Впровадження хмарних технологій в систему освіти та створення віртуальних комп’ютерних науково-навчальних лабораторій дослідницького університету

Розроблені програмно-технічні основи віртуальної комп’ютерної лабораторії (ВЛ) на основі хмарних технологій. Головні відмінності від хмарних сервісів, що пропонуються в Інтернет в останні роки – це розширені функції для користувача з можливістю інтерактивного використання фізичних лабораторних інструментів як з боку сервера так і з боку клієнта, поглиблений менеджмент віртуальних машин та інфраструктур.

Проведений технічний аналіз програмних засобів для створення віртуальної наукової лабораторії дослідницького університету, яка одночасно може використовуватись і як науковий інструмент і як навчальна для студентів-дослідників.

Розроблені декілька базових архітектур ВЛ різного рівня потужності функціональності і надійності. Проаналізовані структури з високою надійністю функціонування та методи надійного доступу через мережу.
Показаний шлях створення ВЛ з можливістю міграції віртуальних машин користувача, показана можливість і технології міграції віртуальних машин на кластери зовнішніх орендованих хмар. Надані рекомендації щодо економічних критеріїв підключення ресурсів зовнішніх хмар.

Одна із значних проблем хмарних сервісів і віртуальних лабораторій також – це надійність мережевого доступу. Хмарні технології, що особливо масово розвиваються останнім часом, поставили нові виклики перед мережею. Якщо зараз проблеми відсутності зв’язку на протязі декількох хвилин компенсуються на прикладних рівнях шляхом буферизації, формування критичних секцій взаємодії та повторення втрачених дій, то впровадження інтерактивної взаємодії та онлайн взаємодія з об’єктами потребує значного зменшення тривалості в перериваннях зв’язку, теоретично до рівня пропадання декількох пакетів транспортного рівня.
Показані напрямки еволюції комп’ютерних мереж в напрямку забезпечення надійності і безперервності з’єднань користувача з хмарним сервісом, зокрема впровадження функцій SND (software defined network) в мережі.

В НДР запропонований перелік функцій управління гіпервізорами віртуальної платформи, які необхідні для повнофункціональної і ефективної ВЛ, багато з яких не пропонуються провайдерами хмарних сервісів і не реалізовані в програмних засобах хмарних сервісів та дозволять користувачу вільно використовувати ВЛ, починаючи з запуску зупиненої ВМ та закінчуючи підключенням технічних засобів до ВЛ через локальний комп’ютер, які були б доступні з віртуального середовища.

Аналіз показав, що існуючі системи управління функціями гіпервізора і материнською ОС часто не є об’єктно - орієнтованими, а тому не дозволять забезпечити регламентацію доступу на рівні власника об’єкту. Частина функцій ОС та гіпервізора доступні тільки адміністратору системи. Це потребує модернізації базових програмних засобів для повної об’єктної прив’язки. Показано яким чином можлива модернізація, які функції і в якій мірі обмеження повинні бути доступні для користувача для забезпечення інформаційної безпеки.

Розроблена пілотна модель ВЛ на основі віртуальної платформи KVM та системи керування хмарними сервісами NEBULA. Використані програмні продукти є вільно розповсюджувані, що відповідає загальній стратегії, яка прийнята в системі науки і освіти України. Пілотна система впроваджена в мережі УРАН для освіти і науки в дата центрі УРАН та пропонує послуги для університетів.