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1 versitätsrechenzentrum LVU-Plattform der FernUniversität - Betriebsaspekte - Dr. Klaus Sternberger Universitätsrechenzentrum rnraum ZKI-Frühjahrstagung Hamburg März 2002

2 ZKI-Tagung Hamburg 5. März LVU-Plattform der FernUniversität - Betriebsaspekte - VU-Entwicklung Plattform 2000 Funktionen Systemumgebung Betriebsaspekte Organisation Verfügbarkeit Problemfelder Nutzungsdaten Perspektiven

3 FernUniversität - einige Zahlen 6 Fachbereiche Wirtschaftswissenschaft, Erziehungs-/Geistes- und Sozialwissenschaften, Informatik, Elektrotechnik+Informationstechnik, Mathematik, Rechtswissenschaft ~ Studienzentren Lehrgebiete Wiss. Mitarbeiter/innen Tutoren und Mentoren Techn. u. Verw. Mitarbeiter/innen Kurse ( Vorlesungen ) Studierende Haushaltsvolumen ZKI-Tagung Hamburg 5. März

4 Studienzentren in Deutschland ZKI-Tagung Hamburg 5. März

5 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Historie der VU-Entwicklung Projekte in Lehrgebieten Internet-basierte Systeme für das Fernstudium Lg. Praktische Informatik I, Virtuelle Universität, ganzheitliche Abbildung des Hochschulbetriebs Lg. Praktische Informatik III, WebAssign, Internet-basierte Übungen u. Leistungsprüfungen Lg. Kommunikationssysteme, ET-Online, analog VU, jedoch anderer struktureller Ansatz Einsatz als Prototypen auf Lehrgebietsservern schwache Schnittstellen zu zentralen Diensten Fernstudienorganisation, z.b. Kursbelegung Nutzerverwaltung auch: Kommunikationsdienste

6 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Historie (2) der VU-Entwicklung 1999/2000 hochschulinterne Diskussion und Abstimmung weiterer Ziele Entscheidung über integrierte Plattform unter Verwendung der vorhandenen Prototypen Einheitliche DV-technische Rahmenbedingungen, u.a. Solaris als Systemplattform Oracle als DB-System Nutzung des zentralen Directory Service Nutzung eingeführter Internet-Dienste Auftrag zur Entwicklung der integrierten Plattform bis Ende 2000 Einrichtung einer Betriebsgruppe am URZ zur Betreuung des Produktionsbetriebs

7 Koordination und Entscheidungsprozesse zum LV Klassische Universitätsstruktur Fachbereiche Universitätsrechenzentrum Universitätsbibliothek Rektorat Entscheidung Entscheidungs -vorlagen Kommunikation Ergänzende LVU-Entwicklungsteam Verwaltung Gruppe Studienund Studierendenschaft Lehrbetriebsorganisation Konsultative ZKI-Tagung Entscheidungsbeteiligung Hamburg 5. März Medienbeauftragter LVU-Büro Nutzergruppe Expertengruppe Zentrum für Fernstudienentwicklung LVU- Entwicklungsgruppe im URZ Design-AG

8 ZKI-Tagung Hamburg 5. März URZ Aktivitäten 1999: HBFG-Antrag für VU-Server-Plattform, Volumen 1,23 Mio.DM 2000: Beschaffung und Installation, im Wesentlichen 2x Sun Enterprise E x E Sun T3 StorEdge, 655 GB Oracle Enterprise Lizenz BMC Patrol als System Management Tool 2000: Aufbau der URZ-Betriebsgruppe (durch Umstrukturierung, nur 1 befristete Überlaststelle) März 2001, also Sommersemester 2001: Start der Plattform 2000 in URZ-Regie

9 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Lernraum Virtuelle Universität Allgemeine Zielsetzung: Abbildung des gesamten Studien- und Lehrbetriebs auf ein integriertes, netzgestütztes System Virtualisierung aller Funktionsbereiche Lehrangebot Betreuung, Kommunikation, Kooperation Übungs-, Praktikums-, Seminarbetrieb Zugang zu Bibliotheken, Informationsressourcen Klausur- und Prüfungsangelegenheiten Administration (Student/in <-> Hochschule)

10 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Funktionen der LVU-Plattform Übersicht Plattform zur netzgestützten Verteilung bzw. zum Abruf von Lehr- und Lernmaterialien Kommunikations- und Interaktionsplattform für Lernende und Lehrende Basis zur interaktiven Durchführung von Übungen Portal zu weiteren Diensten der FernUniversität wie Büro/Lehrgebiet, Bibliothek, Hilfe-Funktionen, Weiterbildungsangebote, Info-Vermittlung etc. Administrationsfunktionen

11 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Übungssystem Definition und Erstellung von Online-Übungen durch Kursbetreuer Vorgangsunterstützung für den Lernenden, z.b. Offline-Bearbeitung und Upload der Einsendungen Vorgangsunterstützung für die Korrekturarbeit (Verteilung auf Korrektoren, Kontrolle des Korrekturablaufs) Automatisierbare Übungen, z.b. Programmierkurse, Schnittstelle zu Fachbereichsservern Verwaltung der Übungsleistungen

12 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Kommunikation Kurs-gesteuerter Versand von s an andere Kursbetreuer, Kursbeleger und -berechtigte Kurs-gesteuerte Definition und Nutzung von Newsgruppen Kurs-, Bereichs- und System-bezogene Mitteilungen Integration externer News-Server BSCW für Gruppenkommunikation und gemeinsame Dokumentenbearbeitung Chat-System (VideoConferencing)

13 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Lehrmaterialien, andere Inhalte In Form von: HTML-Dokumenten PDF-Dokumenten PS-Dokumenten Authorware-Dokumente Flash-Dokumente HM-Card-Dokumente in HTML-Dokumente eingebettete Skripte, z. B. JavaScript Materialien, die PlugIn s benötigen Java-Applets

14 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Struktur des LVU-Systems Nutzer Studierende Netz- Zugang GWiN VPN Lokales VPN-Gateway Netz- Dienste News ftp WWW IRC BSCW Video- Confere nce Anwendungen LVU-Komponenten Netzfunktionen zu SLO-Anwendungen Studenten-DB KVS Quell-DB Info-Dienste Datenbanken Multimedia- Lehrmodule

15 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Struktur des LVU-Systems Nutzer Studierende Netz- Zugang GWiN VPN Lokale Einwähl- Router Netz- Dienste Anwendungen News ftp LVU-Komponenten WWW Plattform 2000 IRC BSCW Netzfunktionen zu SLO-Anwendungen Video- Confere nce Studenten-DB KVS Quell-DB Info-Dienste Datenbanken Multimedia- Lehrmodule

16 Systembasis für die Plattform 2000 / GWiN 34 Mbit/s VPN Netzzugang VU- Applikation Sun E 5500 WWW-Server Mailhost Sun E 450 E 450 Load Balancing News ftp, IRC BSCW Firewall Sun E220 Directory Service Verwaltung DB-Server Sun E 4500 Oracle 8i Sun T3ES 655 GB NSM IBM 3466 Ultrium NSM IBM 3466 Backup + Archiv-Systeme auf TSM-Basis HIS + SLO- Applikationen IBM RS/6000- F80 -F40 Informix SSA-T GB ZKI-Tagung Hamburg 5. März

17 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Technische Plattform Applikationsserver Sun E4500 Apache Web-Server als Nutzerinterface Vielzahl von Skripten für VU-Funktionen Directory Server Datenbank-Server Sun E4500 Oracle 8i EE mit verschiedenen Zusatzprodukten RAID Storage Sun T3 ES mit 655 GBytes Netzdienste-Server allgemeine Web-Server und Mailhost auf 2x E450 News, ftp auf mittleren Servern BSCW-Server als Basis für Gruppenkommunikation Videokonferenz (nur Tests) Meeting Point-Server (WhitePine), max. 5-6 Teilnehmer Piloterprobung DFN VideoConference-Dienst

18 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Netzzugang Zugang zur Plattform VPN-Einwahl (Telekom), Citytarif bundesweit (Talkline --> MediaWays) VPN-Gateway Cisco 3030 (in Vorbereitung), insbesondere auch für T-DSL-Nutzer andere Service Provider über DeCIX / GWiN, IP-Adresse nicht in FeU-Domain (Lizenzprobleme!) 72 lokale Einwähl-Ports, vor allem für XXL-Dienst Zentraler Account Antrag per Web-Interface, Abwicklung per Netz für Netzkurs -Beleger wird Account generiert Steuerung über zentralen Directory Server I-Planet Directory Server 4.1 knappe Attribute-Liste, enthält i.w. nur Accountdaten, Mail-Adresse und SSL-Key

19 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Sicherheitskomponenten Firewall vor sensiblen Systemen, ergänzt um Access-Filter auf Routern Verwendung privater, nicht route-fähiger Netzadressen (10.x) für kritische Systeme SSL-gesicherte Kommunikationskanäle für VU-Nutzung Zertifikat-Server zur automatisierten Erzeugung von SSL-Zertifikaten für Studierende und Mitarbeiter, (Anfang März 2002: ~ Client-Zertifikate ausgestellt) SSL-Authentifizierung für einzelne Funktionen eingeführt, z. B. Prüfungsergebnis-Abfrage Datensicherung über TSM und NSM Backup- und Archiv-Systeme (IBM 3466)

20 Betrieb der VU-Plattform im URZ Fachbereiche, Lehrgebiete als VU-Anbieter/-Anwender lehrbezogene Beratung, Kursbetreuung Studierende Implementierung von Lehrmodulen in VU-Plattform Betreuung der VU-Applikationen und Datenbanken Arbeitsbereich VU-Systeme Unterstützung zur Verwendung von Kommunikationsdienste n Rückkopplung von Problemen 2. Level-Support anwendungsbezogen 1. Level-Support zu VU-Problemen technischer Art URZ- Arbeitsbereiche Fernstudien- und Verwaltungssysteme Server- und Netzbetrieb Beratung und IT-Service URZ-Hotline, PC- und LAN-Systeme Schnittstellen VU - SLO Systembetreuung Technischer Betrieb der VU-Server und Netzdienste Telef. Beratungsdienst Mo. - Fr Uhr geringe Relevanz für die VU ZKI-Tagung Hamburg 5. März

21 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Verfügbarkeit der Plattform 24 x 7-Stunden-Betrieb der VU-Plattform aktuell keine (explizite) 99,9x% - Vorgabe Dienstzeiten Mo Fr Uhr d. h. ca. 70 % ohne Systembetreuung Wochenende - Arbeitsphase für Fernstudierende - kein personeller Support im URZ Sicherstellung einer höheren Verfügbarkeit durch - technische Lösungsansätze - und/oder: Rufbereitschaftsdienst Ziel: möglichst weitgehend mit technischer Unterstützung

22 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Verfügbarkeits-Management (1) Konfigurationsansätze Redundante Hardware-Systeme Prozessoren, Hot-plug-Platten, RAID-Speicher Netzschnittstellen, Netzteile/Stromversorgung Noch nicht: Cluster-Konfiguration, Standby-Systeme Netzdienste mit Load Balancing (in Planung) WWW-Server Mailhost Netzzugang (für Studierende) und als Alternativen GWiN-Anschluss mit Backup-Zuleitung für Virtuelle Universität, da Zugang über (und andere SP) über GWiN erfolgt USV: potentielle Schwachstelle (nur bis 15 min)

23 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Hardware-Redundanz aktueller Stand GWiN / Internet Backup HSRP C 6500 mit MSFC-2 C 6500 mit MSFC Applikations- Server DB-Server DNS LDAP Mail DNS LDAP Mail WWW WWW T3- Speicher

24 Hardware-Redundanz geplant GWiN / Internet Backup HSRP C 6500 MSFC-2 C 6500 MSFC Applikations- Server DB-Server DNS LDAP Mail DNS LDAP Mail Standby WWW WWW T3- Speicher geplant ZKI-Tagung Hamburg 5. März

25 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Verfügbarkeits-Management (2) Software-Ansatz System-Management-Tool BMC Patrol Software-gestützte Überwachung von Systemkomponenten Applikationen Datenbanken Netzkomponenten arbeitet mit autonomen Agenten auf überwachten Systemen, die lokal Daten sammeln, z. B. zu CPU-Auslastung Füllgrad des Filesystems Antwortzeiten... erlaubt Alarmierung und Reaktionen vor Ausfall einer Funktion

26 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Funktion BMC Patrol Agenten erzeugen Events im Zusammenwirken mit sog. Knowledge Module (KM) graphische Anzeige auf Überwachungskonsole Events lösen definierte Aktionen aus, z. B. Message (Mail, SMS,...) an Bereitschaftsdienst Reset einer hängengebliebenen Anwendung Reboot eines Systems... dazu Entwicklung eigener Skripte, kontinuierlicher Ausbau und Verfeinerung der überwachten Objekte Aktive Massnahmen schrittweise nach Auswertung von Betriebserfahrungen

27 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Aktuell genutzte Basis-Funktionen Überwachte Basiswerte CPU File System Speicher-Auslastung Prozesse Swap Aktivitäten Alarmierung, z. B. bei CPU-Auslastung bei 30 Abfragen in 30 Minuten > 97 % File System bei 5 Abfragen in 10 Minuten > 85 % (Stufe 1), > 95 % (Stufe 2) Mailqueue 2x in 10 Minuten > 200 Mails

28 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Überwachung auf Anwendungsebene BMC Patrol Im Fehlerfall Patrol-Skript simuliert Anwender Testkurs WebAssign oder SMS VU-- Applikationen

29 Anwendungsbeispiele für Patrol-Einsatz Objekt Tests Intervall Fehlerfall Aktion im Fehlerfall (in sec) Oracle Listener Anzahl laufende Listenerprozesse 60 Prozessanzahl == 0 Start des Prozesses: lsnrctl start; Mail und SMS VU, Verfügbarkeit 60 DB nicht verfügbar Mail und SMS an WebAssign über Oracle-Plugin mohren,benner VU- Plattform Abfrage der Startseite https://vu 300 2*kein gültiger Returncode Stop und Start des Apache; Mail und SMS an mohren, benner VU- Abfrage der Startseite 300 2*kein gültiger Mail an benner Plattform Returncode Webassign Abfrage der Seite https://vu/webassign/ 300 2*kein gültiger Returncode Stop und Start von Webassign; Webassign Testkurs per Patrol-Skript 300 2*kein gültiger Returncode Mail und SMS an mohren,benner Router Ping 300 2*nicht erreichbar Mail an funet-admin Switches News Connect über 300 2*kein gültiger Mail an webmaster Server Newsprotokoll Returncode Ftp Server Connect über FTP Protokoll 300 2*kein gültiger Returncode Mail an webmaster Mail immer zusätzlich an "bereit" ZKI-Tagung Hamburg 5. März

30 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Überwachungskonzept der VU-Datenbanken BMC Patrol VU-- Applikationen Firewall oder SMS Überwachungs- Server: Enterprise Mgr. Console Oracle- Datenbank

31 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Störungsprotokoll Von Bis Ursache Wirkung Betroffene VU- Benutzer , 11: , 13:00 Fehlerhafte Deinstallation von legato machte Neuinstallation von oracle auf balsa erforderlich Unterbrechung Alle , 08: , 12:00 Fehler in den Scripten zum ncftpd-server mußten nachgearbeitet werden, damit das Einspielen von Kursmaterial möglich wurde. Keine Unterbrechung Kursbetreuer/- autoren , 11: , 13:00 Nichtverfügbarkeit der Güting-Kurse in VU behoben durch nfs-mount Keine Unterbrechung Güting- Kursbetreuer , 08: , 16:45 Systemstörung auf moringa (Betriebssys.) Unterbrechung Alle , 14: , 16:00 Güting-Kurse: mount nicht da, da auf Lehrgebietsrechner "Amundsen" ein demon nicht da ist. Systembetreuer im Lehrgebiet nicht erreichbar. LG- Mitarbeiter Ansroge wird die Kurse per ftp übertragen. Mount dann nicht mehr erforderlich. Güting-Kurse nicht zugreifbar Alle Benutzer von Güting-Kursen in der VU , 07: , 10:30 Angekündigter Ausfall von moringa. Beheben des Problems vom Unterbrechung Alle , 08: , 12:00 Übernahme der LDAP-Daten in WebAssign nicht funktional. Behoben durch H. Nieswandt Teilweise Nichtverfügbarkeit von WebAssign Neue WebAssign- Benutzer , 03: , 13:00 Ausfall der VU-Datenbanken Ausfall der VU Alle

32 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Störungsprotokoll (2) , 11: , 12:22 Ausfall Webserver. Hängengebliebene Prozesse Ausfall der VU Alle , 19: , 08:30 Problem mit Tablespace in vudb. Schlechte Antwortzeiten Alle , 20: , 08:00 Fehlerhafter Cronjob nach der Installation einer neuen Version von WebAssign Ausfall WebAssign Alle WebAssign- Benutzer , 08: , 11:20 Wattle-Umstellung Beeinträchtigung von WebAssign Neue WebAssign- Benutzer bzw. mit geändertem Paßwort (?) , 17: , 14:22 Fehlerhafter Bugfix (Padding vierstelliger Kursnummern durch führende Null in Webassign-DB) Ein Kurs (Freiburg) konnte in WebAssign nicht benutzt werden Alle Benutzer des Kurses , 18: , 08:00 Angekündigte Unterbrechung wg Umbau der Stromversorgung Unterbrechung Alle , 06: , 08:05 VU-Webserver nicht verfügbar. Wegen DNS-Problem konnte Patrol den Server nicht wieder hochfahren. Ausfall VU Alle

33 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Einige Zahlen (noch keine systematische Auswertung) Erreichte Verfügbarkeit an 350 Betriebstagen gesamte Plattform: 99,55% ohne geplante Unterbrechungen: 99,75% nur Teilfunktion (Übungssystem, Kurs) betroffen: 99,03% 256 Kurse aktuell in der Plattform angeboten, davon 32 externe, also anderer Hochschulen 94 Übungveranstaltungen über WebAssign im WS 2001, davon 8 externe aus 5 Hochschulen ca Studierende haben VU-Plattform genutzt >4000 davon sind bei den Übungen aktiv geworden im WS 2001 ca Accounts für LVU-Zugang, Tendenz steigend

34 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Nutzungscharakteristik Tagesverlauf Woche Seit Seit So. Mo. Di. Mi. Do. Fr. Sa Semester Seit Mrz 01 Apr 01 Mai 01 Jun 01 Jul 01 Aug 01 Sep 01 Okt 01 Nov 01 Dez 01 Jan 02

35 Dateitypen in der VU-Plattform ZKI-Tagung Hamburg 5. März

36 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Aktuelle Probleme z. T. noch Weiterentwicklung der VU-Software- Komponenten, mit gelegentlichem Update-Bedarf unzureichend dokumentierte Software Integration von Projektentwicklungen in die Plattform, z. B. Multimedia-Katalog, Virtueller Semesterapparat, u.a. hochschulinterne Projekte Einführung eines geordneten Testverfahrens vor Freigabe von SW -Updates Testserver mit vollständiger VU-Umgebung Weiterer Testserver für Projektentwicklungen Aufwand zur Betreuung der Kursbetreuer bei Vorbereitung der VU-Inhalte und Kommunikations- Elemente

37 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Defizite der Plattform 2000 Divergenz der Grundtechnologien der Plattform- Komponenten Dokumentation entspricht Prototyp-Entwicklung Nur Offline -Integration von Verwaltungsfunktionen zum Studienbetrieb Anwender-gesteuerte Bereiche für Informationsund Dienstangebote fehlen Eingeschränkte Nutzungsfreundlichkeit zur Einspielung und zum Update von Lehrinhalten Übungssystem nicht systematisch integriert

38 ZKI-Tagung Hamburg 5. März Neue Funktionen Versionierung von Lehrmaterialien Volle Integration von Verwaltungsfunktionen Erweiterte Integration von Netzdiensten und Gruppenkommunikationsangeboten, auch für Kursbetreuer und Administratoren definierte Schnittstellen zur Integration additiver Systementwicklungen (Innovationsfond-Projekte) Einführung eines Rollenkonzepts bei der Zugriffsrechte-Steuerung Mandantenfähigkeit...(noch laufende Diskussion) Ziel: Plattform 2003

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