[发明专利]一种在线交互式编程开放实验系统

说明书

本发明公开了一种在线交互式编程开放实验系统，包括孵化器模块、公共服务模块和用户管理模块；所述孵化器模块运行于K8S集群，通过restful API接口接收用户请求命令，实现容器启停与用户存储的控制管理；所述公共服务模块包括审计服务模块、短消息服务模块、项目服务模块和租户服务模块，用于为用户提供整个平台共享的服务项目；所述用户管理模块为用户、用户管理员以及系统管理员分配不同操作权限。本发明相比于现有技术能够在环境定制、租户管理、共享存储、负载能力、跨云部署与跨集群部署以及在线交互式编程平台的通用性方面达成良好的效果。

技术领域

本发明涉及交互式编程领域，尤其涉及一种在线交互式编程开放实验系统。

背景技术

现有的JupyterHub是基于Jupyter的多人在线交互式编程平台，它可以为每个用户管理私人存储，以及启动、管理Jupyter实例容器。JupyterHub的问题在于它无法实现共享存储；也没有资源管理、审计系统，仅能负担两百个左右的Jupyter实例；难以跨云、跨集群部署；另外，JupyterHub中所有用户必须共用同一个Docker镜像，无法按用户、应用灵活切换镜像。BinderHub是一个封装了JupyterHub的在线交互式开发平台，它解决了JupyterHub所有用户仅能共用一个Docker镜像的问题，每次启动实例均可以根据需要建立新的Docker镜像。BinderHub的问题是它除了解决镜像定制问题，其他JupyterHub的问题它都存在。由于BinderHub每次启动容器都需要重新建立镜像，它的启动速度是非常慢的；同时，BinderHub需要使用者精通Docker镜像和相关编程环境的搭建，要求远超普通程序员的搭建配置能力，无法用于实际的生产、工作中。

MOOC是现有公开课平台的基础技术。它可以实现学生在线、远程上课，同时跟踪学生学习进度，同时老师可以在线制作、发布课程。MOOC的问题在于学生主要是单向接受学习，无法实际动手进行在线实验、完成作业、提交报告等。

另外，很多在线编程、量化交易平台实现了在线交互式编程技术（如Kaggle、Quantopian等）。这些平台的问题在于对内容的组织过于零散，一般仅以问题、算法为内容组织单位；需要用户自行安装配置所需的环境；允许使用的编程语言也非常受限；最后，这些平台一般针对某种编程任务，不是通用编程平台（如Kaggle偏重机器学习、人工智能算法，Quantopian等量化平台仅着眼于量化算法的研究和开发）。

以上所有技术均不支持租户，即无法为某个组织单独部署一个在线交互式开发平台，同时统一管理所有租户的资源和权限。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种在线交互式编程开放实验系统。

一种在线交互式编程开放实验系统，包括孵化器模块、公共服务模块和用户管理模块；所述孵化器模块运行于K8S集群，通过restful API接口接收用户请求命令，实现容器启停与用户存储的控制管理；所述公共服务模块包括审计服务模块、短消息服务模块、项目服务模块和租户服务模块，用于为用户提供整个平台共享的服务项目；所述用户管理模块为用户、用户管理员以及系统管理员分配不同操作权限。

进一步的，一种在线交互式编程开放实验系统，所述孵化器模块通过存储卷服务模块与Pod管理模块管理用户存储资源；所述存储卷服务模块为新建用户创建用户的存储卷；所述Pod管理模块用户为用户分配动态Pod。所述孵化器模块还包括容器启动模块和容器回收模块管理，控制管理用户容器的启停；所述容器启动模块接收用户启动命令，请求集成的JupyterHub完成容器创建；所述容器回收模块在满足触发条件时，自动进行容器的停止和资源回收，所述触发条件为用户登出或用户停止工作时间超过预设第一阈值。

进一步的，一种在线交互式编程开放实验系统，所述用户管理模块包括系统管理模块与租户管理模块，分别为系统管理员与租户管理员提供各自的管理界面；所述系统管理模块提供全系统的审计信息，同时管理租户并为租户分配资源；所述租户管理模块提供租户内部的审计信息，同时管理教师学生账号以及资源配额。