Sistemi Concorrenti e Distribuiti Corso di Laurea Magistrale in Informatica Università di Padova, a.a. 2019/2020 Docente: Tullio Vardanega

Presentazione del corso

Obiettivi

L'insegnamento si propone di illustrare problematiche architetturali e modelli di computazione di concorrenza e distribuzione (dalle reti locali fino al Cloud) dal punto di vista del supporto a tempo d'esecuzione (aka runtime) necessario a realizzare le astrazioni offerte al programmatore.
L'insegnamento prevede alcune esercitazioni pratiche in aula e flipped classroom nelle quali gli studenti saranno chiamati ad approfondire specifici argomenti e risolvere alcune sfide.
L'insegnamento utilizza il linguaggio di programmazione Ada per illustrare alcuni astrazioni sofisticate e il loro utilizzo nella soluzione di problemi concreti.

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 (2nd edition)
   Andrew S Tanenbaum, Maarten van Steen
   Pearson Prentice Hall ISBN 0-13-239227-5

Risorse

• GNAT GPL 2019 (ambiente di programmazione offerto da AdaCore)
• Ada e-learning
• Ada information clearinghouse
  

Calendario delle lezioni

Settimana	Data	Lezione	Contenuto
2	9 ottobre	1	Lezione: la nozione di run-time support
	10 ottobre	2	Lezione: la multiprogrammazione a livello di sistema operativo
3	16 ottobre	3	Lezione: virtualizzazione Esercizio: approfondire il funzionamento "under the hood" di Virtualbox
	17 ottobre	4	Lezione: requisiti di programmazione concorrente Esercizio: individuare linguaggi in uso corrente che supportino coroutine o concorrenza Per approfondire: il modello di concorrenza in C# Per approfondire: Per Brinch Hansen sulla concorrenza in Java Per approfondire: il problema dell'inheritance anomaly
4	23 ottobre	5	Lezione: continuazione lezione 4
	24 ottobre	6	Lezione: comunicazione tra processi concorrenti
5	30 ottobre	7	Lezione: continuazione lezione 6 Per studio autonomo: il modello base di concorrenza in Ada Risorse supplementari  Esempio: master & dependent
	31 ottobre	8	Lezione: comunicazione sincrona Esempio: una soluzione al problema dei filosofi a cena
6	6 novembre	9	Lezione: continuazione lezione 8 Esercizio: crivello di Eratostene: versione sincrona
	7 novembre	10	Lezione: comunicazione asincrona Esempio: controllo di accodamento Esempio: sistema produttore consumatore con bounded buffer Esercizio: crivello di Eratostene: versione asincrona Per approfondire: Per Brinch Hansen: "Structured Multiprogramming" (CACM, 1972)
7	13 novembre	11	Lezione (in modalità flipped): altri modelli di concorrenza
	14 novembre	12	Lezione: meccanismi di sincronizzazione avanzati Esempio: allocazione di risorse Per approfondire: Toby Bloom: "Evaluating Synchronization Mechanisms" (CACM, 1979)
8	20 novembre	13	Esercitazione (in modalità flipped): sistema ferroviario Esempio di soluzione Esercizio: risolvere il problema in un linguaggio concorrente a piacere, analizzando le differenze significative di semantica realizzata
	21 novembre	14	Lezione: visione architetturale di sistema distribuito Per approfondire: topologie di interconnessione
9	27 novembre	15	Lezione: continuazione lezione 14
	28 novembre	16	Lezione: comunicazione in distribuito Per approfondire: naming e DNS
10	4 dicembre (10:30-14:00, 1BC45)	17-18	Lezione: concorrenza in distribuito Per approfondire: statelessness
	6 dicembre (13:00-14:30 1BC45)	19	Lezione: sincronizzazione in distribuito Esercizio: implementazione dimostrativa di terminazione sincronizzata Per approfondire: uso del "distributed snapshot" di Chandy e Lamport Per approfondire: materiale di lezione @ Cornell University (Ken Birman)
Questionario valutazione didattica: restituzione 12 dicembre 2019 Valutazione via Uniweb: 5 dicembre 2019 - 29 febbraio 2020
11	12 dicembre	20	Lezione: il modello di distribuzione nativo di Java
12	19 dicembre	21	Lezione: il modello di distribuzione nativo in Ada Esercizio: "crivello di Eratostene in versione distribuita" - codice Altri esempi d'uso: 1 Per approfondire (implementazione middleware): GLADE, RT-GLADE Per approfondire: YAMI4: un middleware per scambio messaggi in distribuito
13	8 gennaio (12:30-15:00)	22	Lezione: Cloud computing /1 - introduzione generale - secondo Ken Birman @ Cornell Univ.
	9 gennaio (14:30-17:00)	23	Lezione: Cloud computing /2 - problematiche a livello applicazione - riflessioni sulla scalabilità

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 studio 400 il:

• mercoledì 16:30 - 17:30
• giovedì 16:30 - 17:30