Università degli Studi di Roma "Tor Vergata" · DICII

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Risultati dell'apprendimento

Principi, metodologie e tecnologie per la progettazione ed implementazione di sistemi distribuiti moderni, inclusi i sistemi distribuiti a larga scala ed i sistemi di Cloud computing.

CFU

9 CFU, 90 ore di didattica frontale distribuite in 6 ore a settimana.

Prerequisiti

Il corso presuppone una buona conoscenza dei protocolli di rete, della progettazione e programmazione di applicazioni software e di rete (linguaggi C, Python e Java), dell'organizzazione e gestione di basi di dati, dell'infrastruttura Web.

Modalità di svolgimento delle lezioni

La didattica dell’A.A. 2022/23 sarà svolta esclusivamente in presenza.
La classe virtuale su Teams sarà utilizzata per condividere il materiale del corso e per le informazioni.

Orario delle lezioni

Orario valido dal 26/9/2022 al 20/1/2023 (primo semestre)
  • Lunedì dalle 9:30 alle 11:15, aula B13
  • Mercoledì dalle 9:30 alle 11:15, aula B13
  • Venerdì dalle 9:30 alle 11:15, aula B13

Docenti

Valeria Cardellini
Tel.: 067259 7388
E-mail: img (specificare [SDCC] nell'oggetto della mail)
Ufficio: stanza D1-17, corpo D dell'edificio "Ingegneria dell'Informazione", primo piano.
Orario di ricevimento: da definire

Gabriele Russo Russo
Docente del corso integrativo "Hands-on Cloud Computing Services" (10 ore)
E-mail: img (specificare [SDCC] nell'oggetto della mail)
Ufficio: stanza D1-19, corpo D dell'edificio "Ingegneria dell'Informazione", primo piano.

Avvisi

  • 17 settembre 2022 - Il corso avrà inizio mercoledì 28 settembre, in quanto lunedì 26 settembre l'attività didattica è sospesa.
    Si raccomanda di effettuare l'iscrizione al corso tramite Delphi.

Materiale Didattico

Testi consigliati

Testi "classici" sui sistemi distribuiti:

Testi che trattano in modo esteso i sistemi e le applicazioni Cloud:

Slide delle lezioni

Argomento Slide Ultima modifica
Organizzazione del corso Organization.pdf
 28/9/2022
Introduzione ai SD DS_Introduction.pdf 4/10/2022
Introduzione al Cloud computing Cloud_Introduction.pdf 16/10/2022
Architetture dei SD DS_Architecture.pdf 24/10/2022
Comunicazione nei SD, I parte DS_Communication1.pdf 14/11/2022
Introduzione a Go Go.pdf 14/11/2022
Comunicazione nei SD, II parte DS_Communication2.pdf 22/11/2022
Virtualizzazione Virtualization.pdf 9/12/2022
Docker Docker.pdf 7/12/2022
Kubernetes Kubernetes.pdf 13/12/2022
Microservizi e serverless
Esempio pattern SAGA		 Microservice+Serverless.pdf
Microservice_SAGAexample.pdf 		4/1/2023
 
Sincronizzazione e coordinazione nei SD
Esercizi su sincronizzazione		 DS_Synchronization.pdf
EserciziClockLogico.pdf 		8/1/2023
8/1/2023
Consistenza nei SD
Esercizi sulla consistenza 		DS_Consistency.pdf
EserciziConsistenza.pdf 		17/1/2023
20/1/2023
Tolleranza ai guasti DS_FaultTolerance.pdf 15/1/2022
Presentazione dei progetti Projects.pdf 30/1/2023


Corso integrativo Hands-on Cloud Computing Services

Giorno Argomento Slide Ultima modifica
1 Introduzione ad AWS; EC2 Slides (.pdf)
2 Elastic Load Balancing, Auto-Scaling, VPC Slides (.pdf)
3 AWS CLI, Ansible, boto3 Slides (.pdf)
codice (.zip)
4 S3, IaC, Terraform, CloudFront, DynamoDB slides (.pdf)
codice (.zip)
5 AWS Lambda, SQS slides (.pdf)
codice (.zip)
6 AWS API Gateway, Step Functions, ... slides (.pdf)
codice (.zip)

Articoli

I seguenti articoli approfondiscono ed integrano gli argomenti trattati a lezione; la loro lettura è raccomandata.

When I talk to researchers, when I talk to people wanting to engage in entrepreneurship, I tell them that if you read research papers consistently, if you seriously study half a dozen papers a week and you do that for two years, after those two years you will have learned a lot. This is a fantastic investment in your own long term development. (Andrew Ng, Inside The Mind That Built Google Brain: On Life, Creativity, And Failure)

Introduzione ai SD

  • A. Rotem-Gal-Oz, "Fallacies of distributed computing explained". (pdf)
  • M. van Steen and A.S. Tanenbaum, "A brief introduction to distributed systems", Computing, vol. 98, no. 10, pp. 967-1009, 2016. (pdf)
  • J. Hodges, "Notes on distributed systems for young bloods", 2013. (html)

Introduzione al Cloud Computing
  • M. Armbrust et al., "A view of cloud computing", ACM Comm., Vol. 53, No. 4, 2010. (pdf)
  • P. Mell, T. Grance, "The NIST definition of cloud computing", Sept. 2011. (pdf)
  • S.A. Baset, "Cloud SLAs: Present and future", SIGOPS Oper. Syst. Rev., Vol. 46, No. 2, pp. 57-66, July 2012. (pdf)
  • N. Herbst, R. Krebs, G. Oikonomou, G. Kousiouris, A. Evangelinou, A. Iosup, S. Kounev, "Ready for rain? A View from SPEC Research on the future of cloud metrics", SPEC Research Group - Cloud Working Group, Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC), Technical Report SPEC-RG-2016-0, 2016. (pdf)
  • R. Buyya et al., "A manifesto for future generation Cloud Computing: Research directions for the next decade", ACM Comput. Surv., Vol 51, No. 5, 2019. (pdf)

Architetture dei SD
  • P.T. Eugster, P.A. Felber, R. Guerraoui, A.-M. Kermarrec, "The many faces of publish/subscribe", ACM Computing Surveys, Vol. 35, No. 2, pp. 114-131, June 2003. (pdf)
  • H. Balakrishnan, M.F. Kaashoek, D. Karger, R. Morris, I. Stoica, "Looking up data in P2P systems", Communications of the ACM, Vol. 46, No. 2, pp. 43-48, Feb. 2003. (pdf)
  • I. Stoica, R. Morris, D. Liben-Nowell, D.R. Karger, M.F. Kaashoek, F, Dabek, H. Balakrishnan, "Chord: a scalable peer-to-peer lookup protocol for Internet applications", IEEE/ACM Trans. Netw., Vol. 11, No. 1, pp. 17-32, Feb. 2003. (pdf)
  • J.O. Kephart, D.M. Chess, "The vision of autonomic computing", IEEE Computer, Vol. 36, No. 1, Jan. 2003. (pdf)
  • D. Weyns, B. Schmerl, V. Grassi, S. Malek, R. Mirandola, C. Prehofer, J. Wuttke, J. Andersson, H. Giese, K. Göschka, "On patterns for decentralized control in self-adaptive systems", In Software Engineering for Self-Adaptive Systems II, 2013. (pdf)

Comunicazione nei SD
  • E. Petron, "Remote Procedure Calls", Linux Journal, Oct. 1997. (html)
  • Trail: RMI (The Java tutorials) (html)
  • A. A. Donovan, B. W. Kernighan, ch. 1 of "The Go Programming Language", Addison-Wesley, 2015. (pdf)

    • Application-level multicast and gossiping protocols

  • K.P. Birman, M. Hayden, O. Ozkasap, Z. Xiao, M. Budiu, Y. Minsky, "Bimodal multicast", ACM Trans. Comput. Syst., Vol. 17, No. 2, pp. 41-88, May 1999. (pdf)
  • M. Castro, P. Druschel, A-M. Kermarrec, A. Rowstron, "Scribe: A large-scale and decentralised application-level multicast infrastructure", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Oct. 2002. (pdf)
  • P. Th. Eugster, R. Guerraoui, A.-M. Kermarrec, L. Massoulie, "From epidemics to distributed computing", IEEE Computer, Vol. 37, No. 5, pp. 60-67, May 2004. (pdf)
  • A.-M. Kermarrec, M. van Steen, "Gossiping in distributed systems", ACM Operating System Review, Vol. 41, No. 5, Oct. 2007. (pdf)
  • M. Portmann, A. Seneviratne, "The cost of application-level broadcast in a fully decentralized peer-to-peer network", Proc. of ISCC 2002, 2002. (pdf)

Virtualizzazione
  • K. Hwang, J. Dongarra, G.C. Fox, "Virtual machines and virtualization of clusters and data centers", chapter 3 of Distributed and Cloud Computing, Morgan Kaufmann, 2011. (pdf)
  • C. Pahl, "Containerisation and the PaaS Cloud", IEEE Cloud Computing, Vol. 2, No. 3, pp. 24-31, May 2015. (pdf)
  • S. Yegulalp, "What is Docker? The spark for the container revolution", InfoWorld, 2019. (html)
  • A. Agache et al., "Firecracker: Lightweight Virtualization for Serverless Applications", Proc. NSDI 2020, 2020. (html)
  • Kuenzer et al., Unikraft: fast, specialized unikernels the easy way, Proc. EuroSys 2021, 2021. (pdf)

Architetture a microservizi e serverless computing
  • M. Fowler, "Microservices Guide", 2019. (html)
  • J. Lewis, M. Fowler, "Microservices", 2014. (html)
  • P. Jamshidi, C. Pahl, N. C. Mendonça, J. Lewis and S. Tilkov, "Microservices: The Journey So Far and Challenges Ahead", IEEE Software, Vol. 35, No. 3, 2018. (pdf)
  • C. Richardson, "Microservice Architecture", 2021. (html)
  • P. Castro, V. Ishakian, V. Muthusamy, A. Slominski, "The Rise of Serverless Computing", Communications of the ACM, Vol. 62, No. 12, pp. 44-54, Dec. 2019. (pdf)
  • E. Jonas et al., "Cloud Programming Simplified: A Berkeley View on Serverless Computing", Technical Report No. UCB/EECS-2019-3, Feb. 2019. (pdf)
  • M. Roberts, "Serverless Architectures", 2018. (html)
  • J. Schleier-Smith et al., "What serverless computing is and should become: the next phase of cloud computing", ACM Comm., 2021. (pdf)

Sincronizzazione nei SD
  • L. Lamport, "Time, clocks and the ordering of events in a distributed system", ACM Communications, Vol. 21, No. 7, pp. 558-565, July 1978. (pdf)
  • M. Raynal, M. Singhal, "Logical time: Capturing causality in distributed systems", IEEE Computer, Feb. 1996. (pdf)
  • C. Baquero, N. Preguiça, "Why logical clocks are easy", ACM Queue, Jan. 2016. (pdf)

Consistenza e replicazione nei SD
  • E. Brewer, "CAP twelve years later: how the "rules" have changed", IEEE Computer, Feb. 2012. (pdf)
  • D.K. Gifford, "Weighted voting for replicated data", Proc. of the 7th ACM Symposium on Operating Systems Principles, Dec. 1979. (pdf)
  • W. Vogels, "Eventually consistent", Communications of the ACM, Vol. 52, No. 1, pp. 40-44, Jan. 2009. (pdf)

Tolleranza ai guasti nei SD
  • A. Avizienis, J.-C. Laprie, B. Randell, C. Landwehr, "Basic concepts and taxonomy of dependable and secure computing", IEEE Trans. on Dependable and Secure Computing, 2004. (pdf)
  • L. Lamport, "Paxos made simple", ACM SIGACT News, Vol. 32, No. 4, Dec. 2001. (pdf)
  • D. Ongaro and J. Ousterhout, "In search of an understandable consensus algorithm", Proc. of USENIX Annual Technical Conference 2014, 2014. (pdf)
  • The Paper Trail, "Consensus Protocols: Paxos", 2009. (html)

Video

Video di presentazioni utili per approfondire alcuni argomenti del corso.

Programmazione


Esempi SUN RPC

square, echo, average, remote directory listing: sun-rpc.zip

Esempi Java RMI

echo: rmi_echo.zip

Esempi Go

Introduzione a Go: go_introduction.zip
RPC moltiplicazione e divisione tra interi: go_rpc_arith.zip
gRPC ProductInfo in Go: grpc-go_productinfo.zip

Esempi RabbitMQ

Hello in Go: rabbitmq_1_hello.zip
Worker in Go: rabbitmq_2_worker.zip

Altri link utili

I seguenti link forniscono delle fonti per approfondimenti.

Programma

Introduzione ai sistemi distribuiti
Introduzione al Cloud computing
Architetture per sistemi distribuiti
Comunicazione nei sistemi distribuiti
Introduzione alla programmazione in Go
Virtualizzazione
Architetture a microservizi e serverless
Coordinazione e sincronizzazione nei sistemi distribuiti
Consistenza e replicazione nei sistemi distribuiti
Tolleranza ai guasti nei sistemi distribuiti
Consenso nei sistemi distribuiti
Amazon Web Services

Esami

Modalità di esame

L'esame si compone di:

  • Prova scritta;
  • Progetto e relativa discussione;
  • Prova orale facoltativa.
Prova scritta

La prova scritta verte sugli argomenti dell'intero corso e prevede domande a risposta aperta ed esercizi. Si raccomanda di sostenere la prova scritta prima del progetto.

In alternativa alla prova scritta, si terranno due prove scritte intermedie. Tali prove intermedie possono essere sostenute soltanto dagli studenti immatricolati al primo anno della Laurea Magistrale nell'A.A. 2022/23 e dagli studenti immatricolati in anni precedenti e che optano per il programma dell'A.A. 2022/23.
Se entrambe le prove intermedie saranno superate positivamente, verrà proposto un voto finale per la prova scritta. Non è possibile recuperare le prove intermedie in modo parziale.
Non ci sono vincoli sulla partecipazione alle prove (eccetto la prenotazione obbligatoria per le prove scritte).
Tuttavia, la partecipazione ad una prova scritta comporta la rinuncia automatica ad un voto sufficiente conseguito in una prova scritta precedente.
Gli studenti immatricolati in anni precedenti all'A.A. 2022/23 e che intendono sostenere le prove intermedie devono comunicarlo alla docente.

Prova orale facoltativa

La prova orale è facoltativa e verte su tutto il programma del corso. E' possibile sostenere la prova orale facoltativa in un appello diverso da quello in cui si è sostenuto la prova scritta, purchè nella stessa sessione.
E' possibile sostenere la prova scritta e l'eventuale prova orale in una stessa sessione e posticipare la discussione del progetto ad un'altra sessione.

Progetto

Le tracce dei progetti sono suddivise in due modalità, corrispondenti a due diversi pesi del progetto nella valutazione finale e a due differenti composizioni dei gruppi:

  • tipo A: 50% prova scritta, 50% progetto (2-3 studenti per gruppo);
  • tipo B: 75% prova scritta, 25% progetto individuale.

Per il corso integrativo e la realizzazione del progetto, è possibile usufruire del grant offerto da Amazon Web Service tramite il programma AWS Academy. Gli studenti iscritti al corso riceveranno via email le istruzioni per l'accesso.

Negli anni passati alcuni gruppi di studenti hanno svolto il loro progetto partecipando a competizioni internazionali o nazionali, tra cui:

Prove scritte di anni precedenti

Appelli

Per la prenotazione alle prove d'esame, usare il servizio di prenotazione su Delphi.
  • I prova intermedia
    Lunedì 5 dicembre 2022, ore 16:00 aula A2 edificio Didattica.
    Testo
  • II prova intermedia
    Martedì 24 gennaio 2023, ore 9:30 aula C2 edificio Didattica.
  • I appello sessione invernale
    Martedì 7 febbraio, ore 9:30 aula C4 edificio Didattica.
  • II appello sessione invernale
    Mercoledì 1 marzo, ore 9:30 aula C4 edificio Didattica.
  • I appello sessione estiva
    Lunedì 19 giugno, ore 9:30 aula C4 edificio Didattica.
  • II appello sessione estiva
    Martedì 4 luglio, ore 9:30 aula B6 edificio Didattica.
  • I appello sessione autunnale
    Martedì 5 settembre, ore 9:30 aula B5 edificio Didattica.
  • II appello sessione autunnale
    Lunedì 18 settembre, ore 9:30 aula C4 edificio Didattica.