Algoritmos e Sistemas Distribuídos
Código
10644
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Informática
Créditos
6.0
Professor responsável
João Carlos Antunes Leitão, Nuno Manuel Ribeiro Preguiça
Horas semanais
4
Total de horas
56
Língua de ensino
Português
Objectivos
A unidade curricular (UC) visa consolidar e desenvolver os conhecimentos na área de Sistemas Distribuídos para a compreensão e construção de sistemas distribuídos e descentralizados complexos. Procura-se um bom domínio dos problemas e ideias fundamentais que estão na base do desenho de sistemas atuais, de uso corrente, e das técnicas que potencialmente serão importantes para os sistemas a desenvolver no futuro.
A UC tem uma forte componente algorítmica, mas é também acompanhada de projetos de programação que coloca em prática os conceitos fundamentais que são nela ensinados, permitindo aos alunos tomarem consciência sobre algumas subtilezas relacionadas com a implementação de algoritmos aprendidos na UC.
Saber:
• Conceitos de base para a análise e síntese de algoritmos distribuídos.
• Abstrações fundamentais para a construção de sistemas distribuídos e a sua realização algorítmica.
• Técnicas para melhorar a fiabilidade e a escalabilidade dos sistemas distribuídos.
Saber Fazer:
• Construção de algoritmos distribuídos e a sua aplicação no desenvolvimento de sistemas distribuídos.
• Análise de algoritmos distribuídos.
• Programação de sistemas distribuídos.
Pré-requisitos
Apesar de não existirem requisitos adicionais para além daqueles impostos pela estrutura curricular do curso, os seguintes aspectos devem set tomados em consideração pelos alunos que pretendam frequentar a unidade curricular:
- Frequência de sistemas distribuídos (fortemente recomendado).
- Conhecimentos sólidos de redes de computadores (recomendado).
- Conhecimentos sólidos de programação em Java (recomendado).
- Conhecimentos relativos à operação de sistemas operativos baseados em Linux (fortemente benéfico).
Conteúdo
1. Modelos de Computação Distribuída:
1. Modelação de processos, falhas, primitivas criptográficas.
2. Modelos temporais: Sincrono, Assíncrono and Sincronia Eventual.
3. Primitivas de Comunicação: (melhor-esforço, exactamente uma vez, broadcast).
2. Sistemas entre-pares (P2P):
1. Redes sobrepostas não estruturadas.
2. Protocolos epidémicos.
3. Redes sobrepostas estruturadas.
4. Hashing consistente e encaminhamento ao nível aplicacional.
5. Casos de Estudo.
3. Acordo:
1. Consensus em sistemas síncronos.
2. Consensus em sistemas assíncronos & FLP.
3. Paxos e algumas variantes.
4. Replicação e Tolerância a Falhas:
1. Especificação de sistemas replicados.
2. Replicação activa e Replicação passiva.
2. Consistência forte: Replicação de máquina de estados.
3. Consistência fraca: Teorema de CAP, consistência eventual, consistência causal.
4. Casos de Estudo.
5. Transações Distribuídas:
1. Commit em duas fases.
2. Casos de Estudo.
Bibliografia
Bibliografia de base:
• N. Lynch. Distributed Algorithms Morgan Kauffman, 1996.
• C. Cachin, R. Guerraoui, L. Rodrigues "Introduction to Reliable and Secure Distributed Programming", 2nd edition, Springer, 2011.
• Conjunto de artigos selecionados.
Bibliografia complementar:
• H. Attiya and J. Welch. Distributed Computing: Fundamentals, Simulations, and Advanced Topics (2nd Ed.) . Wiley 2004.
• S. Mullender (editor) Distributed Systems, Second Edition, ACM Press, Addison-Wesley, MA, 1994.
• A.S. Tanenbaum and M. van Steen. Distributed Systems. Principles and Paradigms. (2nd Ed.) Prentice Hall, 2007.
• Rodrigo Rodrigues, Peter Druschel. Peer-to-Peer Systems. Communications of the ACM. Vol. 53 No. 10, Pages 72-82.
Método de avaliação
Método de avaliação dos alunos:
* Componentes da avaliação:
• Avaliação da frequência cujo peso na nota final é de 45%.
• Quatro trabalhos de casa individuais cujo peso na nota final é de 10%
• Dois testes ou um exame final cujo peso na nota final é de 45%. Os testes têm ambos igual peso.
• A nota final é aproximada ao valor, as notas intermédias à décima de valor.
Avaliação da frequência:
* A avaliação de frequência consiste em:
• Realização de um trabalho prático por fases em grupos de três pessoas.
• Realização de uma discussão presencial no final do semestre, com uma classificação compreendida entre zero e um.
A nota de frequência é obtida da seguinte forma:
• Nota de frequência = Nota trabalho * nota da discussão
No enunciado do trabalho prático será descrita a forma como este está dividido em fases e o peso de cada fase.
Trabalhos de casa:
• Os trabalhos de casa, que seram 4 ao longo do semestre, seram apresentados no final de aulas teóricas e devem ser entregues, em mão, sob forma manuscrita, no ínicio da aula teórica seguinte (ou em caso de impedimento enviado por e-mail ao regente da disciplina antes do inicio da aula teórica onde estes devem ser entregues).
• Os trabalhos de casa são resolvidos de forma individual.
Condições de aprovação na cadeira:
1. Avaliação de frequência superior ou igual a 8,5 valores;
2. Avaliação da média dos testes ou do exame final superior ou igual a 8,5 valores, e
3. Nota final superior ou igual a 9,5 valores.
Melhoria de nota:
Através de um exame para melhoria de nota, os alunos poderão fazer uma melhoria da componente de testes/exame com o peso de 50% da nota final. As notas relativas às componentes da frequência e dos trabalhos de não sofrem alterações após o exame de melhoria.