Seminar JupyterHub – Grundlagen und Bereitstellung unter Linux

Inhaltsverzeichnis

Beschreibung

JupyterHub stellt mehreren Personen eigene Rechenumgebungen über einen zentralen Zugang bereit. Das Seminar erklärt die Aufgaben von Hub, Proxy, Authenticator, Spawner und Single-User-Server und zeigt deren Zusammenspiel auf einer Linux-Instanz. Als überschaubarer Einstiegsweg wird The Littlest JupyterHub betrachtet und in einer dafür geeigneten Übungsumgebung eingerichtet. Eine manuell verwaltete Installation wird hinsichtlich ihrer zusätzlichen Verantwortlichkeiten eingeordnet.

Von der ersten Anmeldung bis zur überprüften Benutzerumgebung entsteht eine kleine, nachvollziehbar konfigurierte Plattform. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Trennung von System-, Hub- und Benutzerumgebung sowie den Zuständigkeiten für Pakete und Dateirechte. Das Labor umfasst HTTPS, begrenzte Administrationsrechte und grundlegende Störungstests. Kubernetes, komplexe Verzeichnisdienstanbindungen und weitergehende Sicherheitsarchitekturen werden in eigenen Fachseminaren vertieft.

Lernziele

• Die Komponenten einer JupyterHub-Installation und ihre Kommunikationswege erklären.
• Einen geeigneten Linux-Bereitstellungsweg auswählen und nachvollziehbar konfigurieren.
• Benutzerzugang und individuelle JupyterLab-Arbeitsumgebungen funktionsfähig bereitstellen.
• Typische Anmelde-, Start- und Rechteprobleme anhand geeigneter Protokolle eingrenzen.

Seminarinhalte

1. Architektur und Betriebsmodell
2. Linux-Umgebung vorbereiten
3. Installation und Basiskonfiguration
4. Anmeldung und Berechtigungen
5. Benutzerumgebungen und Spawner
6. Geschützter Zugang
7. Erste Betriebsaufgaben
8. Plattformprüfung

Architektur und Betriebsmodell

• Hub, Proxy, Authenticator, Spawner und Single-User-Server zuordnen.
• Einzelserver und Kubernetes als unterschiedliche Bereitstellungsmodelle vergleichen.
• Vertrauensmodell, Zuständigkeiten und erwartete gleichzeitige Nutzung festlegen.

Linux-Umgebung vorbereiten

• Unterstützte Betriebssystemumgebung, DNS und Erreichbarkeit prüfen.
• Benutzeridentitäten, Dateirechte und Speicherbereiche für das Labor vorbereiten.
• System-, Hub- und Benutzerumgebung bei TLJH unterscheiden.

Installation und Basiskonfiguration

• Die bereitgestellte Linux-Instanz mit einem geeigneten Installationsweg einrichten.
• Konfiguration kontrolliert ändern und betroffene Dienste neu laden.
• Installationszustand und wesentliche Entscheidungen dokumentieren.

Anmeldung und Berechtigungen

• Authenticator und Zulassungsregeln anhand des Laboraufbaus konfigurieren.
• Normale Konten und administrative Aufgaben sauber trennen.
• Anmeldung, Abmeldung und gesperrte Zugänge mit Testkonten prüfen.

Benutzerumgebungen und Spawner

• Individuelle JupyterLab-Sitzungen starten, stoppen und untersuchen.
• Gemeinsame Paketumgebung und benutzerspezifische Arbeitsdaten abgrenzen.
• Kernel, Dateirechte und grundlegende Ressourcenbegrenzungen prüfen.

Geschützter Zugang

• HTTPS mit vorbereiteter Namensauflösung und Zertifikaten einrichten.
• Proxy-Verhalten und WebSocket-Verbindungen nachvollziehen.
• Öffentlich erreichbare Komponenten und interne Dienste voneinander trennen.

Erste Betriebsaufgaben

• Inaktive Server kontrolliert beenden und Nutzung beobachten.
• Konfiguration, wichtige Schlüssel und Benutzerdateien in ein Sicherungskonzept aufnehmen.
• Anmelde-, Spawn- und Dateirechtefehler an geeigneten Protokollen untersuchen.

Plattformprüfung

• Mehrere Testkonten mit eigenen Arbeitsdateien und Notebooks ausstatten.
• Zugriffstrennung, Neustart und Paketverfügbarkeit anhand einer Prüfliste kontrollieren.
• Einen absichtlich fehlerhaften Startablauf korrigieren und erneut testen.

Praktische Übungen

1. Eine vorbereitete Linux-Instanz prüfen und eine kleine JupyterHub-Umgebung einrichten.
2. Zwei Benutzerkonten mit getrennten Arbeitsverzeichnissen anmelden und Notebook-Sitzungen starten.
3. HTTPS sowie einen geeigneten Kernel konfigurieren und den Zugriff aus einem zweiten Browserkontext prüfen.
4. Eine fehlerhafte Benutzerumgebung untersuchen, korrigieren und die grundlegenden Betriebsprüfungen wiederholen.