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Timestamp: 2019-12-09 13:42:02+00:00

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Sistemas Distribuidos en Red | Facultad de Informática de Barcelona
Sistemas Distribuidos en Red
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Precorrequisito: XC
Este curso proporciona una visión general de los principios fundamentales de los sistemas distribuidos. Los contenidos incluyen la programación distribuida, la comunicación y la coordinación entre procesos distribuidos, las transacciones distribuidas, la replicación, los sistemas de ficheros distribuidos, y algunas aplicaciones distribuidas com la Web y los sistemas peer-to-peer. También se incluye una introducción a temes avanzados com el Cloud Computing, el Grid Computing, y el Mobile Computing .
CTI3.2 - Implementar y gestionar sistemas ubicuos (mobile computing systems).
CTI3.4 - Diseñar software de comunicaciones.
Competencias relacionadas: CTI3.1, CTI3.4, CT6.4, CTI1.3,
Entender los desafíos para diseñar e implementar un sistema distribuido: heterogeneidad, ausencia de visión global, seguridad, coordinación, asincronía, apertura, transparencia, tolerancia a fallos, escalabilidad
Conocer las arquitecturas de sistema básicas en los sistemas distribuidos.
Competencias relacionadas: CTI3.1, CTI3.4, CT6.4, CT5.6,
Conocer las arquitecturas de sistema básicas en los sistemas distribuidos: centralizadas (cliente-servidor), descentralizadas (peer-to-peer), híbridas
Conocer los mecanismos básicos de comunicación en un sistema distribuido: invocación de operaciones remotas, comunicación basada en mensajes, comunicación basada en eventos y comunicación basada en canales (streams), y escribir aplicaciones distribuidas que se comuniquen mediante el envío de mensajes.
Competencias relacionadas: CTI3.1, CTI3.4, CT6.4, CTI1.3, CT5.6,
Conocer los diferentes tipos de comunicación en un sistema distribuido: directa vs. indirecta (desacoplamiento espacial y temporal), persistente vs. transitoria, síncrona vs. asíncrona, discreta vs. continua
Conocer los paradigmas de comunicación básicos en los sistemas distribuidos: invocación remota de procedimiento, paso de mensajes, colas de mensajes, comunicación de grupos, publicación/subscripción, espacios de datos compartidos, memoria compartida, código móvil, orientado a stream
Conocer el mecanismo de comunicación mediante la invocación de procedimientos remotos (RPC): operación básica, paso de parámetros, extensiones del modelo básico, tratamiento de fallos, invocación de métodos remotos (RMI)
Conocer el mecanismo de comunicación basada en streams: modos de transmisión, calidad de servicio
Escribir aplicaciones distribuidas que se comuniquen mediante el envío de mensajes
Conocer el mecanismo de comunicación basada en mensajes: transitoria (Sockets) vs. persistente (MOM)
Conocer el mecanismo de comunicación basada en eventos: sistemas de publicación/subscripción
Competencias relacionadas: CTI3.1, CT6.4, CTI1.3, CT5.6,
Describir, comparar e implementar los algoritmos para la coordinación de procesos en un sistema distribuido, incluyendo la coordinación necesaria para garantizar exclusión mutua, elección de líder, comunicación en grupo multicast, y consenso.
Describir, comparar e implementar los algoritmos para la coordinación de procesos en un sistema distribuido para garantizar exclusión mutua: algoritmos basados ​​en permiso (centralizado, Lin, Maekawa, Ricart & Agrawala), algoritmos basados ​​en token (token ring)
Describir, comparar e implementar los algoritmos para la coordinación de procesos en un sistema distribuido para la elección de líder: Bully, Ring
Competencias relacionadas: CTI3.1, CT6.4, CTI1.3, CTI3.2, CT5.6,
Describir los modelos de consistencia fuerte centrados en los datos: estricta, secuencial, causal, FIFO
Conocer los detalles de implementación de los modelos de consistencia en relación a la ubicación de las réplicas (permanentes, iniciadas por el servidor, iniciadas por el cliente) y la propagación de actualizaciones (push-pull protocols)
Conocer y comparar las características básicas de los servicios de resolución de nombres planos, estructurados y basados ​​en atributos, e implementar y evaluar uno de estos sistemas.
Competencias relacionadas: CTI3.1, CT6.4, CTI1.3, CTI3.2,
Implementar y evaluar un servicio DNS simple
Conocer y comparar las características básicas de los servicios de resolución de nombres planos: broadcasting, forwarding pointers, soluciones basadas en home, DHTs
Conocer y comparar las características básicas de los servicios de resolución de nombres estructurados: name spaces, resolución iterativa, resolución recursiva, DNS
Conocer y comparar las características básicas de los servicios de resolución de nombres basados ​​en atributos: servicios de directorio (LDAP)
Conocer y comparar las características básicas de los sistemas de ficheros distribuidos (e.g. NFS).
Conocer las arquitecturas de los sistemas de ficheros distribuidos: modelo de acceso remoto, modelo upload / download, idea básica de las arquitecturas en cluster (stripping + replicación)
Comprender la semántica de compartición de ficheros: semántica UNIX, semántica de sesión, ficheros inmutables, semántica transaccional
Conocer y comparar las características básicas del sistema de ficheros distribuido NFS
Conocer y comparar las características básicas del sistema de ficheros distribuido Coda
Conocer y comparar las características básicas de los sistemas distribuidos basados ​​en web: servidores web, servidores de aplicaciones, Web Services, Content Distribution Networks (CDN), e implementar y evaluar uno de estos sistemas.
Implementar y evaluar un servidor web simple
Conocer las arquitecturas de los sistemas distribuidos basados ​​en Web: cliente/servidor, servlets, clusters de servidores, Web Services
Conocer los protocolos de comunicación en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: HTTP, SOAP, WSDL
Conocer los servicios de nombres en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: URL, DNS, UDDI
Conocer los mecanismos de sincronización en los sistemas distribuidos basados ​​en Web
Conocer los mecanismos de caching y replicación en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: Proxies, Content Distribution Networks (CDN): Akamai, esquemas de redirección (URL rewriting, DNS redirection)
Comprender el modelo de computación Peer-to-Peer (P2P), comparar las características de los sistemas P2P no estructurados y los estructurados basados ​​en DHTs, e implementar y evaluar uno de estos sistemas.
Comprender el modelo de computación Peer-to-Peer (P2P), sus ventajas y sus aplicaciones
Comparar las características de los sistemas P2P no estructurados centralizados: BitTorrent
Comparar las características de los sistemas P2P no estructurados descentralizados con búsqueda por inundación: Gnutella
Comparar las características de los sistemas P2P estructurados basados ​​en DHTs: Chord: organización del anillo, inserción de elementos, búsqueda de elementos con tablas de finger, inserción de nodos
Implementar y evaluar un sistema P2P estructurado
Comparar las características de los sistemas P2P no estructurados jerárquicos: FastTrack
Conocer los paradigmas más importantes de computación distribuida (computación voluntaria, Grid y Cloud) y sus características.
Competencias relacionadas: CTI3.1, CT6.4, CTI1.3,
Conocer el paradigma Grid de computación distribuida, sus características y sus aplicaciones: Virtual organizations (VO), arquitectura OGSA, diferencia respecto a la computación cluster y distribuida
Conocer el paradigma de computación distribuida voluntaria: BOINC
Conocer el paradigma Cloud de computación distribuida, sus características y sus aplicaciones: Utility computing, tipo de Clouds (público, privado, comunitario, híbrido), diferencia respecto al Grid, servicios Cloud (IaaS, PAAS, SaaS), tecnologías base de implementación, infraestructura Cloud (datacenters), obstáculos para la consolidación del Cloud
Conocer los paradigmas de Mobile y Ubiquitous Computing y su problemática.
Competencias relacionadas: CTI3.1, CT6.4, CTI3.2,
Conocer los paradigmas de Mobile y Ubiquitous Computing y su problemática: volatilidad, asociación, interoperabilidad, sensores y context-awareness, adaptación
Comprender artículos, enunciados, y en general cualquier fuente de información de carácter técnico escrita en inglés
Competencias relacionadas: G3.1,
Definición de sistema distribuido. Posibles aplicaciones de un sistema distribuido. Ejemplos de sistemas distribuidos. Desafíos para diseñar e implementar un sistema distribuido: heterogeneidad, ausencia de visión global, seguridad, coordinación, asincronía, apertura , transparencia, tolerancia a fallos, escalabilidad. Arquitecturas de sistema básicas en los sistemas distribuidos: centralizadas (cliente-servidor), descentralizadas (peer-to-peer), híbridas
Tipos de comunicación en un sistema distribuido: directa vs. indirecta (desacoplamiento espacial y temporal), persistente vs. transitoria, síncrona vs. asíncrona, discreta vs. continua. Paradigmas de comunicación básicos en los sistemas distribuidos: invocación remota de procedimiento, paso de mensajes, colas de mensajes, comunicación de grupos, publicación/subscripción, espacios de datos compartidos, memoria compartida, código móvil, orientado a stream. Invocación de procedimientos remotos (RPC): operación básica, paso de parámetros, extensiones del modelo básico, tratamiento de fallos, invocación de métodos remotos (RMI). Comunicación basada en mensajes: transitoria (Sockets) vs. persistente (MOM). Comunicación basada en eventos: sistemas de publicación/subscripción. Comunicación basada en streams: modos de transmisión, calidad de servicio
Tiempo y ordenación
Tiempo y ordenación de eventos en un sistema distribuido. Relojes lógicos: relación happened-before, relojes lógicos de Lamport (escalares, vectoriales). Algoritmos para sincronizar relojes físicos en un sistema distribuido: Cristian (NTP), Berkeley.
Coordinación de procesos en un sistema distribuido para garantizar exclusión mutua: algoritmos basados ​​en permiso (centralizado, Lin, Maekawa, Ricart & Agrawala), algoritmos basados ​​en token (token ring). Coordinación de procesos en un sistema distribuido para la elección de líder: Bully, Ring. Coordinación de procesos en un sistema distribuido para la comunicación en grupo multicast: multicast fiable básico, multicast fiable escalable, multicast ordenado (FIFO, causal, total), atomic multicast.
Replicación y consistencia en un sistema distribuido. Modelos de consistencia fuerte centrados en los datos: estricta, secuencial, causal, FIFO. Modelos de consistencia relajada centrados en los datos: uso de variables de sincronización. Modelos de consistencia centrados en el cliente: eventual, monotonic-read, monotonic-write, read-your-writes, writes-follow-reads. Ubicación de las réplicas (permanentes, iniciadas por el servidor, iniciadas por el cliente) y propagación de actualizaciones (push-pull protocols). Implementaciones de modelos de consistencia: protocolos basados ​​en primario (remote-write, local-write) y protocolos de escritura replicada (replicación activa, protocolos basados ​​en quórum)
Sistemas de nombres
Servicios de resolución de nombres planos: broadcasting, forwarding pointers, soluciones basadas en home, DHTs. Servicios de resolución de nombres estructurados: name spaces, resolución iterativa, resolución recursiva, DNS. Servicios de resolución de nombres basados ​​en atributos: servicios de directorio (LDAP)
Sistemas de ficheros distribuidos
Arquitecturas de los sistemas de ficheros distribuidos: modelo de acceso remoto, modelo upload / download, idea básica de las arquitecturas en cluster (stripping + replicación). Semántica de compartición de ficheros: semántica UNIX, semántica de sesión, ficheros inmutables, semántica transaccional. Características básicas del sistema de ficheros distribuido Coda
Sistemas distribuidos basados ​​en Web
Arquitecturas de los sistemas distribuidos basados ​​en Web: cliente/servidor, servlets, clusters de servidores, Web Services. Protocolos de comunicación en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: HTTP, SOAP, WSDL. Servicios de nombres en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: URL, DNS, UDDI. Sincronización en los sistemas distribuidos basados ​​en Web. Caching y replicación en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: Proxies, Content Distribution Networks (CDN): Akamai, esquemas de redirección (URL rewriting, DNS redirection)
Sistemas Peer-to-Peer (P2P)
Modelo de computación Peer-to-Peer (P2P): ventajas y aplicaciones. Sistemas P2P no estructurados centralizados: BitTorrent. Sistemas P2P no estructurados descentralizados con búsqueda por inundación: Gnutella. Sistemas P2P no estructurados jerárquicos: FastTrack. Sistemas P2P estructurados basados ​​en DHTs: Chord: organización del anillo, inserción de elementos, búsqueda de elementos con tablas de finger, inserción de nodos; Kademlia: organización del árbol y estado del nodo, búsqueda e inserción de nodos, búsqueda e inserción de elementos.
Sistemas de computación distribuida
Paradigma de computación distribuida voluntaria: BOINC. Paradigma Grid de computación distribuida, sus características y sus aplicaciones: Virtual organizations (VO), arquitectura OGSA, diferencia respecto a la computación cluster y distribuida. Paradigma Cloud de computación distribuida, sus características y sus aplicaciones: Utility computing, tipo de Clouds (público, privado, comunitario, híbrido), diferencia respecto al Grid, servicios Cloud (IaaS, PAAS, SaaS), tecnologías base de implementación, infraestructura Cloud (datacenters), obstáculos para la consolidación del Cloud
Sistemas móviles y ubicuos
Sistemas móviles y ubicuos: volatilidad, asociación, interoperabilidad, sensores y context-awareness, adaptación
Desarrollo del tema "Conceptos de sistemas distribuidos"
Teoría: Definición de sistema distribuido. Posibles aplicaciones de un sistema distribuido. Ejemplos de sistemas distribuidos. Desafíos para diseñar e implementar un sistema distribuido: heterogeneidad, ausencia de visión global, concurrencia, ausencia de un único punto de control, seguridad, asincronía, apertura , transparencia, tolerancia a fallos, escalabilidad. Estilos arquitectónicos básicos en los sistemas distribuidos: por niveles, basado en objetos, centrado en los datos, basado en eventos, espacios de datos compartidos. Arquitecturas de sistema básicas en los sistemas distribuidos: centralizadas (cliente-servidor), descentralizadas (peer-to-peer), híbridas
Aprendizaje autónomo: Preparación de la clase con la ayuda del material de apoyo. Comprensión y asimilación de los contenidos del tema para su aplicación posterior
1 . Conceptos de sistemas distribuidos
Seminario de laboratorio #1
Laboratorio: Implementación y análisis del mecanismo pedido.
Objetivos: 1 2 3 13
2 . Comunicación entre procesos
Desarrollo del tema "Comunicación entre procesos"
Teoría: Tipos de comunicación en un sistema distribuido: persistente vs. transitoria, síncrona vs. asíncrona. Invocación de procedimientos remotos (RPC): operación básica, paso de parámetros, extensiones del modelo básico, tratamiento de fallos, invocación de métodos remotos (RMI). Comunicación basada en mensajes: transitoria (Sockets) vs. persistente (MOM). Comunicación basada en streams: modos de transmisión, calidad de servicio
Seminario de laboratorio #2
Objetivos: 4 5 13
3 . Tiempo y ordenación
4 . Coordinación y consenso
Informe del seminario de laboratorio #1
Realización de un informe del seminario explicando el trabajo realizado y las conclusiones extraídas
Desarrollo del tema "Tiempo y ordenación"
Teoría: Tiempo y la ordenación de eventos en un sistema distribuido. Relojes lógicos: relación happened-before, relojes lógicos de Lamport (escalares, vectoriales). Algoritmos para sincronizar relojes físicos en un sistema distribuido: Cristian (NTP), Berkeley.
Objetivos: 4 13
Desarrollo del tema "Coordinación y consenso"
Teoría: Coordinación de procesos en un sistema distribuido para garantizar exclusión mutua: algoritmos basados ​​en permiso (centralizado, descentralizado usando un sistema P2P, distribuido de Ricart y Agrawala usando multicast totalmente ordenado), algoritmos basados ​​en token (token ring). Coordinación de procesos en un sistema distribuido para la elección de líder: Bully, Ring. Coordinación de procesos en un sistema distribuido para la comunicación en grupo multicast: multicast fiable básico, multicast fiable escalable, multicast ordenado (FIFO, causal, total), atomic multicast.
Seminario de laboratorio #3
Objetivos: 5 6 13
5 . Consistencia y replicación
Informe del seminario de laboratorio #2
Desarrollo del tema "Consistencia y replicación"
Teoría: Replicación y consistencia en un sistema distribuido. Modelos de consistencia fuerte centrados en los datos: estricta, secuencial, causal, FIFO. Modelos de consistencia relajada centrados en los datos: uso de variables de sincronización. Modelos de consistencia centrados en el cliente: eventual, monotonic-read, monotonic-write, read-your-writes, writes-follow-reads. Ubicación de las réplicas (permanentes, iniciadas por el servidor, iniciadas por el cliente) y propagación de actualizaciones (push-pull protocols). Implementaciones de modelos de consistencia: protocolos basados ​​en primario (remote-write, local-write) y protocolos de escritura replicada (replicación activa, protocolos basados ​​en quórum)
Aprendizaje autónomo: Preparació de la classe amb l'ajuda del material de suport. Comprensió i assimilació dels continguts del tema per la seva aplicació posterior
Seminario de laboratorio #4
Informe del seminario de laboratorio #3
Objetivos: 7 8 9 13
Desarrollo del tema "Sistemas de nombres"
Teoría: Servicios de resolución de nombres planos: broadcasting, forwarding pointers, soluciones basadas en home, DHTs, soluciones jerárquicas. Servicios de resolución de nombres estructurados: name spaces, resolución iterativa, resolución recursiva, DNS. Servicios de resolución de nombres basados ​​en atributos: servicios de directorio (LDAP)
6 . Sistemas de nombres
Asimilación de los conceptos del curso y realización del control
Desarrollo del tema "Sistemas de ficheros distribuidos"
Teoría: Arquitecturas de los sistemas de ficheros distribuidos: modelo de acceso remoto, modelo upload / download, idea básica de las arquitecturas en cluster (stripping + replicación). Semántica de compartición de ficheros: semántica UNIX, semántica de sesión, ficheros inmutables, semántica transaccional. Características básicas del sistema de ficheros distribuido CIFS/SMB
7 . Sistemas de ficheros distribuidos
Seminario de laboratorio #5
Objetivos: 7 9 13
8 . Sistemas distribuidos basados ​​en Web
Informe del seminario de laboratorio #4
Objetivos: 10 13
Desarrollo del tema "Sistemas distribuidos basados ​​en Web"
Teoría: Arquitecturas de los sistemas distribuidos basados ​​en Web: cliente/servidor, servlets, clusters de servidores, Web Services. Protocolos de comunicación en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: HTTP, SOAP, WSDL. Servicios de nombres en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: URN, URL, DNS, UDDI. Sincronización en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: WebDAV. Caching y replicación en los sistemas distribuidos basados ​​en Web: Proxies, Content Distribution Networks (CDN): Akamai, esquemas de redirección (URL rewriting, DNS redirection)
Revisión del control parcial
Revisar la evaluación del control parcial con el profesor
Aprendizaje dirigido: Revisar la evaluación del control parcial con el profesor
Desarrollo del tema "Sistemas Peer-to-Peer (P2P)"
Teoría: Modelo de computación Peer-to-Peer (P2P): ventajas y aplicaciones. Sistemas P2P no estructurados centralizados: BitTorrent. Sistemas P2P no estructurados descentralizados con búsqueda por inundación: Gnutella. Sistemas P2P estructurados basados ​​en DHTs: Chord: organización del anillo, inserción de elementos, búsqueda de elementos con tablas de finger, inserción de nodos.
9 . Sistemas Peer-to-Peer (P2P)
Seminario de laboratorio #6
Informe del seminario de laboratorio #5
Desarrollo del tema "Sistemas de computación distribuida"
Teoría: Paradigma de computación distribuida voluntaria: BOINC. Paradigma Grid de computación distribuida, sus características y sus aplicaciones: Virtual organizations (VO), diferencia respecto a la computación cluster y distribuida, arquitectura e implementación: OGSA, WSRF, GT. Paradigma Cloud de computación distribuida, sus características y sus aplicaciones: Utility computing, Service Level Agreements (SLA), tipo de Clouds (público, privado), diferencia respecto al Grid, servicios Cloud (IaaS, PAAS, SaaS) , arquitectura e implementación: virtualización, HDFS, Map-Reduce, infraestructura Cloud (datacenters), obstáculos para la consolidación del Cloud
10 . Sistemas de computación distribuida
Lectura de artículo #6
Desarrollo del tema "Sistemas móviles y ubicuos"
Teoría: Sistemas móviles y ubicuos: volatilidad, asociación, interoperabilidad, sensores y context-awareness, adaptación
11 . Sistemas móviles y ubicuos
Informe del seminario de laboratorio #6
Objetivos: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Revisar la evaluación del examen final con el profesor
Aprendizaje dirigido: Revisar la evaluación del examen final con el profesor
Las actividades teóricas incluyen clases expositivas participativas donde se explican los contenidos básicos del curso, además de la lectura de artículos/informes, ya sea como preparación de las clases expositivas o como posterior elaboración para facilitar la asimilación de los conceptos importantes. Con el objetivo de trabajar la competencia transversal, los artículos estarán escritos en Inglés.
Las actividades prácticas incluyen seminarios de laboratorio donde los alumnos implementan (en grupos de 2) los mecanismos descritos en las clases expositivas. Los seminarios requieren de una preparación previa mediante la lectura del enunciado y la documentación de apoyo, y una elaboración posterior de las conclusiones obtenidas en un informe. Con el objetivo de trabajar la competencia transversal, los enunciados de los seminarios estarán escritos en Inglés.
A) Examen parcial escrito individual.
B) Examen final escrito individual.
-- B1) Evaluación de los contenidos incluidos en el examen parcial, para los alumnos que no la aprobaron.
-- B2) Evaluación de los contenidos no incluidos en el examen parcial, para todos los alumnos.
C) Evaluación de los informes de lectura y discusión de artículos.
D) Evaluación de los seminarios de laboratorio.
Para los alumnos que tengan aprobado el examen parcial (A>=5) y no hagan la parte B1 del examen final, la nota final se calculará de la siguiente manera:
Nota Final = 0.3 x A + 0.3 x B2 + 0.15 x C + 0.25 x D
En caso contrario, la nota final se calculará como sigue:
Nota Final = 0.3 x B1 + 0.3 x B2 + 0.15 x C + 0.25 x D
La evaluación de la competencia transversal es realizará mediante la evaluación de las actividades C y D, que son las que tienen el material de apoyo escrito en Inglés.
Los estudiantes requieren conocimientos previos de sistemas operativos (SO) y redes de computadores (XC)

References: resolución 
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