ClonUCA, gestión de clonaciones y de copias de seguridad

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1 ClonUCA, gestión de clonaciones y de copias de seguridad Autor: Ismael Cano Sánchez Tutor: Daniel Molina Cabrera (1) Calle Mercurio 30, Puerto Real Cádiz, Tfno: , ismael.cano@uca.es Aulario Simón Bolívar, Glorieta Simón Bolívar S/N, Cádiz (1) Extracto: La principal aportación que realiza ClonUCA es la de ofrecer una herramienta que aglutina la gestión de un sistema de clonación y la gestión de un sistema de copias de seguridad, todo ello, a través, de un live CD. La herramienta ha sido diseñada para que sea autónoma, eficaz, eficiente, estable, fácil de usar, compatible con casi la totalidad de los equipos microinformáticos, adaptable a cualquier circunstancia, y con una licencia GNU GPL v3, es decir, es una herramienta enmarcada dentro de la filosofía del Software Libre. Palabras Clave: Clonación, copias de seguridad, administración, sistemas. 1. Introducción La motivación de desarrollar la herramienta ClonUCA, surge de la necesidad de dar una respuesta a una problemática que se da en la Universidad de Cádiz, concretamente la de tener que instalar, configurar y actualizar software en multitud de equipos informáticos, con características hardware similares. Un ejemplo claro de esto son las aulas de informática, aulas de docencia, las salas de PARIS y PAP y los portátiles de préstamo de la biblioteca. Si accedemos a los datos estadísticos, recogidos en el Anexo I del año 2011 de la siguiente dirección web: Podemos contabilizar el siguiente número de equipos: Aulas de informática: 1891 equipos Aulas de docencia: 337 equipos 1

2 PARIS y PAP: 254 equipos Portátiles de préstamo: 2391 equipos Ante tal cantidad de equipos, a los que dar soporte y con los recursos humanos muy limitados, se hace imprescindible desarrollar una herramienta que facilite este trabajo. Dada la naturaleza de lo expuesto, se establece que el mejor modo para afrontar esto es con un sistema de clonaciones. Si a estos datos añadimos los equipos del PAS y del PDI, 1406 y 2677 respectivamente, con necesidades distintas, como la de realizar copias de seguridad, nos encontramos ante una nueva problemática a la que hacer frente. Por estas razones se desarrolla ClonUCA con el objetivo fundamental de: Gestionar el proceso de clonación y de copias de seguridad de una forma eficaz y eficiente. Para ello vamos a establecer una serie de criterios fundamentales de obligado cumplimiento: Compatibilidad: La herramienta tiene que ser capaz de gestionar tanto sistemas Windows como Linux. Sistemas de Ficheros: Debe soportar los sistemas de ficheros más comunes de Windows y Linux, por ejemplo: FAT, NTFS, ext2, ext3, ext4, Reiserfs, JFS, XFS, etc. Gestor de Arranque: El sistema debe ser capaz de recuperar el gestor de arranque de Windows, así como los de Linux, GRUB y GRUB2. Copias de Seguridad: La aplicación debe ser capaz de realizar copias de seguridad, tanto de sistemas Windows como Linux. También tendrá que realizar el proceso inverso, restaurar las copias de seguridad. Autonomía: Estamos buscando un sistema totalmente autónomo, que no dependa de ningún sistema operativo, para así evitar incompatibilidades. Estabilidad: Cuando nos referimos a este criterio, estamos buscando un sistema robusto y sin fallos. Y también soportado, es decir, que existe un equipo humano capaz de resolver los errores y adaptarlo a las nuevas necesidades de hardware y 2

3 software. Eficiencia: La aplicación tiene que ser rápida, tanto en el manejo como a la hora de la puesta en marcha. Tiene que ejecutarse sin problemas en máquinas antiguas sin muchos recursos. Usabilidad: También tiene que ser un sistema sencillo y agradable de usar. Adaptabilidad: Entendida desde dos puntos de vista. El primero se refiere a la capacidad del usuario final para adaptarlo a sus necesidades. Y el otro aspecto, es la capacidad que tiene la herramienta de adaptarse a una multitud de problemas. Licencia: La aplicación tiene que seguir la filosofía del Software Libre, por tanto tiene que cumplir con la norma de Licencia Pública General de GNU (GPL). 2. Evaluación de Herramientas Una vez establecido el objetivo y los criterios fundamentales, vamos a evaluar las distintas herramientas que pueden ofrecer una aproximación a la resolución de la problemática expuesta. El motivo de dicha evaluación radica, en la obtención de ideas, sugerencias y conceptos que nos ayuden a desarrollar nuestra herramienta Norton Fue de las primeras herramientas de clonación y copias de seguridad, con una gran trayectoria, pero, actualmente no responde a ciertas características fundamentales, como la de no soportar sistema Linux, así como no cumplir con la licencia Software Libre GNU GPL PING A pesar de ser una herramienta tremendamente ágil, es muy poco conocida. Esto es debido a que no tiene una interfaz agradable e intuitiva. Tampoco da respuesta a la totalidad de las situaciones. 3

4 2.3. SystemRescueCD Es una herramienta muy completa que puede solucionar casi cualquier situación. Pero al ser tan completa y querer abarcarlo todo, es sumamente compleja y nos encontramos con un sistema pesado, lento e ineficiente Acronis True Image Home Es una excelente herramienta orientada a sistemas Windows, no se ha desarrollado para Linux. Además es un software privativo, por lo que deja de tener valor para el estudio. Lo único que puede aportar es el buen sistema de copias de seguridad FOG Project Es una herramienta del tipo cliente/servidor, con sus ventajas e inconvenientes. En sus inicios solo soportaba sistemas Windows, pero recientemente ha adquirido soporte para algunos sistemas de ficheros propios de Linux. Resumiendo, es una herramienta todavía en fase de desarrollo con mucho margen de mejora OpenGnSys Es el mismo concepto que FOG Project, pero con el respaldo de tres universidades españolas (Sevilla, Málaga y Zaragoza), con muchos años de trabajo en el campo de los sistemas de clonado (Hydra, EAC y Brutalix). Es todavía un proyecto muy novel pero con muchas expectativas para consolidarse y ser un referente REDO Es un proyecto nuevo todavía en fase de desarrollo, por tanto está sufriendo cambios estructurales importantes. Destaca por una interfaz muy agradable e intuitiva, pero desde su migración a Ubuntu, ha perdido la eficacia y agilidad que lo caracterizaban Clonezilla Es una herramienta muy potente que está siendo la referencia en estos momentos. Es un sistema muy estable en el que continuamente el equipo de desarrollo está incorporando mejoras. A pesar de ello necesita un lavado de cara, con una nueva interfaz gráfica más 4

5 fácil e intuitiva. Tampoco da soporte a la copias de seguridad. A continuación se presenta la Tabla 1, con la evaluación de la herramientas a la luz de los criterios establecidos. Tabla 1. (1) Compatibilidad, (2) Sistemas de Ficheros, (3) Gestores de Arranque, (4) Copias de Seguridad, (5) Autonomía, (6) Estabilidad, (7) Eficiencia, (8) Usabilidad, (9) Adaptabilidad (10) Licencia. 3. Herramientas de Desarrollo Para el desarrollo de ClonUCA vamos a utilizar una serie de herramientas, que van a contribuir a que cumpla con el objetivo y los criterios establecidos. A continuación detallaremos como se esperan cumplir con los criterios: Compatibilidad y Sistema de Ficheros: Para cumplir con estos criterios vamos a utilizar la herramienta partclone ( que nos permite realizar clonaciones de sistemas Windows y Linux, además de ser compatible con la mayoría de los sistemas de ficheros de estos sistemas operativos. Gestor de Arranque: ClonUCA va a llevar integrado el GRUB y GRUB2 para poder gestionar durante el clonado el gestor de arranque de Linux. Se descarta el uso de LILO por quedar anticuado. El gestor de arranque de Windows se resuelve guardando y restaurando el MBR. Copias de Seguridad: Para ofrecer esta característica se va a recurrir a la 5

6 herramienta dar ( que nos permitirá realizar copias de seguridad tanto de los sistemas Windows como Linux. Autonomía: Para conseguir que ClonUCA sea totalmente autónomo, vamos a desarrollarlo como un live CD. Para ello utilizaremos la herramienta live helper ( que nos permitirá construir un live CD basado en una distribución Debian de Linux. Estabilidad: Para obtener un sistema estable y robusto, vamos a desarrollarlo sobre Debian ( Esta distribución de Linux esta considerada como la más estable y robusta, siendo la referencia de otras distribuciones, como por ejemplo, Ubuntu. Eficiencia: Para cumplir con este criterio, ClonUCA tiene que ser ágil y rápido, y esto se consigue minimizándolo al máximo. Por ello establecemos que el tamaño máximo del live CD no puede ser superior a 130 MB. Usabilidad: Al integrar en la herramienta un entorno gráfico, conseguimos que sea más fácil, agradable e intuitivo. Para ello utilizaremos el gestor de ventanas icewm ( el cual se caracteriza por el poco uso de RAM, CPU y espacio de disco. Licencia: ClonUCA va a tener una licencia GNU GPL v3, y por tanto va a ser Software Libre. Adaptabilidad: Al ser Software Libre, el usuario final tiene la opción de modificar el código fuente y adaptarlo a sus necesidades. A parte de ésto, ClonUCA se va a diseñar para que pueda afrontar y adaptarse a la resolución de cualquier problema. 4. Planificación del Proyecto Es la organización temporal del proyecto. Se esbozaran las distintas fases de la planificación. Para ilustrar el tiempo consumido en la elaboración del proyecto, se puede consultar el diagrama de sectores de la Figura 1. 6

7 Figura 1. Diagrama de sectores representando la organización temporal del proyecto A continuación detallaremos cada una de las fases expuestas en el diagrama de sectores de la Figura 1. Fase de inicio: El objetivo fundamental de esta fase es la de valorar y estudiar la viabilidad del proyecto. Esto incluye: concreción de la idea, entrevista con el tutor, búsqueda de la bibliografía y planificación. Fase de ejecución, documentación y control: Son tres fases diferentes, pero como se han llevado en paralelo las hemos agrupado. La fase de ejecución es donde se desarrolla toda la herramienta, y dada la naturaleza de la misma se ha seguido una metodología iterativa con cuatro pasos: 1º guardar o restaurar una imagen de clonación, 2º realizar clonaciones locales, 3º realizar clonaciones por red y 4º sistema de copias de seguridad. En la fase de documentación se ha ido generando información (diagramas, gráficos, estudios, etc.) que posteriormente hemos utilizado para elaborar la memoria. Y en la fase de control se ha ido verificando en cada momento los progresos realizados en el desarrollo. Fase de finalización: consiste en rematar todos los detalles concernientes al proyecto para su defensa ante el tribunal. En ella, el tutor revisará todo el trabajo realizado, y por último, habrá que maquetar la memoria y cumplir con los trámites administrativos. 7

8 5. Análisis Para desarrollar ClonUCA se ha seguido una metodología incremental o iterativa. Ésto nos ha permitido desarrollar la aplicación en pequeños pasos, controlando en todo momento la calidad del software. Primero realizaremos la especificación de requisitos, para conocer las condiciones funcionales, de interfaces y de rendimiento. Después, definiremos los casos de uso de la aplicación. Para fijar los conceptos y poder realizar un análisis correcto, representamos, a modo ejemplo, el proceso de clonación por red con el gráfico de la Figura 2. Figura 2. Representación gráfica del proceso de clonado de red 5.1 Especificación de requisitos Los requisitos funcionales que tiene que cumplir ClonUCA son: El sistema tiene que ser totalmente autónomo. Tiene que ser capaz de realizar clonados, imágenes de clonación y copias de seguridad tanto de sistemas Windows como Linux. Debe gestionar los gestores de arranque más utilizados en Windows y Linux. Debe operar tanto con recursos locales como recursos de red. Tiene que comunicarse con servidores NFS, SMB y SSH. Poder establecer una arquitectura cliente/servidor para realizar clonaciones por red, utilizando los protocolos: unicast, multicast y P2P. 8

9 Los requisitos de interfaces externas requeridos por ClonUCA son muy básicos: Tiene que tener una interfaz gráfica agradable, intuitiva y fácil de usar. El sistema podrá ser manejado tanto por el teclado como por el ratón, y deberá estar optimizado para que su funcionamiento no requiera de muchos pasos. Los requisitos de rendimiento son aquellos que ClonUCA tiene que tener para cumplir con las expectativas marcadas: Cualquier ordenador, por antiguo que sea, tiene que ser capaz de ejecutar la aplicación de una forma fluida y eficaz. Debe de utilizar los mínimos recursos, para conseguir un funcionamiento óptimo. Debe de realizar la tarea encomendada en el menor tiempo posible. 5.2 Modelo de casos de uso Una vez conocidos los requisitos de la aplicación, y realizado un estudio sobre los mismos, llegamos a la obtención de los casos de uso. A continuación se representan los diagramas de casos de uso: Figura 3. Diagrama de caso de uso: primera iteración 9

10 Figura 4. Diagrama de caso de uso: segunda iteración Figura 5. Diagrama de caso de uso: tercera iteración Figura 6. Diagrama de caso de uso: cuarta iteración 10

11 6. Diseño En el diseño vamos a utilizar una estructura arquitectónica de dos capas, descartando la capa de gestión de datos, ya que no tiene sentido en el desarrollo de la herramienta. Por tanto vamos a dividir el diseño en las siguientes capas: 6.1 Diseño de la capa de lógica de la aplicación Esta capa se encargará de implementar las funcionalidades del sistema. Para ello utilizaremos la notación de la metodología estructurada, concretamente los diagramas de estructura. A modo de ejemplo podemos ver el diagrama de estructura de la Figura 7, correspondiente a la función del menú principal. Figura 7. Diagrama de estructura de la función del menú principal 6.2. Diseño de la capa de presentación El diseño de la capa de presentación es un proceso clave, porque nos ayudará a cumplir con el criterio de la usabilidad. Para ello hemos utilizado una herramienta de creación de bocetos, concretamente la versión de pruebas de Balsamic Mockups ( Con ello hemos confeccionado los bocetos de las pantallas de la aplicación. Como resultado hemos obtenido unos bocetos sencillos. A continuación, en la Figura 8, se muestra a modo de ejemplo, el boceto de las funciones de backup y restore. 11

12 Figura 8. Boceto de las funciones backup y restore 7. Implementación La implementación consta de dos áreas claramente diferenciadas. Primero tenemos que construir el sistema base, es decir, el live CD que va a dar soporte a ClonUCA. Y segundo, tendremos que implementar los scripts propios de ClonUCA. Estas áreas se pueden apreciar en la Figura 9. Figura 9. Esquema de la estructura del live CD: sistema base y los scripts de ClonUCA 7.1. Scripts de ClonUCA A la hora de implementar los scripts de ClonUCA hemos utilizado el lenguaje de alto nivel Python, porque es usado en las herramientas de administración de casi cualquier 12

13 distribución de Linux, además de aportar estabilidad y seguridad al utilizarlo para desarrollar cualquier aplicación. Otra razón es que existe una biblioteca gráfica, llamada wxpython, que nos permite crear una interfaz de ventanas atractivas. La implementación de los scripts de ClonUCA da como resultado una estructura de directorios donde se engloban todos los scripts con las distintas funcionalidades de ClonUCA, tal y como se puede apreciar en la Figura 10. Figura 10. Estructura de directorios con los scripts de ClonUCA 7.2 Sistema base El desarrollo del sistema base es fundamental para la consecución del objetivo y los criterios establecidos, ya que muchos de ellos dependen de cómo esté construido el sistema base del live CD. Este proceso está dividido en cuatro etapas: 1. Desarrollo de la maqueta del live CD: Utilizaremos la herramienta live helper para crear el live CD. En el proceso tendremos que incluir los paquetes imprescindibles para el funcionamiento de ClonUCA. 2. Minimizar el live CD: Trataremos de aligerar el live CD para que su uso sea 13

14 más fluido, borrando ficheros innecesarios, configurando las locales, y eliminando paquetes. 3. Configuración de la interfaz gráfica: Tendremos que configurar las X windows y el gestor de ventanas icewm. 4. Integración entre el live CD y ClonUCA: Consiste básicamente en crear unos directorios específicos para el funcionamiento de ClonUCA, configurar los ficheros de arranque del live CD, y los ficheros de configuración de icewm para adaptarlos a las necesidades de ClonUCA. 8. Pruebas El proceso de pruebas ha sido un tanto atípico, ya que no se ha planificado una batería de pruebas, sino más bien ha sido un proceso retroalimentado, en el que a medida que ClonUCA se enfrentaba a un problema, se han ido probando las distintas funcionalidades de la herramienta. Las pruebas se han realizado principalmente en las aulas de informática, aulas de docencia y biblioteca del Campus de Jerez. En total se han documentado las pruebas realizadas a 404 equipos, con gran variedad de hardware y de software. Todas las pruebas han sido satisfactorias. 9. Conclusiones Podemos afirmar que ClonUCA, ha cumplido con el objetivo inicialmente marcado: Desarrollar una herramienta que permita gestionar el proceso de clonación y de copias de seguridad de una forma eficaz y eficiente. Además de cumplir con los criterios establecidos, como se aprecia en la Figura 11. ClonUCA, se ha convertido para los técnicos del Campus de Jerez, en la herramienta de referencia. Figura 11. Criterios cumplidos por ClonUCA: (1) Compatibilidad, (2) Sistemas de ficheros, (3) Gestores de arranque, (4) Copias de seguridad, (5) Autonomía, (6) Estabilidad, (7) Eficiencia, (8) Usabilidad, (9) Adaptabilidad y (10) Licencia 14

15 9.1. Futuro del proyecto El futuro del proyecto pasa por un mantenimiento y actualización continua, para que siga siendo una herramienta útil para la comunidad1. A continuación se esbozan algunas líneas de trabajo para el futuro: Dar soporte a ordenadores Apple con sistema operativos Mac OS. Dar soporte a ordenadores con arquitectura de 64 bits, para poder aprovechar todo el potencial. Optimizar el kernel del live CD de ClonUCA para un uso más eficiente. 10. Apéndice En esta sección trataremos de argumentar la necesidad de buscar alternativas a la hora de ejecutar ClonUCA, porque al estar desarrollado con un live CD puede darse el caso de que no pueda ejecutarse en algunos equipos informáticos, bien porque la unidad lectora de CD ROM esté estropeada, o bien porque carezca de ella (esto último cada vez se da con más frecuencia). Para solventar esta problemática se plantean dos estrategias: Servidor PXE con ClonUCA: Dado que la mayoría de los equipos informáticos pueden arrancar desde la tarjeta de red, podemos integrar ClonUCA en un servidor PXE para ofertarlo a los equipos que arranquen de red. Live USB con ClonUCA: En los equipos actuales es posible arrancar el sistema desde una memoria USB. Además estas memorias son cada vez más rápidas y con más capacidad, por tanto, podemos integrar ClonUCA en una memoria USB. Al ofrecer estas alternativas, estamos consiguiendo un sistema más flexible y con una gran capacidad de adaptación. 1 El proyecto se encuentra a disposición de la comunidad en la Forja de RedIRIS: 15