Sistemi Concorrenti e Distribuiti Corso di Laurea Magistrale in Informatica Università di Padova, a.a. 2012/13 Docente: Tullio Vardanega

(Ultimo aggiornamento: 24 novembre 2012 ore 20:55)
[pubblicato materiale settimana 9]

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 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 2012 (offerto da AdaCore)

Calendario delle lezioni

Settimana	Data	Lezione	Contenuto	Materiale didattico
Sistemi concorrenti
1	1 ottobre	1	Lezione: Programmazione concorrente Esempio 1: 3 modi di programmare il sistema visto a lezione	1.§1-2
	2 ottobre	2
	3 ottobre		Assenza del docente
	4 ottobre	3	Lezione: Communicazione tra processi in un sistema concorrente Esempio 2: soluzioni concorrenti al problema dei filosofi a cena Si svolgano su di esse gli esercizi descritti nel materiale di lezione	1.§3
2	8 ottobre	4	Continuazione lezione 3
	9 ottobre	5	Lezione: Un modello di concorrenza concreto Esercizio: "Il crivello di Eratostene". Compilare, eseguire e analizzare le caratteristiche salienti del programma concorrente proposto per la realizzazione dell'algoritmo	1.§4
	10 ottobre	6	Continuazione lezione 5
	11 ottobre	7	Lezione: Il modello rendez-vous Esempio 3:"Il crivello di Eratostene rivisitato"	1.§5
3	15 ottobre	8	Lezione: Estensioni del modello rendez-vous Esercizio: "Il crivello di Eratostene ter". Compilare, eseguire e analizzare tutte le differenze strutturali del programma proposto rispetto alla soluzione precedente	1.§6
	16 ottobre	9	Lezione: Risorse protette Esempio 4: "Controllo di accodamento" - "Controllo di accodamento versione estesa" Esempio 5: "Sistema produttore consumatore con bounded buffer" Esempio 6: "Il barbiere che dorme" Per approfondire: Per Brinch Hansen: "Structured Multiprogramming" (CACM, 1972)	1.§7
	17 ottobre	10	Continuazione lezione 9
	18 ottobre	11	Continuazione lezione 10 Per approfondire: astrazioni realizzabili mediante risorsa protetta 1: semaforo 2: segnali persistenti 3: segnali transitori 4: messaggi in diffusione 5: eventi 6: barriere
4	22 ottobre	12	Lezione: Criteri di sincronizzazione Esempio 7: "Allocazione di risorse" Esercizio: Migliorare l'efficienza della soluzione dell'esempio 7 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
	23 ottobre	13	Continuazione lezione 12
	24 ottobre	14	Esercitazione con Esempio 8: "Sistema ferroviario" Esercizio: Analizzare la soluzione dell'esempio 8 e realizzare la stessa semantica concorrente utilizzando un linguaggio alternativo a piacere, discutendo i problemi riscontrati e le differenze eventualmente irriducibili
	25 ottobre	15	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
			Argomenti opzionali: Trattamento di eventi asincroni (1.§9) Interazione tra concorrenza e orientazione a oggetti Per approfondire: Il problema dell'inheritance anomaly
Sistemi distribuiti
5	29 ottobre	16	Lezione: Cenni sulla virtualizzazione
	30 ottobre	17	Lezione: Definizione e architettura di sistema distribuito Per approfondire: Topologie di interconnessione	2.§1-2
	31 ottobre	18	Continuazione lezione 17
	1 novembre		Festività
7	12 novembre	19	Lezione: Modelli di comunicazione in un sistema distribuito	2.§4
	13 novembre	20	Continuazione lezione 19 Esempio 9: Trasparenza di distribuzione a livello linguaggio
	14 novembre	21	Lezione: Processi e concorrenza in un sistema distribuito Per approfondire: La specifica stateless del server NFS	2.§3,10.2
	15 novembre	22	Continuazione lezione 21
	16 novembre	23	Lezione: Denominazione di entità
8	19 novembre	24	Continuazione lezione 23	2.§5
	20 novembre	25	Lezione: Sincronizzazione in un sistema distribuito Per approfondire: Uso del "distributed snapshot" di Chandy e Lamport	2.§6.3-5
	21 novembre	26	Esercitazione con Esempio 10: "Un modello di Chandy-Lamport"
	22 novembre	27	Lezione: Il modello Java RMI Esempio 11: "Un semplice eco esposto al rischio di data race"	2.§10.3.4
	23 novembre	28	Continuazione lezione 27
9	26 novembre	29	Lezione: Il modello di distribuzione nativo in Ada Per approfondire: Ada Gems 84, 85, 87	PolyORB
	27 novembre		Assenza del docente Per approfondire: YAMI4: un middleware per scambio messaggi in distribuito
	28 novembre	30	Continuazione lezione 29 Esempio 12: "Crivello di Eratostene in versione distribuita" - codice
	29 novembre	31	Lezione: Il modello CORBA Per approfondire: CORBA Portable Object Adapter	2.§10
	30 novembre	32	Continuazione lezione 31 e riepilogo finale
		Esami	Specifica del progetto didattico

Note pratiche

Le lezioni indicate in calendario si terranno con l'orario e la collocazione riportati sul sito del CCS di Informatica.

Ricevimento studenti

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

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