JCode Watcher

교육용 WebIDE 백그라운드 코딩 활동 모니터링 시스템

JCode Watcher는 JCode 플랫폼에서 학습자들의 프로그래밍 활동을 실시간으로 모니터링하는 시스템입니다. 브라우저 기반 개발환경에서 학생들이 작성하는 코드와 실행하는 프로세스를 추적하여 학습 데이터를 수집합니다.

주요 기능

• 실시간 프로그래밍 활동 추적 및 학습 과정 가시성 제공
• 과제 수행 과정에서의 시행착오와 문제 해결 패턴 분석
• 학습 분석 및 이상 행위 탐지를 위한 행동 데이터 수집

빠른 시작

• Backend 개발
• Filemon 개발
• Procmon 개발
• Kubernetes 배포

아키텍처

시스템 구성

JCode Watcher는 Kubernetes DaemonSet 패턴으로 설계된 분산 모니터링 시스템입니다. 각 노드에서 독립적으로 실행되면서 해당 노드의 모든 학생 컨테이너를 감시합니다.

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                  JCode Platform                         │
│  Frontend (WebIDE Interface) + Backend (Container Mgmt) │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                             │
                             ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  ┌─────────────────────┐  ┌─────────────────────┐       │
│  │       Node 1        │  │       Node 2        │ ...   │
│  │                     │  │                     │       │
│  │ Watcher (DaemonSet) │  │ Watcher (DaemonSet) │       │
│  │ ├─ filemon          │  │ ├─ filemon          │       │
│  │ │  (inotify)        │  │ │  (inotify)        │       │
│  │ └─ procmon          │  │ └─ procmon          │       │
│  │    (eBPF)           │  │    (eBPF)           │       │
│  │        ↓ 감시        │  │        ↓ 감시       │       │
│  │ ┌─────┐ ┌─────┐     │  │ ┌─────┐ ┌─────┐     │       │
│  │ │Pod A│ │Pod B│ ... │  │ │Pod C│ │Pod D│ ... │       │
│  │ │Web  │ │Web  │     │  │ │Web  │ │Web  │     │       │
│  │ │IDE  │ │IDE  │     │  │ │IDE  │ │IDE  │     │       │
│  │ └─────┘ └─────┘     │  │ └─────┘ └─────┘     │       │
│  └─────────────────────┘  └─────────────────────┘       │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                             │ REST API
              ┌─────────────────────────────┐
              │    Backend (Analytics API)  │
              │  ┌─────────────────────────┐ │
              │  │ FastAPI + SQLite        │ │
              │  │ - 코드 스냅샷 저장        │ │
              │  │ - 학습 패턴 분석          │ │
              │  │ - 메트릭 수집             │ │
              │  └─────────────────────────┘ │
              └─────────────────────────────┘

데이터 플로우

1. 이벤트 수집: filemon(inotify) + procmon(eBPF) 병렬 수집
2. 컨테이너 식별: 학생 컨테이너만 선별적 모니터링
3. 데이터 전송: 각 Watcher → JCode Analytics API (비동기 HTTP)
4. 메트릭 노출: Prometheus scraping endpoint 제공

컴포넌트

📁 filemon (File Monitor)

inotify 기반으로 학생 워크스페이스의 파일 변경사항을 실시간 추적합니다.

동작 방식:

• 디렉토리 감시: 과제 디렉토리 (hw1~hw10) 실시간 모니터링
• 이벤트 필터링: C/C++/Python 소스 파일만 선별적 감지
• 스냅샷 생성: 파일 변경 시점의 전체 코드 백업
• 비동기 전송: 변경 이벤트를 Analytics API로 실시간 전송

수집 정보:

• 파일 생성/수정/삭제 이벤트와 타임스탬프
• 파일 경로 및 크기 변화
• 코드 변경사항 diff 정보
• Prometheus 메트릭 (파일 이벤트 수, 처리 시간)

⚡ procmon (Process Monitor)

eBPF 기반으로 컨테이너 내 프로세스 실행을 커널에서 추적합니다.

동작 방식:

• 컨테이너 식별: hostname 기반 대상 컨테이너 필터링
• 프로세스 추적: gcc, python 등 개발 관련 프로세스만 감지
• 실행 정보 수집: 명령줄 인수, 종료 코드, 실행 시간
• 커널 레벨 감시: 컨테이너 내부 수정 없이 비침입적 모니터링

수집 정보:

• 컴파일러 실행 정보 (gcc, clang, g++ 등)
• Python 스크립트 실행 및 인터프리터 버전
• 과제 디렉토리 내 바이너리 실행 이벤트
• 프로세스 종료 코드, 실행 시간, 명령줄 인수

🔧 backend (Analytics API)

FastAPI 기반으로 모니터링 데이터를 수집, 저장, 분석하는 중앙 API 서버입니다.

동작 방식:

• 데이터 수집: filemon, procmon으로부터 이벤트 수신
• 학습 분석: 학생별/과제별 코딩 패턴 및 통계 분석
• API 제공: 수집된 데이터 조회 및 분석 결과 제공
• 메트릭 노출: Prometheus 모니터링 지표 제공

주요 기능:

• 코드 스냅샷 추적 및 변경 이력 관리
• 빌드/실행 로그 모니터링 및 분석
• 학습 과정 가시성 제공 및 이상 행위 탐지
• RESTful API 및 자동 문서화 (/docs)

관련 프로젝트

• JCode-Frontend - JCode 플랫폼 프론트엔드
• JCode-Backend - JCode 플랫폼 백엔드