Corso di Sistemi Concorrenti e Distribuiti Corso di Laurea Magistrale in Informatica Università di Padova, a.a. 2010/11 Docente: Tullio Vardanega

(Ultimo aggiornamento: 5 dicembre 2010 ore 20:50)
[inserito materiale settimana 8]

Presentazione del corso

Obiettivi

Il corso si propone di:

• illustrare problematiche e modelli di base e avanzati di concorrenza (intesa come rappresentazione di parallelismo potenziale) realizzata a software, usando i linguaggi di programmazione Java e Ada (1, 2) come strumenti di sperimentazione in quanto dotati di supporto diretto alla concorrenza
  
• analizzare i principi costruttivi e i paradigmi architetturali e realizzativi che stanno alla base dei sistemi distribuiti, nella loro evoluzione da sistemi multiprocessori omogenei a sistemi multicomputer eterogenei lascamente interconnessi.
  

Il corso si articola in due segmenti sequenziali e complementari.

1. Nel primo segmento si prendono in esame modelli e paradigmi di programmazione concorrente, concentrandosi sulla concorrenza direttamente esprimibile a linguaggio (ossia senza ricorso a librerie di sistema) utilizzando Ada e Java per studiarne e raffrontarne le tecniche di realizzazione concreta.
2. Nel secondo segmento si affronta l'evoluzione architetturale tecnologica dei sistemi distribuiti, culminando nell'analisi di CORBA come paradigma di interconnessione di sistemi eterogenei secondo il modello cliente-servente.

Nell'ambito di entrambi i segmenti del corso, il docente proporrà allo studente esercizi da realizzare in proprio in laboratorio per sperimentare direttamente le problematiche progettuali e realizzative, e i paradigmi di soluzione illustrati a lezione.

Propedeuticità obbligatorie strette

Sistemi Operativi.
Reti.

Materiale didattico

1. Concurrent and Real-Time Programming in Ada
   Alan Burns and Andy Wellings
   Cambridge University Press ISBN 978-0-521-86697-2
   
   
2. Distributed Systems - Principles and paradigms (Second edition)
   Andrew S Tanenbaum, Maarten van Steen
   Pearson Prentice Hall ISBN 0-13-239227-5

Strumenti di lavoro

GNAT GPL edition 2010 (offerto da AdaCore)

Calendario delle lezioni

Settimana	Data	Lezione	Contenuto	Materiale didattico
Sistemi concorrenti
1	19 ottobre	1	Lezione: Programmazione concorrente Esempio 1: 3 modi di programmare il sistema visto a lezione Esempio A: Il modulo "Calendario" Esempio B: Il modulo "Tempo Reale"	1.§1-2
	20 ottobre	2	Lezione: Communicazione tra processi in un sistema concorrente Si svolgano gli esercizi 1-3 descritti nel materiale di lezione	1.§3
2	26 ottobre	3	Lezione: Un modello di concorrenza concreto Esercizio 4: "Il crivello di Eratostene". Compilare, eseguire e analizzare le caratteristiche salienti del programma concorrente proposto per la realizzazione dell'algoritmo Esercizio 5: descritto nel materiale di lezione Esercizio 6: "I filosofi a cena"	1.§4
	27 ottobre (Per permettere lo svolgimento di una assemblea studentesca relativa all'organizzazione di iniziative in merito al DDL Gelmini, e su richiesta dei Rappresentanti degli studenti, le attività didattiche sono sospese dalle ore 12.30 alle ore 14.30. L'Assemblea si svolgerà in Aula A "Nasini", via Loredan 6)	4
	28 ottobre	5	Lezione: Il modello rendezvous Esempio 1:"Il crivello di Eratostene rivisitato"	1.§5
	29 ottobre (14:30-17:15 2AB40)	6
3	2 novembre	7	Lezione: Estensioni del modello rendezvous Esercizio 7: "Il crivello di Eratostene ter": compilare, eseguire e commentare tutte le differenze strutturali del programma proposto rispetto alla soluzione esaminata nell'esercizio 4 e nell'esempio 1 Esercizio 8: "I filosofi a cena - soluzione rivisitata"	1.§6
	3 novembre	8	Lezione: Risorse protette Esempio 2: "Controllo di accodamento" Per approfondire: Per Brinch Hansen: "Structured Multiprogramming" (CACM, 1972) Per studio personale: astrazioni realizzabili mediante risorsa protetta 1: semaforo 2: segnali persistenti 3: segnali transitori 4: messaggi in diffusione 5: eventi 6: barriere	1.§7
	4 novembre	9
4	9 novembre	10	Lezione: Criteri di sincronizzazione Esempio 3: "Allocazione di risorse" Esercizio 9: Migliorare la soluzione dell'Esempio 3 risolvendone il problema di inefficienza secondo le indicazioni fornite nel testo Per approfondire: Toby Bloom: "Evaluating Synchronization Mechanisms" (CACM, 1979) Per approfondire: Il modello di concorrenza in C# Per approfondire: Per Brinch Hansen sulla concorrenza in Java	1.§8
	10 novembre	11	Esempio 4: "Sistema ferroviario" Esercizio 10: Analizzare la soluzione mostrata nell'esempio "Sistema ferroviario" e discussa alle pagine 15-17 della lezione 10 e realizzare la stessa semantica concorrente utilizzando un linguaggio alternativo a piacere, discutendo i problemi riscontrati e le differenze eventualmente irriducibili
	11 novembre	12	Lezione: Correttezza temporale Per approfondire: Definizione dei protocolli di priority inheritance Una critica alla priority inheritance Una risposta alla critica Un modello di riferimento per politiche di ordinamento	1.§13-14
	12 novembre (14:30-16:15 2AB45)	13	Lezione: Trattamento di eventi asincroni	1.§9
			Per approfondire: Interazione tra concorrenza e orientazione a oggetti Il problema dell'inheritance anomaly	1.§10
Sistemi distribuiti
5	18 novembre (14:00-15:30)	14/1	Recupero lezione 13
	19 novembre (09:30-11:15 2BC60)	14/2	Lezione: Definizione e architettura di sistema distribuito	2.§1-2
6	23 novembre	15
	24 novembre	16	Lezione: Modelli di comunicazione in un sistema distribuito	2.§4
7	30 novembre (lezione annullata causa sospensione della didattica)	17	Lezione: Processi e concorrenza in un sistema distribuito Per approfondire: Cenni sulla virtualizzazione Per approfondire: La specifica stateless del server NFS	2.§3,10.2
	01 dicembre	18
	02 dicembre (13:30-17:15 2BC60	19	Lezione: Denominazione di entità	2.§5
	03 dicembre (09:30-11:15 2BC60 14:30-16:15 2AB40)	20	Lezione: Sincronizzazione in un sistema distribuito Per approfondire: Uso del "distributed snapshot" di Chandy e Lamport	2.§6.3-5
8	06 dicembre (12:00-15:00 1BC50)	21	Lezione: Il modello Java RMI	2.§10.3.4
	07 dicembre	22	Lezione: Il modello di distribuzione nativo in Ada Esempio 5: Crivello di Eratostene in versione distribuita - codice	PolyORB (doc)
	09 dicembre	23
	10 dicembre (09:30-11:15 2AB60 14:00-15:30 2AB40)	24	Lezione: Il modello CORBA Riepilogo finale	2.§10
		Esami	Specifica del progetto didattico

Note pratiche

Le lezioni indicate in calendario si terranno con l'orario e la collocazione seguenti:

• martedì 12:30 - 15:15 in aula 2BC/60
• mercoledì 13:30 - 15:15 in aula 2BC/60
• giovedì 14:30 - 17:15 in aula 2BC/60
• venerdì 09:30 - 11:15 in aula 2BC/60 (solo per recupero)
  

Ricevimento studenti

Il ricevimento studenti si tiene (per appuntamento) in stanza 400 il:

• lunedi 11:30 - 12:30
• mercoledì 12:00 - 13:00