=Delovno mesto 0
[seat1]
vmName=seat1
port=/usb2/2-1/2-1.2
screen=1
comment=Delovno mesto 1
[seat2]
vmName=seat2
port=/usb2/2-1/2-1.3
screen=2
comment=Delovno mesto 2
Priloga 3: Tehnični podatki uporabljenih merilcev električne energije.
Merilna naprava stroškov porabe COST CONTROL 3000
Tehnični podatki naprave:
Območje delovnega toka:
0,01—16,00 A
Uradno potrjen:
Ne
Zagonski tok:
0,01 A
Teţa:
170 g
Območje delovne moči
1—3680 W
Trajanje snemanja
–
Območje prikaza
0,00—9999,99 kWh
Model:
za vtičnice
Frekvenca:
45—65 Hz
Delovna napetost:
190—276 V/AC
Način prikaza:
LCD
Razred točnosti:
± 3%
Mere (Š x V x G):
63 x 130 x 80 mm
Lastna poraba :
<1 W
Elektronski števec energije E–MU Light 3/65 ST
Tehnični podatki naprave:
Območje delovnega toka:
0—63 A
Uradno potrjen:
Da
Zagonski tok:
0,015 A
Razred točnosti:
1/B
Mere (Š x V x G):
107 x 92 x 60 mm