Modern, felhő alapú infrastruktúra a hallgatók és az oktatók szolgálatában

Könnyen indítható virtuális számítógépekkel támogatják a gyakorlati oktatást a Villamosmérnöki és Informatikai Karon. A BME fejlesztését több felsőoktatási intézmény is átvette.

„Jelentősen lerövidítettük azt az időt, amíg az oktatók előkészítik a laborokat a speciális szoftverigényű előadásaikhoz, emellett a hallgatóknak is biztosítjuk, hogy akár napokkal a tanórák után is elérjék az ott használt programokat, konfigurációkat” – magyarázta a műegyetemi fejlesztésű CIRCLE Cloud elnevezésű rendszerről Szeberényi Imre, a BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Közigazgatási Informatikai Központ kutatás-fejlesztési igazgatóhelyettese, a fejlesztés vezetője. „A korábbinál sokkal rugalmasabb rendszert hoztunk létre, így a laborok vagy az egyedi szoftverigényű gyakorlatok előkészítése már nem jelent többórás munkát az oktatóknak és a Hallgatói Számítógép Központ (HSZK) munkatársainak. Korábban hosszú ideig tartott a gépek installálása, bonyolult volt az egyedi licencek és a terembeosztás körüli adminisztráció, ugyanis a speciális, előre telepített programok miatt a gyakorlatot csak a már lefoglalt és előkészített gépeken lehetett megtartani” – ecsetelte a laborelőadások körüli gondokat a fejlesztői csapat vezetője.

CIRCLE Cloud
A szakdolgozati témaként indult fejlesztés egy, az oktatás számára kialakított, dinamikusan kezelhető felhőalkalmazás. A CIRCLE (Cloud Infrastructure for Research Computing and Laboratory Environment) kutatás keretében létrejött rendszer egy ingyenes, önálló, nyílt forráskódú felhőmenedzser szoftvercsomag. Használható tanteremben, önálló vagy csoportos laboratóriumi munkához, szakdolgozatok és diplomatervek készítéséhez, tanfolyamok és projektek támogatásához. A rendszer lényege, hogy a felhasználók (azaz az oktatók és a hallgatók) előre megadott sablonok mentén tetszőleges számú, személyre szabott virtuális gépet hozhatnak létre anélkül, hogy minden egyes gépre külön telepíteni kellene a programokat. A sablonokat az oktatók készíthetik el, és ők adnak felhasználói jogosultságot a hallgatóknak, akiket a rendszer az egyetemi címtár alapján azonosít.

„Az oktatók könnyebben felkészülhetnek, míg a hallgatók többet gyakorolhatnak a számonkérések előtt a felhő alapú rendszerrel” – részletezte a CIRCLE Cloud előnyeit Guba Sándor, és Őry Máté (képünkön), valamint Bach Dániel, akik a szoftverfejlesztői csapat oszlopos tagjaiként vettek részt a rendszer kialakításában. „A diákok a laborok után, akár otthonról is elindíthatják az órán használt gépeket, gyakorolhatnak, így elkészíthetik a házi feladatukat, felkészülhetnek a későbbi előadásokra, számonkérésekre. Ezentúl a hallgatók maguk is létrehozhatnak virtuális gépeket, amelyeket tudományos munkájukhoz vagy diplomaterveik elkészítéséhez használhatnak fel. Olyan nagy teljesítményű konfiguráció használatára kapnak így lehetőséget, amely önmagában ritkán biztosítható, viszont a nagy memóriával és erős processzorral rendelkező gépek ma már nélkülözhetetlenek bizonyos számítások elvégzéséhez” – mutatták be a hallgatói oldal előnyeit az Informatikai Központ fiatal szakértői.

A CIRCLE vázát hét szerverből álló klaszter adja az Informatikai Központ géptermében, ahol a felhőnek köszönhetően csökkenthették a szerverszobák számát. Az itt üzemeltetett felhőalkalmazás fél terabyte RAM-mal, 100 processzormaggal és 24 terabyte-nyi tárolókapacitással működik. „A felhasználásban a technikai korlátok sem jelentenek akadályt: zavartalanul működik a rendszer abban az esetben is, ha eltérés van a virtuális, illetve a kliensgép teljesítménye között” – ismertette a technikai részleteket Őry Máté, hozzátéve, hogy „a virtuális gépek teljes értékű, tetszőleges operációs rendszerrel (Microsoft, Linux stb.) futó számítógépek, amelyek akár böngészőből is elérhetőek”. A fejlesztők kézenfekvő megoldást dolgoztak ki a hálózat védelmére is.

„Biztonsági problémák előálltakor vagy tiltott programok letöltése alatt a gépek hálózati kapcsolata megszűnik, azaz a CIRCLE figyeli és automatikusan kizárja a rendszerből az érintett számítógépeket. Ennél komolyabb biztonsági incidensre még nem volt példa, de felkészültünk ilyen esetekre is” – fejtette ki Guba Sándor, figyelmeztetve arra is, hogy a felhasználó, legyen az oktató vagy hallgató, felelős a virtuális gépére telepített szoftverek jogtisztaságáért. A kialakításban résztvevő szakértők kifejtették, hogy a CIRCLE egy önálló rendszer, működéséhez nincs szükség külső szolgáltató bevonására, az itt tárolt adatok titkosított csatornán hagyják el az intézményt.

A CIRCLE Cloudban a felhasználás jellegétől függően különböző kategóriákba sorolják az egyes virtuális gépeket, ettől a meghatározott típustól függ, hogy az adott gépet mennyi ideig működtetik. Az ún. laborgépeket az indításuktól számított öt órán belül hibernálják, majd a felhasználók két hetet kapnak azok újraindítására és használatára. A projekt-típusú gépeket TDK-hoz, diplomatervek és szakdolgozatok készítéséhez, kutatási projektekhez használják, ezeket általában egy hónap lejártával állítják le. A harmadik típusba az ún. szerver-típusú gépek tartoznak, amelyeket az üzemeltető központ nem töröl automatikusan, azonban a felhasználónak évente jeleznie kell, ha tovább szeretné működtetni az adott virtuális szervert. Szeberényi Imre hozzátette, hogy az időtartamok igény szerint meghosszabbíthatók, azonban nincs kapacitásuk az egyébként nem használt gépek üzemben tartására.

Egy futo gép konzol ablakának képe

A rendszert az Informatikai Központ és az Irányítástechnika és Informatika Tanszék mellett az Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék oktatási tevékenységében használják, de a CIRCLE Cloud bármikor egyetemi szintűvé tehető megfelelő hardver biztosításával. A jelenlegi konfigurációban 100-200 virtuális gép működik, ám a rendszer tökéletesen üzemelt az eddigi legnagyobb terhelés mellett is, amikor egy teljes évfolyam minden hallgatója saját virtuális gépet indított.

Bejelentkezés után az oktatónak megjelenő irányítópult képe

A felhőalkalmazás nemcsak házon belül aratott sikert. „Az egyetemek közötti együttműködésnek köszönhetően a CIRCLE-t már Miskolcon és a glasgow-i egyetemen is használják, emellett a győri Széchenyi István Egyetem is jelezte, hogy szívesen kipróbálja a műegyetemi fejlesztést” – árulta el Szeberényi Imre. Miskolcon a CIRCLE Cloud a BME szuperszámítógépéhez mérhető adottságokkal rendelkező rendszeren működik, amely lehetővé teszi egyszerre akár 650 virtuális gép indítását is.

- TZS -

Fotó: Philip János