教学管理信息服务平台，浅谈Jupyter实验管理系统有哪些需求？

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1.将Jupyter系统与实验管理系统相结合，以构建交互式在线实验环境。Jupyter实验环境支持Jupyter Notebook、JupyterLab、Web Terminal等3种不同类型的交互式界面。教师可根据实验性质，选择设置不同的界面类型。Jupyter基于Docker运行，可对每个学生的实验环境进行隔离。隔离的内容包括CPU，内存等计算资源，支持设定每个Jupyter实例运行时可使用的内存。Jupyter实验环境具备的功能包括：①支持教师添加Jupyter实验；②支持教师为Jupyter实验添加自动评测脚本；③支持教师在线一键保存Jupyter Docker镜像以定制实验环境；④支持教师上传Jupyter Docker镜像以定制实验环境；⑤支持教师发布Jupyter实验作业；⑥支持教师在线评阅Jupyter实验作业；⑦支持Jupyter实验作业管理；⑧支持学生在线开展Jupyter实验；⑨支持Jupyter实验数据统计与分析；⑩支持分布式部署和负载均衡，支撑高并发。

2.支持教师添加Jupyter实验。添加实验时可设置：①实验名称、实验介绍、实验编号、实验标签以及实验封面图片；②ipynb格式实验笔记，该笔记为学生做实验时的交互式可执行实验手册；③实验数据，教师可上传实验数据集；④实验环境，可选择使用哪个Jupyter Docker环境运行该笔记；⑤实验界面，可选择Jupyter Notebook、JupyterLab、Web Terminal等3种界面中的一种；⑥内存上限，学生在Jupyter实验环境中运行代码时可使用的内存上限；⑦参考答案，支持教师上传实验笔记中实验任务的参考答案；⑧评测脚本，支持教师为实验编写自动化评测脚本，降低评测工作量；⑨实例重用，支持多个实验共用同一个Jupyter Docker容器。

3.支持教师为Jupyter实验添加自动评测脚本。①支持教师在线开发和测试实验评测脚本，不限定脚本编写语言；②支持教师关联Jupyter实验和Jupyter实验评测脚本；③支持设置评测超时阈值，评测时长超过该阈值，将会强制结束；④支持自定义环境变量，运行时传递给评测脚本。

4.支持教师在线一键保存Jupyter Docker镜像以定制实验环境。教师可在Jupyter工作台的公共Jupyter镜像列表中选择某个镜像为基础镜像，在线安装库和工具并上传实验支撑材料后，通过点击“保存镜像”，可一键生成自定义的Jupyter实验环境。保存镜像时，可设置镜像的名称、版本号、介绍信息、更新日志等内容。

5.支持教师上传Jupyter Docker镜像以定制实验环境。教师可录入新的Jupyter Docker镜像配置信息，包括：①Docker ID；②Docker镜像名称；③是否依赖GPU；④镜像源，可选择DockerHub或本地镜像包；⑤限定使用该镜像的课程范围；⑥挂载数据的主机路径和容器内路径；⑦Docker启动选项；⑧Jupyter启动选项；⑨Docker镜像描述；⑩Docker详细介绍文档。Docker镜像配置信息保存后，教师可上传Jupyter Docker镜像包。

6.支持教师发布Jupyter实验作业。教师布置实验作业时，可设置：①实验作业名称和介绍；②实验作业的布置班级；③开始时间、结束时间以及补交时间；④是否启用GitLab托管实验项目；⑤实验列表，可通过标签筛选需布置给学生的实验。

7.支持教师在线评阅Jupyter实验作业。①可查看每个学生的在线实验时长；②可查看和评阅每个学生的实验报告，并给学生的实验打分；③可查看学生在实验作业周期内在多个实验上的实验投入时间分布曲线；④实验进度百分比信息；⑤可选择删除学生某个实验的实验记录；⑥可进入学生Jupyter实验环境查看和运行学生笔记。

8.支持Jupyter实验作业管理。Jupyter实验作业支持：①打开或关闭成绩查阅；②打开或关闭参考答案推送；③设置实验作业分类标签；④批量归档实验报告；⑤批量导出成绩；⑥批量设置实验标签。

9.支持学生在线开展Jupyter实验。①学生可在线编写、运行、调试实验代码；②学生可下载实验数据并上传至自己的Jupyter实验环境；③支持重新连接实验环境；④支持学生端主动更新实验文档，拉取教师上传的最新实验文档和数据集；⑤支持重新启动实验环境；⑥支持故障救援，学生可一键还原实验环境为初始状态；⑦支持安装软件并持久化保存；⑧提交实验笔记，学生完成实验后，可下载完成的HTML版或者PDF版的实验笔记文档，并提交实验笔记，教师可对学生提交的实验笔记进行存档或评阅。

10.支持Jupyter实验数据统计与分析。①在线实验活动记录，统计指标包括：实验数量、实验完成实验、实验投入时间；②在线实验明细数据，针对每个学生做每个实验生成一条明细记录，记录内容包括实验ID、实验类型、实验标签、作业ID、是否通过、完成时间、实验开始时间、实验结束时间等信息。

11.支持分布式部署和负载均衡。①支持录入Jupyter主机。录入主机时，只需填写主机ID、Jupyter主机服务器地址、root密码、CPU数量、内存大小、GPU数量，即可将Jupyter主机挂载到平台进行管理；②支持Jupyter Docker镜像的分布式部署，支持将Jupyter Docker镜像部署到多台服务器；③支持负载均衡算法，在为学生创建Jupyter容器实验环境时，可自动从负载最轻的服务器上创建和启动实验环境。

12.Jupyter实验环境不依赖任何虚拟化软件，支持的运行环境包括但不限于Vmware、OpenStack及其变种、CloudStack及其变种等。

13.Jupyter工作台功能。①支持在线制作Jupyter Docker镜像，支持在线安装工具并部署实验材料，然后一键保存镜像，支持镜像的版本管理，支持自定义镜像一键加入公共镜像库，支持自定义Docker启动选项；②支持JupyterLab和Jupyter经典试图切换；③支持在线开发和测试自动评测机脚本。