I3-3

ICT 活用を促す学習基盤システムの更新
Renewed Learning Infrastructure System to Enhance Education's ICTUtilization
大西 淑雅*1, 山口 真之介*1, 林 豊洋*2, 大橋 健*2, 西野 和典*3
Yoshimasa OHNISHI*1, Shin'nosuke YAMAGUCHI*1, Toyohiro HAYASHI*2,Takeshi OHASHI*2, Kazunori NISHINO*2*1
九州工業大学 学習教育センター *2 情報科学センター *3 教養教育院
Kyushu Institute of Technology*1
Learning and Teaching Center, *2Informatio Science Center,*3Institute of Liberal Arts
Email: ohnishi@el.kyutech.ac.jp
あらまし：本学では 2019 年度の入学者より，ノートパソコンの必携化を開始した．これに伴い，ICT 活用の支援強化と学習履歴の本格的な収集に対応する必要がある．本稿では，学習支援の観点から設計した学習基盤システムの構成と基本能力について報告する．
キーワード：Moodle，負荷分散，学習履歴収集，仮想環境

1.

はじめに

本学は学生数 5,649 規模の理工系大学である．ICTを 活 用 し た 教 育 の 展 開 を 図 る た め に Learning
Management System (LMS)を 2004 年に導入し，2005年度より学習支援サービスとして開始した．以降，多くの要望への対応や多様な教授スタイルを支援できるように，LMS を中心とする支援環境を提供(1)してきた．最近では，事前学習・事後学習に LMS を用いる好事例(2)も増加してきている．
今回，多様な教授法や学習法を実践する上で，ICT活用をさらに進めてもらえるよう，考えうる基盤をパッケージ化して提供することにした．本稿では，新たに構築した学習基盤システムの構成と LMS の基本能力について報告する．

2.

第 3 期学習支援サービス(Moodle)

従来システムは，キャンパスを 2 つに分割し，どちらも同じ構成（図 1）とした．認証を行う LDAP サーバは，仮想サーバ上に別途構築し，全学共通用のサービスも同様に配置した．導入当初は 2.7 系を運用し，その後 Linux OS を最新に更新した上で 3.1 系(2017.3)に移行した．同じ物理スペック（表 1）に統一したことで，OS 移行（DB サービスに一時的に Webサービスを行わせる）は，運用を継続しながら徐々に行うことができた．なお，運用上のトピックとしては，雛形コースの自動作成(2016.3)，教務情報連携(2017.3)，シラバス連携(2018.3)など行ってきた．
表 1 各物理サーバの保有資源（1 台あたり）
コア メモリ ディスク
Cisco UCS C220M3
16 128GB
300GB※E5-2650 2.0GHz, SAS:15K6Gb, Broadcom10Gb SFP+

3.

設計方針と更新条件

今回の更新では，LMS に関連するサービスを一つの大きな仮想環境(3)にまとめて構築した．従来シス

図 1 学習支援サービス(2014.3-2019.3)
テムの運営経験から，今回もより柔軟な運営ができるように設計した．なお，すべての LMS の認証をSingle Sign On 設定とし，LMS 間や他システムとの移動を容易にし，Moodle で構築した LTI Provider サーバは廃止することにした．
PC 必携化(4)に伴い，教室での無線 LAN 通信の実験(5)が実施され，「1AP につき 30 台以下の収容端末数を想定して AP を整備」が無線 LAN の運用指針となった．よって，有線 LAN との性能差を踏まえ，LMS の応答性能は従来程度を目標とした．
一方，新たに，LMS アプリケーション(表 2 LMSApp)の利用や学習履歴の収集(表 2 LRS)も要件とした．また，ビデオカメラで撮影した動画ファイル(MP4 形式)もサイズ縮小することなくアップロードを可能(表 2 Upload)とし，ストリーミングサーバとの連携(MPEG DASH 対応 Moodle ビデオプラグインによる再生)も強化することにした．

4.

学習基盤システム

Hyper-Converged Infrastructure として Nutanix NX3060(Xeon Gold 6138 x 2) 8 機が保有する総資源(320コア,4TB メモリ,40TB データストア) (3) から，表 2に示す仮想サーバにそれぞれ割り振った．

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教育システム情報学会 JSiSE2019
第44回全国大会 2019/9/11-9/13

4.1 資源割振りと構成
図 2 に構成を示す．CPU アーキテクチャが異なるが，単純なコア数比較で，従来比で 3 倍，メモリで2 倍とした．また，負荷分散スイッチ(3)で LMS の処理を分散する構成とした．
Moodle 本体および Moodle
データは NFS で共有しているため，どの LMS サーバへアクセスしても整合性は保たれる．なお，データ用ストレージは動画データの取り扱いを考慮し，従来の 5 倍程度（NetApp FAS2650 (3)より 20TB，HPDL380 + ONTAP Select (3)より 30TB）を確保した．
表 2 各仮想サーバの資源設定（1 台あたり）
仮想サーバ名台数 コア メモリ ディスク
4,4,1126464LMS(3 種類)
LMS-DB
11212864
LMS-App283250Upload186460LRS
1123250
LRS-DB
183250AUTH
183250IMS
14325011850
管理用181779681040
合 計※仮想資源：コア・メモリ(GB)・ディスク(GB)するものであり，Moodle データを共有している影響が考えられる．なお，再登録は可能であったため，実運用で注意を払うことにした．
表 3 負荷試験の結果(ログイン, msec)
200Samples
400Samples
90%Line Max
90%Line Max
No.12223 2305 No.42994 4209
No.21491 1645 No.53718 4108
No.31499 1574 No.63461 3886
No.71281 1513 No.102835 2945
No.81379 1790 No.114106 6187
No.91243 1637 No.122319 3232
No.132521 3269
No.142994 3165
※No.1～6 戸畑・若松用，No.7～14 飯塚用．
表 4 既存 Linux 端末による同時アクセス(81 人)
操作内容
時間
操作内容
時間
810
ページ表示
小テスト受験
1110
資料閲覧
小テスト回答送信※ページ表示はサイトホームの表示時間（秒）4.3 新サービス
LMS-App に，Web 会議(Open Meetings)と仮想プログラミング環境(Virtual Programming Lab)を実行できるようにした．LRS サーバに Learning Locker を設置
し，LMS ログ収集に加えて，その他の学習履歴（無線アクセス等を検討中）を収集できる仕組みを整えた．なお，Upload サーバには Nextcloud を採用した．

5.

まとめ

LMS 単体から，関連するツールをまとめて導入する方針で更新を行った．現時点では，大きな障害は発生していない．なお，システムを使った教育・学習の結果について逐次報告を行う予定である．

図 2 学習基盤システム(2019.3-2024.3)

謝辞

4.2 LMS の基本性能
JMeter による基本性能の調査を行った．調査項目
は，ログイン・問題 10 問の小テスト・ログアウトである．負荷分散スイッチ(6)の性能を含めたものであり，負荷生成サーバ(図 2 未掲載の外側サーバ：20 コ
ア，64GB メモリ)上で，スレッドを発生させ，擬似的に 200 人・400 人の同時アクセスを発生させた．
なお，Ramp-Up 期間は 1 秒・ループ回数は 1 とした．
表 3 にログインの結果のみを示す．第 3 期システ
ムにて行った 200 人規模の JMeter の結果（20 スレッド×10 ユーザ，1 秒毎スレッドを実行）は 2529msecであった．異なる条件のため参考程度の比較となるが，LMS の能力は 90% Line の平均値で 1.45 倍(No.1,2,3)・1.94 倍(No.4,5,6)を達成した．
さらに，既存の Linux 端末を 20 名程度で同時操作し、81 人分の同時アクセスによる，簡易な実地試験も行った．表 4 に示すように，10 秒程度の応答性能であったが，コース登録において 9 ユーザがエラーとなった．これは，Moodle のキャッシュ機構で発生

本更新・基本性能の調査では，三井情報システム，ヒューマンサイエンス他，多くの方に協力を得た．なお，本研
究の一部は，科学研究費補助金（基盤研究(C)JP16K01069 ,(C) JP19K12272）の助成を受けた．

参考文献(1) 喜多敏博, 穗屋下茂, 大西淑雅, 他 5 名, “Moodle の開発体制と日本の大学における管理運用事例”, 教育
システム情報学会誌, 32 巻, 1 号, pp.16-26(2015).
(2) 尾家祐二，“九州工業大学における ICT 活用教育の組織的な取り組み”, UeLA フォーラム基調講演(2018).
(3) 林豊洋, 大西淑雅, 山口真之介, 他 5 名, “ノートパソコン必携化の支援を主眼とした教育研究用コンピュータシステムの更新”, 情報処理学会・研究報告イン
ターネットと運用技術, IOT-46 巻, 13 号, pp.1-7 (2019).
(4) 大橋健, 甲斐郷子, 久代紀之, 鶴正人, “九州工業大学におけるノートパソコン必携化について”, 九州工業大学情報科学センター広報, 第 30 号, pp.3-12(2018).
(5) 福田豊, 畑瀬卓司, 冨重秀樹, 林豊洋, “BYOD 環境整備に向けた無線 LAN 通信実験”, 情報処理学会論文誌, 60 巻, 3 号, pp.758-767(2019).

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