京都大学における教育用コンピュータシステムの構成— 平成 18 年度導入のシステムの構築について —京都大学 学術情報メディアセンター 喜多 一, 上原哲太郎, 森 幹彦, 池田 心
京都大学 情報環境部 小澤義明, 竹尾賢一, 石橋由子, 坂井田紀恵• 授業時間の有効活用，休憩時間中での情報へのアクセスのため短時間でのログオンが求められる．

はじめに

1

大学における教育基盤として，情報教育の実習などに• 入学・卒業時に大量の利用者が入れ替わる．

用いる情報端末系は分散情報システムとして特有の性格

また，利用内容における要求も多様である：

を有し，各大学で種々の工夫がなされてきた [1]．総合大学などでは 1000 台を越える端末数のシステムとなり，• カリキュラム上， OS レベルから複数の要求に対処することがしばしば求められる．

数十台規模の初中等教育用のシステムとは規模の点で大きく異なる．一方，事業所用の端末系にはより大規模な• オフィスソフトなど一般的なアプリケーションのほものも少なくないが，利用形態上の相違が大きく，シスか，専門教育との関連で種々のアプリケーションをテム構築上も運用管理上も大学固有の課題を伴っている．

必要とする1 ．

またパーソナルコンピュータ端末 (以下 PC 端末と呼さらに，近年の運用管理面や情報システム構築上の要ぶ）のハードウェアは近年，急速に高性能化・低廉化し求として以下の事項についても配慮しなければならない．ているが，大学固有の要求を持つ大規模システムを限ら• 情報セキュリティや個人情報の保護など，運用管理面での要求が厳しくなっていること，れたスタッフと運用経費で対応することは厳しく，システム構築上も，運用管理や利用者対応のためのコストを• 大学設置基準に従った授業運営の厳格化に伴い，学含めた総合的な費用，いわゆる TCO 削減の視点でのシ務日程が窮屈になっており，維持管理やアカウントステム構築が重要となってきている．

発行のための時間的余裕が減少していること，とりわけ，国立大学は，平成 16 年度に法人化された• 同じく自習支援の要求が高まっていること，が，教育用の情報基盤への投資は IT 化の推進に積極的な私学に比べ，法人化以前から必ずしも十分とは言えず，人材面でも情報システムを扱う非教員系の専門職の配置• 学務管理システム，電子図書館，e-Learning など
Web を利用するサービスの増加により，情報端末の必要性が高まっていること，に問題を抱えている．法人化に伴い大学自身の裁量権が• またこれらのサービスとの連携のため認証系の統合増したが，一方で，経費の「効率化」義務や，法人化にが求められていること．

伴う種々の制度的変更への対応コストなどから経費面での厳しさが増しているのが実状である．
本報告では，このような背景の中で平成 19 年 2 月に2.2

教育用端末系の設置形態更新を行った京都大学の教育用コンピュータシステムに教育用 PC 端末の導入には多様な形態があり [1]，端ついて，その構成等について報告する．

末の形態からは

2

大学における教育用端末系の課題

2.1

教育用端末系の利用上の特徴• 演習室などに据置型端末を設置する形態．ハードウェアの構成から以下のような選択肢がある：– HDD を内蔵し，OS やアプリケーションを各端末側に置く方式，教育用の情報端末系の主たる利用者は学生と授業担当– ディスクレスクライアント方式，教員，TA であるが，このことから利用形態に以下のよ– 主たる処理を遠隔ホスト側で行う方式

うな特徴的を持っている：• 学生に PC 端末を購入させ，あるいは貸与する形態．

• 時間割沿った利用のためログオン・ログオフが頻繁

また OS の視点からも選択肢は多様である：に生じる．

• Windows, MacOS, unix 系 OS など単一 OS の導入• 学生は多くの教室や自習室を移動して利用するため，利用者と端末との対応関係が固定されない．

• デュアルブートや仮想 PC による複数 OS の導入
1 プログラミング，統計処理，数値計算，CAD，シミュレーション，可視化，地理情報処理など

1

仮想 PC 技術を利用した複数 OS 環境の提供 ：旧シスシステム調達の概要

3

テムではオフィスソフトや CAD などのアプリケー
京都大学における教育用コンピュータシステムはこれションを利用するための Windows 環境と，プログ

まで語学学習 (CALL) システムと一体として設計し調

ラミング教育などで使用される Linux 環境を仮想達を行ってきた．さらに平成 19 年 2 月導入の現システ

PC 技術 (VMware を使用) により各端末内で共存

ムは，試みとして調達年度が一致していた附属図書館のさせた．Windows 2000 をホスト OS，Linux をゲシステムと一括調達した．経費面では法人化に伴う調達

スト OS という構成を採り，ログイン時に Linux を経費の圧縮要求があり，10%の調達経費の削減を行った．

選択した場合は Windows を意識させないように工調達期間は前システム同様 5 年間である．情報システ

夫していた．

ムの調達期間としては長めであるが，調達・更新に要す

仮想 PC 技術を利用したファイルサービスの提供 : 上る手間，安定稼動期間の確保，教育用途での PC 端末の述の複数 OS 環境をファイルサービスの一元化にも性能の飽和感などから 5 年とした．以下では，このうち使用した．大規模システムでのスケーラビリティに教育用コンピュータシステムの部分について紹介する．
京都大学における教育用コンピュータシステムが提供実績のあった NFS を選択し，各端末はゲスト OSの Linux が NFS クライアントとなるとともにホスするサービスは以下の通りである：

ト OS の Windows にファイルサービス samba で• 授業用・自習用 PC 端末の提供．利用者は主として中継する方式をとった．
学部生であるが，文科系の研究科を中心に大学院生 独自の認証系の構成 ：アカウント発行などの利用者管レベルまで利用されている．端末は学内 27 箇所に理と端末からのログイン，Web メールシステムへの分散配置されるため，サーバへの接続のためのネッログインに関して，独自の認証系を構成して運用しトワークの構築も必要とする．端末からの印刷サーた．PC 端末については独自のログイン用モジュー
ビスやアカウントの発行・管理も含まれている．

ルを利用した．

• 学生用電子メールサービスの提供．京都大学では全 商用システムと OSS を組合せた電子メール環境 ：電子学規模の教員用メールサービスは展開されていない
メールサービスは Web メールのユーザインターフェため，学生のみならず，かなり多くの教員が本サー
イスと SMTP, POP, IMAP などの配送サービスを，ビスを利用している．旧システムから Web メール
商用の Web メールインターフェイスと sendmail な方式を採用したため，新システムでも Web メール
どの OSS との組み合わせにより実現していた．
型のサービスを継続した．

上述の構成は，限られた調達経費の中で教育ニーズに• 学内ネットワークけのアクセスの提供．ネットワー 合うシステムを効果的に実現した点では評価できるが，クの運用は京都大学学術情報ネットワークサービス 運用経験から以下のような点が問題となっていた：(KUINS) の所掌であるが，学生などが自身の PC• 仮想 PC 技術を利用者への OS 環境の提供とファイを LAN に接続するための認証サービスを本システルサービスの両面から利用したため，ゲスト OS のムが KUINS に提供するとともに，演習室などでのバージョンアップ作業の困難さが高く，アプリケー情報コンセントサービスを自ら提供している．
ション導入・更新要求とファイルサービスの機能維
また，本システムは全学規模で学生にアカウントを発持が相反する場面がしばしば生じた．
行しており，附属図書館との連携調達を行ったことから• アプリケーションのメモリ要求が次第に大きくなる• 学生を対象とする全学的認証基盤の提供2中で仮想 PC 技術の利用が端末のメモリ利用を圧迫した．一方，CPU の能力は大学での授業利用を考も視野に入れてシステムを構築した．

えた場合，導入後 5 年を経てもその不足が顕著に問題となることはなかった．

4

新システムの設計方針

4.1

旧システムの特色と問題点• 独自に構築した利用者管理と認証系は柔軟な運用を可能にする一方で，設計思想，実装上の問題から，障害等の発見が困難なこともあった．

• HDD 内蔵方式の端末を採用したが，HDD の故障への対応，ディスクイメージの再配信などの業務負平成 19 年度 1 月まで稼動させていた旧システムでは以下のような独自の工夫がなされていた [2, 3]．

荷が高かった．

• 各種ソフトウェアを組み合わせて実現されていた電子メールシステムは運用管理者に高い知識レベルを

2 教職員に関しては別途，認証基盤の整備が進められている．

2

• メールサービスについては，前システムと同じくWeb メールシステムとしたが，smtp, imap, pop,要求するとともに，バージョンアップなどの管理業務が高負荷となっていた．

4.2

web メール等のサービスを単一のソフトウェアで実現している All-in-one 型の製品 (DEEPSoft 社製DEEPMail) を導入した．

新システムの設計先に述べた旧システムでの運用経験に加え，PC 端末• 認証，ディレクトリサービスに関しては標準的な方の運用に関して以下のような状況の変化も加味して新シ式として LDAP を中心に据え，管理用のミドルウェステムの設計に当たった．

アを導入した．一部のサーバなどが要求する Active• 普通科高校での教科「情報」の必履修化等により，多くの学生が PC 端末の操作経験を持つようになった．新入生に対するアンケート調査でも概ね自宅でDirectory への連携をこのソフトにより実現している．利用者管理のワークフローを支える検索，登録などの GUI についてはミドルウェアを活用し新規に作成した．

PC が利用できる環境にある [4, 5]．

• PC 端末とサーバを接続するネットワークについて
は，コアスイッチ，中継スイッチ，エッジスイッチ間• フラッシュメモリの大容量化，低廉化により PC 端末へのファイルサービスの重要度が低下した．

をギガイーサ（光接続）で接続し，エッジスイッチシステムの設計に当たっては管理運用上のコストや利と PC 間は 100BaseTX で接続した．エッジスイッ

用者対応上のコストも考慮した．利用者対応のコスト削

チには情報コンセントとしての運用が可能な認証減方策として以下を検討した：機能を有するものを用いている．学内 LAN 用の光• システムを簡素化し利用者からの問合せを減らす，ファイバに余裕があったため，極力中継点を少なく• 留学生に配慮した英語でのガイド，する構成を取り，中継建屋の停電の影響やスイッチ• 利用者対応業務を極力，非技術系職員でできるよう故障の影響を受けにくくする構成を取った．にする．
その結果，全体の構成は旧システムに比べ，単純なも• Web メールサーバなど負荷が集中するサーバについては，複数台構成を取るとともに，SSL の取り扱のとなっているが，管理運用上の工数が多くなる箇所にいと負荷分散のための専用の機器を導入した．

ついてはいくつか工夫を行っている．設計したシステム• 端末の OS は学部等で購入したアプリケーションの• 印刷に関しては端末から直接印刷できる非課金プリンタ (A4, モノクロ）と，USB フラッシュメモリに格納された PDF ファイルのみが印刷できる課金プ

継続稼動の必要性から Windows XP を選択した．

リンタ（A3 まで，カラー可）の 2 系統とした．前• ディスクレス端末の導入による運用負荷の軽減も検討したが，経費面での制約が厳しいことから，ハードウェアとしては HDD 内蔵方式をとった．

者に関しては制限枚数を利用実績を踏まえつつ大幅• 旧システムでは Linux 環境を端末上で実現していスタンドアロン運用することでシステム管理負荷をの概要は以下の通りである：に削減し，大量の印刷を含めた多様な利用者ニーズへの対応は課金プリンタで行うこととした．後者は軽減している．

たが，Linux を利用する授業数，自習用環境での利用状況などから利用者がそれほど多くないこと，高校教育などで学生が Windows 系の PC の操作に新システム設計上の工夫

5

ある程度慣れていることから，Windows 端末で XServer (ASTEC-X を採用）を介して遠隔ホスト上新システムは全体としては，特徴の少ないものである

で Linux を利用する方式とした．

が以下のような点で種々の工夫を行っている．

• サーバに関してはブレードサーバを導入し，一元的な管理を可能にするとともに設置面積の低減を

5.1

行った．

PC 端末運用の効率化• フローティングライセンスのソフトウェアを稼動さ
経費の制約からディスクレス端末の導入を見送らざるせるためにライセンスサーバを導入した．
を得なかったが，運用管理の負荷軽減のため以下の工夫• ファイルサービスについてはディスクアレイを接続 を行っている．
した Linux サーバから PC 端末には samba により• 利用者の使用によって端末のディスクイメージが変
smb 方式で，Linux 環境用サーバについては NFS化することを避けるため，マイクロソフト社が提供で提供することとした．
3

図 1: 京都大学教育用コンピュータシステムの概要している Shared Computer Toolkit for Windowsことから維持管理の効率化を期待している．またサーバを一部利用し，ログアウトの度にディスクイメージ上で稼動させる OS の種類がしばしば多岐に渡ることもをログイン前の状態に戻している．

システム管理上の問題の一つであるが，今回のシステム• ログイン時に各種の設定を行うスクリプトを実行す はブレードサーバの導入とも関連して，極力，Linux でるが，演習室あるいは端末ごとの実行の内容の調整 統一し，一部，製品・サービスの制約上，止むを得ないを容易に実現するため，実行内容をサーバ側のデー 箇所に Solaris と Windows Server を使用した．
Web メールなど負荷の高いサービスにはサーバを複タベースで管理するようにした．端末はスクリプト実行時にこれをサーバから取得して実行内容を調整 数用意するとともに負荷分散装置を導入した．負荷分散する．これにより，配信作業なしにスクリプトの細装置は高価な機器であるが，その効用は負荷分散のみなかな調整を実施することが容易になり維持管理業務らず，サーバの調整，バージョンアップ，テスト，サーを大幅に軽減している．

ビス休止時の代理サーバの接続など，多様な運用管理業• 端末へのログインのモジュールとして CO-CONV 務にあたって，サーバの接続等の作業が負荷分散装置側社製のモジュール CO-GINA を利用している．こ で一元的に行えることも大きい．
またシステム稼働状況を的確に把握することは大規模れにより LDAP によるログイン認証が可能となっている．また，表示するメッセージ等については和 なシステムの運用管理上，不可欠である．前システムで英併記とし，留学生等の利用に配慮した．さらに， は障害等の発生を監視するツールを内作したが，新シス端末の稼働状況把握のため同社製の CO-Server もテムでは商用の監視ソフト「Ipswitch WhatsUp」およ導入しており，利用度の把握や故障の早期発見に役び警告灯を利用してシステムの監視に当たっている．

立てる予定である．

5.3

利用者管理と認証系の構成

サーバ・ネットワーク系運用の効率化

教育用端末系ではアカウントの発行，停止は年度末・サーバ系の構成はシステム設計上のポイントの一つで年度当初に負荷の集中する業務であり，システム設計上あるが，新システムでは日立製作所製のブレードサーバも利用者管理系は重要な項目である．また，本システム

5.2

BS320 を導入した．これによりサーバの設置面積等が で発行するアカウントを他のシステムでも利用できる基大幅に減少した．多くのサーバをこれに収容し，一元的 盤としたいという意図もあり，システム連携を考えて構な管理ができること，業者による遠隔保守を受けられる 成した．具体的なポイントは以下の通りである：
4• ディレクトリサービスには他システムとの連携など ではその相性は利用者サポートの重要事項である．主要を考慮して LDAP を用いた．
な利用環境でのブラウザの選択等についての情報提供を• LDAP サーバは利用者の登録業務等に用いる親サー 積極的に行うことで利用者のご理解をお願いした．
バと，実際のシステムからの認証要求に答える子サーバの 2 段構成とし，運用の柔軟性を確保した．

• LDAP への登録業務を支援するためのミドルウェアとしてエクスジェン・ネットワークス社製の LDAP

6.2

端末のログイン時性能

2 章で述べたように大学の情報端末の性能評価指標の一つはログインに要する時間である．認証サーバやファManager を導入した．
• 本システムでは利用登録時に ID，パスワード，メー イルサーバなどへの接続があるため負荷状況により若干，ルアドレスなどを利用者自身に確定させているが， 変化するが，2007 年 7 月現在（システム運用開始からそのための Web ベースの GUI を同ソフトウェア 5ヶ月経過後）で以下の性能が出ている．の API を利用して開発した．また，登録変更や検1. 電源投入後ログイン画面が表示されるまで…約 60 秒

索業務を事務系職員等で担当可能とするため Webクフローも見直し，利用者が登録に要する時間を圧

2. アカウントとパスワードを入力し，ログインボタンをクリックしてから実際に利用できるようになるまで…約 100 秒縮するとともに，質問等の抑制にも配慮した．

3. ログアウトを実行してからログアウトできるまで…

ベースの GUI も内作した．なお，利用登録のワー• 一部には認証に RADIUS を必要とするサービス
約 15 秒もあるため，LDAP-RADIUS 連携機能を導入し，代表的な指標として，2. の項目を約 100 秒で実現してRADIUS による利用者認証も可能にした．
いることは一応，満足できる仕様である．しかしながら，新システムの構成図と提供するサービスの対応関係を ログイン時の処理の増加，起動するソフトウェアの大型
図 1 に，旧システムと新システムの概要を表 1 に示す． 化により，今後，この時間が徐々に長くなることも予想され，運用管理上の要注意点である．

6

稼動実績

6.1

導入当初の障害等

6.3

Linux 遠隔サーバの導入

旧システムでは仮想 PC 技術により PC 端末上で 2 つシステム構築時にテスト等を行いつつ導入を進めたが， の OS を利用可能とした．このためインストールできな本格的な負荷がかかった本稼動後に問題がいくつか発生

いソフトがあったり，Linux のバージョンアップや雛形した．一つはファイルサーバに起因するもので，NFS作成が煩雑になる等の問題も発生していた．新システム

サーバ上でメールサーバ間のファイルロックに問題を生では遠隔にある Linux サーバにログインする形態を取っじたり，PC 端末や Linux 環境サーバへのファイルサーた．これにより，端末の起動の高速化，Linux 環境の維ビスが障害を起したりした．NFS の実装は Linux の弱持管理の弾力化，端末ディスクイメージ作成工数の低減点の一つとされているが，カーネルのバージョン更新ななどの効果が出ている．

ど，一般的なレベルの対応で安定稼動に至っている．

一方，遠隔ホスト方式の Linux 環境はプログラミング

また，専用の負荷分散装置を当初は学習用の Linuxなどの演習ではあまり問題は生じないが，レンダリングサーバへの接続にも利用したが X Window のトラフを多用するアプリケーションなどは通信等の負荷が高い．

ィックについて負荷分散装置が能力不足となり現在は

Web ブラウザもこのような性格をもち，Windows 上でASTEC-X が有する機能である動的ホスト選択により負荷分散している．のブラウザの利用などをお願いしている．また Linux 環
境上のファイルシステムへのアップロード，ダウンロー

また，障害ではないが Web メールシステムのソフトドも自習支援という意味では重要である．現在は Linux
ウェア変更はユーザインターフェイスの大幅な変更を伴っ 環境に Windows 環境用のネットワークドライブもマウた．このため更新当初は様々な質問等が寄せられた．特 ントして，手元の Windows 端末でのファイルとのやりに大学に特徴的な問題として，多言語の取り扱いの必要取りを経由したファイル移動を可能にしている3 ．

性が高いことが挙げられる．特に中国語は学生数等も多く，日本の大学では望まれる言語環境の一つであるが，その対応は不十分なままとなっている．さらに，利用者

3 このような方式は便利であるが Windows と Linux での文字コー
ド体系，特にファイル名の取り扱いに注意が必要である．

が使うブラウザは多様であり，Web ベースのシステム

5表 1: 京都大学教育用コンピュータシステムの概要
項目
PC 端末
端末数/展開室数
仕様：CPU/メモリ/HDD
モニタOSLinux 環境
Linux 遠隔サーバ
ファイルサーバ容量
メール／端末用／予備
電子メールサーバ構成
サーバ群

CPU/メモリ/OS 台数
略号は以下の通り
RHEL:
RedHat Enterprise LinuxRH: RedHat Linux
Win: Windows Server
dc Xeon: dual core Xeon
U. Sparc: Ultra Sparc

ネットワーク機器
コア／中継／エッジ SW
負荷分散装置ファイアウォール

7

旧システム (2002 年 2 月導入)

新システム (2007 年 2 月導入)

1,178 台/27 室PentiumIII 1GHz/256MB/20GB
17 型 CRT/XGA 878 台
15 型 LCD/XGA 300 台
Windows 2000
端末上で VMWare/Vine Linux—

1,125 台/27 室Celeron 2.8GHz/1GB/40GB
17 型 LCD/SXGA 1125 台

1TB/1TB/1TB
SMTP server 3 台，POP/IMAP server 4 台，
Web mail server 1 台
総数68 台ファイルサーバ
PA8600 550MHz x 3/2GB/HP-UX 1 台
ラックマウントサーバ
PenIII 1GHz x 1/2GB/FreeBSD
10 台
PenIII 1GHz x 1/2GB/RH
3台
PenIII 1GHz x 1/512MB/FreeBSD 14 台
U. SparcII 500MHz/1GB/Solaris8
1台
U. SparcII 450MHz/512MB/Solaris8 2 台
U. SparcII 400MHz/512MB/Solaris8 7 台
据え置き型サーバ
PenIII 1GHzx1/768MB/Win30 台

4TB/2TB/—(SMTP/POP/IMAP/Web mail) 4 台

2/21/52 台——

1/35/78 台
2台
1台

まとめと課題Windows XP
遠隔ホストにログイン
dc Xeon 3GHzx1/4GB/RHEL4 5 台

総数ブレードサーバ
dc Xeon 3GHz x 1/2GB/RHEL4
dc Xeon 3GHz x 1/4GB/RHEL4
dc Xeon 3GHz x 1/2GB/Win
dc Xeon 3GHz x 2/4GB/RHEL4
ラックマウントサーバ
dc Xeon 3GHz x 1/2GB/RHEL4
dc Xeon 3GHz x 1/2GB/Win
PenD 3.0GHz x 1/2GB/Win
U. Sparc 1.5GHz/2GB/Solaris1046 台
18 台
5台
7台
8台
1台
1台
4台
2台とから，低コストで安全性の高い Web ブラウザ利用中心の端末を開発し，従来の PC 端末と併用することも有

本報告では厳しい調達条件の中で，大学での利用者に用であろう．

とっての利便性と運用管理面の負荷の軽減をポイントに設計・構築した京都大学の教育用コンピュータシステムを参考文献紹介した．今後，運用経験上を積み，利用者からのフィードバックも得て，システムの安定稼動を目指したい．

[1] 特集：大規模分散ネットワーク環境における教育用

最後に今回のシステム更新では十分な対応が取れな計算機システム，情報処理，Vol.45 No.3 (2003)

かった点をいくつか挙げておきたい．一つは，ソフト[2] 丸山伸:教育用計算機環境の事例 Windows 編，情報処理，Vol.45 No.3 (2003)

ウェアの調達の問題である．大学レベルの教育では専門的なソフトウェアの利用が求められるが，総合大学では[3] 丸山伸, 最田健一, 小塚真啓, 石橋由子, 池田心, 森幹彦, 喜多一: Virtual Machine を活用した大規模アプリケーションのニーズが幅広い一方で，高価なものも多い．学内情報端末のみならず学生の自宅での自習な教育用計算機システムの構築技術と考察, 情報処理どにも配慮したサイトライセンスの取得など，全学的な学会論文誌,Vol.46, No.4 pp. 949-964(2005)

対応が求められる．
また，留学生などに配慮した多国語環境も重要である．
近年，国際交流のメニューが多様化しており，日本語の[4] 上原哲太郎, 喜多一, 池田心, 森 幹彦: 教科「情報」の履修状況および情報リテラシに関する 新入生アンケートの結果について, 情報処理学会 分散システ

苦手な留学生なども存在している．このため大学の情報

ム/インターネット運用技術シンポジウム (2006).

サービスは少なくとも日本語・英語での提供が求められ[5] 上原哲太郎，喜多一，森幹彦，池田心: 教科「情報」ている．今回のシステムは日本語版 Windows を導入しの履修状況と情報リテラシに関する平成 19 年度新たが可能な限り和英併記に心がけている．

入生アンケートの結果について, 第 46 回分散シス

さらに，学内外でサービスの Web 化が進んでいるこ

テム／インターネット運用技術研究会 (2007)6