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國研院國網中心活用雲端原生技術 快速打造AI雲端教育平台

國研院國網中心研究員潘怡倫(左)及副研究員莊家雋(左)合影。國網中心

一般數位教育面臨一些困境,首先在於學生難以獲得適用的上機操作環境。其次老師在備妥線上課程教材後,須透過還原卡或VM機制上傳至電腦教室,意謂老師需要額外費時執行IT相關工作。再者AI教學需求攀升,驅使學校的各系所紛紛購置GPU硬體設備,使行政支援單位的作業負擔日趨沈重。

然而隨著國研院國網中心推出教育雲平台(Edu-Cloud),上述困境隨之迎刃而解。Edu-Cloud最主要特色,並非立足在過去以IaaS為主的雲端架構,而是採用容器與Kubernetes(K8s)技術,堪稱是一套奠基於雲端原生(Cloud-Native)架構的AI教育平台;這套成果,不僅獲得許多學校青睞採用,也成為國網中心參與紅帽(Red Hat)亞太區創新競賽的優勝得獎作品。

角逐紅帽亞太區創新競賽 摘下Winner榮銜

教育雲的誕生,來自於國研院國網中心洪士灝副主任的想法,國網中心超級電腦為提供最好的計算效能服務,常有顯示卡汰換;但對於一般大專院校的AI教室或工作坊來說,這些汰換下來的顯示卡對其在教學應用與培訓學生上,仍然有很好的功能。

因此國網中心將這些顯示卡集結起來,透過教育雲的設計,將這些資源釋放給外部使用者,既可滿足AI演練、學習與實驗的需求,連帶可為台灣培育更多高效能計算人才。

至於在技術選型上,因為國網中心期望Edu-Cloud能具備快速布建、簡易維運、友善的使用者介面等關鍵特質,最終選定Kubernetes,只因為它可讓研發人員在雲端的容器堆疊中自動安裝、升級與管理生命週期,並且提供良好的排程、快速部署及資源分配機制,使國網中心能彈性調度資源,提供不同課程所需。

國研院國網中心研究員潘怡倫,談到參與紅帽亞太區創新競賽,可說是因緣際會。某天她看到這場賽事訊息,且確認Edu-Cloud符合Cloud-Native類別的競賽資格,當下就決定參與角逐;而Edu-Cloud已有明確的應用場景,有實際的使用經歷,也幫助許多學生享有優異的AI教育體驗,因而得到評審委員青睞,讓國網中心摘下亞太區創新競賽優勝榮銜。

邁向混合雲 輕鬆應付臨時性爆量需求

國研院國網中心副研究員莊家雋指出,透過雲端原生技術,讓國網中心不管在系統開發、部署與後續維運等方面,全都受益良多。比方說在雲端原生架構下,每個元件皆可獨立執行開發與測試,讓整個系統架構深具彈性,不僅能快速完成建置,還可輕易部署到不同雲平台環境。

「在過去,如果要導入像Edu-Cloud這樣的系統,就算動作再快,起碼也得花上一個工作天,如今只要4分鐘即可完成相同事項,」莊家雋解釋,透過K8s的Declarative YAML,讓國網中心得以輕易實現Infrastructure As Code,藉由自動化的操作方式,一氣呵成加速執行系統建置,因而大幅節省服務部署時間。

另值得一提,Edu-Cloud不僅蘊含雲端原生的技術元素,也正全速邁進混合雲架構。國網中心考量Edu-Cloud為私有雲環境,可用的容量或能力都有所侷限;隨著使用人數越來越多,加上一次性大型Workshop的舉辦頻率也提高,有時難免出現供不應求狀況,但尖峰需求一過,資源使用率又回歸常態,國網中心不可能為此斥資購置大量GPU設備。

面對這般動態需求,國網中心認為最佳解方,即是將Edu-Cloud調整為混合雲架構,以便於靈活調度公有雲資源,甚或整合國內大學既有線上教學系統,在效能與安全之間建立完美平衡。

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