Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg  /   Technische Fakultät  /   Department Informatik

AKSS: Skalierbare und energiebewusste Datenzentren

Inhalt des Seminars / Seminar Content

Datenzentren bilden das Rückgrat heutiger weltumspannender IT-Infrastrukturen. Dieses Seminar gibt Einblicke in aktuelle Entwicklungen in diesem Bereich und betrachtet hierbei insbesondere den Aufbau skalierbarer Plattformen für neue Anwendungsfelder (z. B. maschinelles Lernen, Verarbeitung von Datenströmen, Blockchain), die Realisierung energiebewusster Systeme sowie den Einsatz moderner Hardware-Technologien (z. B. RDMA, nichtflüchtiger Speicher, SGX) zur Steigerung von Effizienz bzw. Vertrauenswürdigkeit. Die Anmeldung zum Seminar erfolgt über Waffel.

Die nachfolgende Liste enthält Vorschläge für mögliche Themen, die im Rahmen des Seminars bearbeitet werden können. Bei Interesse an einem bestimmten Thema kann dieses verbindlich per E-Mail an akss-owner@lists.informatik.uni-erlangen.de reserviert werden. Die Vergabe der Themen erfolgt nach dem Windhundverfahren (First-Come-First-Serve-Prinzip).

Machine
Learning I
(reserviert)

Martín Abadi, Paul Barham, Jianmin Chen, Zhifeng Chen, Andy Davis, Jeffrey Dean, Matthieu Devin, Sanjay Ghemawat, Geoffrey Irving, Michael Isard, Manjunath Kudlur, Josh Levenberg, Rajat Monga, Sherry Moore, Derek G. Murray, Benoit Steiner, Paul Tucker, Vijay Vasudevan, Pete Warden, Martin Wicke, Yuan Yu, and Xiaoqiang Zheng. TensorFlow: A System for Large-Scale Machine Learning. In Proceedings of 12th Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI '16), pages 265–283, 2016.

Yuan Yu, Martín Abadi, Paul Barham, Eugene Brevdo, Mike Burrows, Andy Davis, Jeff Dean, Sanjay Ghemawat, Tim Harley, Peter Hawkins, Michael Isard, Manjunath Kudlur, Rajat Monga, Derek Murray, and Xiaoqiang Zheng. Dynamic Control Flow in Large-Scale Machine Learning. In Proceedings of the 13th European Conference on Computer Systems (EuroSys '18), pages 18:1–18:15, 2018.


Machine
Learning II
(reserviert)

Mu Li, David G. Andersen, Jun Woo Park, Alexander J. Smola, Amr Ahmed, Vanja Josifovski, James Long, Eugene J. Shekita, and Bor-Yiing Su. Scaling Distributed Machine Learning with the Parameter Server. In Proceedings of 11th Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI '14), pages 583–598, 2014.

Eric P. Xing, Qirong Ho, Wei Dai, Jin Kyu Kim, Jinliang Wei, Seunghak Lee, Xun Zheng, Pengtao Xie, Abhimanu Kumar, and Yaoliang Yu. Petuum: A New Platform for Distributed Machine Learning on Big Data. IEEE Transactions on Big Data, 1(2):49–67, 2015.


Microservices & Serverless Computing
(reserviert)

Gopal Kakivaya, Lu Xun, Richard Hasha, Shegufta Bakht Ahsan, Todd Pfleiger, Rishi Sinha, Anurag Gupta, Mihail Tarta, Mark Fussell, Vipul Modi, Mansoor Mohsin, Ray Kong, Anmol Ahuja, Oana Platon, Alex Wun, Matthew Snider, Chacko Daniel, Dan Mastrian, Yang Li, Aprameya Rao, Vaishnav Kidambi, Randy Wang, Abhishek Ram, Sumukh Shivaprakash, Rajeet Nair, Alan Warwick, Bharat S. Narasimman, Meng Lin, Jeffrey Chen, Abhay Balkrishna Mhatre, Preetha Subbarayalu, Mert Coskun, and Indranil Gupta. Service Fabric: A Distributed Platform for Building Microservices in the Cloud. In Proceedings of the 13th EuroSys Conference (EuroSys '18), pages 33:1–33:15, 2018.

Istemi Ekin Akkus, Ruichuan Chen, Ivica Rimac, Manuel Stein, Klaus Satzke, Andre Beck, Paarijaat Aditya, and Volker Hilt. SAND: Towards High-Performance Serverless Computing. In Proceedings of the 2018 USENIX Annual Technical Conference (ATC '18), pages 923–935, 2018.


Distributed Ledgers & Blockchains

Elli Androulaki, Artem Barger, Vita Bortnikov, Christian Cachin, Konstantinos Christidis, Angelo De Caro, David Enyeart, Christopher Ferris, Gennady Laventman, Yacov Manevich, Srinivasan Muralidharan, Chet Murthy, Binh Nguyen, Manish Sethi, Gari Singh, Keith Smith, Alessandro Sorniotti, Chrysoula Stathakopoulou, Marko Vukolić, Sharon Weed Cocco, and Jason Yellick. Hyperledger Fabric: A Distributed Operating System for Permissioned Blockchains. In Proceedings of the 13th European Conference on Computer Systems (EuroSys '18), pages 30:1–30:15, 2018.

Srinath Setty, Soumya Basu, Lidong Zhou, Michael Lowell Roberts, and Ramarathnam Venkatesan. Enabling Secure and Resource-Efficient Blockchain Networks with VOLT. Technical Report MSR-TR-2017-38, Microsoft Research, 2017.


Data-Stream Processing

Tyler Akidau, Alex Balikov, Kaya Bekiroğlu, Slava Chernyak, Josh Haberman, Reuven Lax, Sam McVeety, Daniel Mills, Paul Nordstrom, and Sam Whittle. MillWheel: Fault-Tolerant Stream Processing at Internet Scale. Proceedings of the VLDB Endowment, 6(11):1033–1044, 2013.

Sanjeev Kulkarni, Nikunj Bhagat, Maosong Fu, Vikas Kedigehalli, Christopher Kellogg, Sailesh Mittal, Jignesh M. Patel, Karthik Ramasamy, and Siddarth Taneja. Twitter Heron: Stream Processing at Scale. In Proceedings of the 41st International Conference on Management of Data (SIGMOD '15), pages 239–250, 2015.


Secure Computing with SGX
(reserviert)

Felix Schuster, Manuel Costa, Cédric Fournet, Christos Gkantsidis, Marcus Peinado, Gloria Mainar-Ruiz, and Mark Russinovich. VC3: Trustworthy Data Analytics in the Cloud Using SGX. In Proceedings of the 2015 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP '15), pages 38–54, 2015.

Sergei Arnautov, Bohdan Trach, Franz Gregor, Thomas Knauth, Andre Martin, Christian Priebe, Joshua Lind, Divya Muthukumaran, Dan O'Keeffe, Mark L. Stillwell, David Goltzsche, Dave Eyers, Rüdiger Kapitza, Peter Pietzuch, and Christof Fetzer. SCONE: Secure Linux Containers with Intel SGX. In Proceedings of 12th Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI '16), pages 689–703, 2016.


RDMA-based Storage Systems

Aleksandar Dragojević, Dushyanth Narayanan, Miguel Castro, and Orion Hodson. FaRM: Fast Remote Memory. In Proceedings of the 11th Symposium on Networked Systems Design and Implementation (NSDI '14), pages 401–414, 2014.

Yacine Taleb, Ryan Stutsman, Gabriel Antoniu, and Toni Cortes. Tailwind: Fast and Atomic RDMA-based Replication. In Proceedings of the 2018 USENIX Annual Technical Conference (ATC '18), pages 851–863, 2018.


NVM-based File Systems
(reserviert)

Qingda Hu, Jinglei Ren, Anirudh Badam, Jiwu Shu, and Thomas Moscibroda. Log-Structured Non-Volatile Main Memory. In Proceedings of the 2017 USENIX Annual Technical Conference (ATC '17), pages 703–717, 2017.

Jian Xu, Lu Zhang, Amirsaman Memaripour, Akshatha Gangadharaiah, Amit Borase, Tamires Brito Da Silva, Steven Swanson, and Andy Rudoff. NOVA-Fortis: A Fault-Tolerant Non-Volatile Main Memory File System. In Proceedings of the 26th Symposium on Operating Systems Principles (SOSP '17), pages 478–496, 2017.


Energy-Proportional Computing

David Lo, Liqun Cheng, Rama Govindaraju, Luiz André Barroso, and Christos Kozyrakis. Towards Energy Proportionality for Large-Scale Latency-Critical Workloads. In Proceedings of the 41st International Symposium on Computer Architecuture (ISCA '14), pages 301–312, 2014.

George Prekas, Mia Primorac, Adam Belay, Christos Kozyrakis, and Edouard Bugnion. Energy Proportionality and Workload Consolidation for Latency-Critical Applications. In Proceedings of the 6th Symposium on Cloud Computing (SoCC '15), pages 342–355, 2015.


Energy and Security in the Cloud
(reserviert)

Helmut Hlavacs, Thomas Treutner, Jean-Patrick Gelas, Laurent Lefevre, Anne-Cecile Orgerie. Energy Consumption Side-Channel Attack at Virtual Machines in a Cloud. In Proceedings of the 9th International Conference on Dependable, Autonomic and Secure Computing (DASC '11), pages 605–612, 2011.

Massimo Ficco and Francesco Palmieri. Introducing Fraudulent Energy Consumption in Cloud Infrastructures: A New Generation of Denial of Service Attacks. IEEE Systems Journal 11(2), pages 460–470, 2017.


Data Center Power Managment

Qiang Wu, Qingyuan Deng, Lakshmi Ganesh, Chang-Hong Hsu, Yun Jin, Sanjeev Kumar, Bin Li, Justin Meza, and Yee Jiun Song. Dynamo: Facebook's Data Center-Wide Power Management System. In Proceedings of the 43rd International Symposium on Computer Architecture (ISCA '16), pages 469–480, 2016.

Xiaobo Fan, Wolf-Dietrich Weber, and Luiz André Barroso. Power Provisioning for a Warehouse-sized Computer. In Proceedings of the 34th International Symposium on Computer Architecture (ISCA '07), pages 13–23, 2007.


Power Monitoring

Daniel Hackenberg, Thomas Ilsche, Robert Schöne, Daniel Molka, Maik Schmidt, and Wolfgang E. Nagel. Power Measurement Techniques on Standard Compute Nodes: A Quantitative Comparison. In Proceedings of the International Symposium on Performance Analysis of Systems and Software (ISPASS '13), pages 194–204, 2013.

Daniel Hackenberg, Robert Schöne, Thomas Ilsche, Daniel Molka, Joseph Schuchart, Robin Geyer. An Energy Efficiency Feature Survey of the Intel Haswell Processor. In Proceedings of the 29th International Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW '15), pages 896–904, 2015.

Organisatorisches / Organizational Matters

Die jeweiligen Themen werden anhand von aktuellen wissenschaftlichen Papieren durch die Studierenden erarbeitet und gemeinsam diskutiert. Dazu werden Arbeitstechniken für die Literaturanalyse und Präsentationstechniken vorgestellt, die anschließend durch die Studierenden praktisch angewendet werden. Die Vermittlung dieser Arbeitstechniken geschieht durch die Erarbeitung und Diskussion eines Beispielpapiers mit allen Teilnehmenden.

Den Studierenden werden als Ausgangsbasis zum jeweiligen Themenschwerpunkt zwei wissenschaftliche Publikationen zur Verfügung gestellt, die anschließend selbstständig erarbeitet werden. Die Literaturanalyse mündet in einer mindestens sechsseitigen Ausarbeitung, die die beiden vorgegebenen und optional weitere Publikationen zusammenfasst und kritisch bewertet. Die Ergebnisse werden in einem 30-minütigen Vortrag den Seminarteilnehmenden vorgestellt und anschließend diskutiert.

Beispielpapier (alle Studierenden)

  • Eigenständiges Erarbeiten des Papiers
  • Gemeinsame Papier- und Vortragsdiskussion

Ausarbeitung (individuell)

Vortrag (individuell)

  • Erstellung eines Foliensatzes zur Ausarbeitung
  • Sprache: Deutsch oder Englisch
  • Abgabe einer Vorabversion der Folien spätestens zwei Wochen vor dem Vortrag
  • Voraussetzungen:

Nach Abgabe der jeweiligen Vorabversion erhalten die Studierenden Feedback zu ihrer Ausarbeitung bzw. ihren Vortragsfolien. Die Studierenden arbeiten das Feedback zur Ausarbeitung bis zum Freitag vor ihrem Vortrag in eine endgültige Fassung ein. Diese finale Fassung ihrer Ausarbeitung wird am selben Tag an die restlichen Studierenden zur Vorbereitung auf den Vortrag über die Mailingliste verschickt.

Note: Students are free to choose German or English as language for their paper and presentation.

Material zur Vortragsgestaltung und zu wissenschaftlichem Arbeiten

Betreuer / Supervisors

Dr.-Ing.
Tobias Distler
Benedict Herzog,
M.Sc.
Michael Eischer,
M.Sc.

Semesterterminplan / Schedule

Datum Thema Folien
16.10.2018 Einführung
23.10.2018 Lesen, Begutachten und Veröffentlichen von Fachliteratur im Bereich Systemsoftware
30.10.2018 Arbeitstechnik und LaTeX
06.11.2018 Vortragstechniken
13.11.2018 Papierdiskussion:
Sanjeev Kulkarni, Nikunj Bhagat, Maosong Fu, Vikas Kedigehalli, Christopher Kellogg, Sailesh Mittal et al.
Twitter Heron: Stream Processing at Scale
Proc. of the 41st International Conference on Management of Data (SIGMOD '15), pages 239–250, 2015.
20.11.2018 Konferenzvortragsdiskussion:
Aleksandar Dragojević, Dushyanth Narayanan, Miguel Castro, and Orion Hodson
FaRM: Fast Remote Memory
Proc. of the 11th Symp. on Networked Systems Design and Implementation (NSDI '14), pages 401–414, 2014.
27.11.2018 Papierdiskussion:
Elli Androulaki, Artem Barger, Vita Bortnikov, Christian Cachin, Konstantinos Christidis et al.
Hyperledger Fabric: A Distributed Operating System for Permissioned Blockchains
Proc. of the 13th European Conference on Computer Systems (EuroSys '18), pages 30:1–30:15, 2018.
04.12.2018 Konferenzvortragsdiskussion:
Abhishek Verma, Luis Pedrosa, Madhukar Korupolu, David Oppenheimer, Eric Tune, and John Wilkes
Large-Scale Cluster Management at Google with Borg
Proc. of the 10th European Conference on Computer Systems (EuroSys '15), pages 18:1–18:18, 2015.

11.12.2018 Papierdiskussion:
Qiang Wu, Qingyuan Deng, Lakshmi Ganesh, Chang-Hong Hsu, Yun Jin, Sanjeev Kumar, Bin Li et al.
Dynamo: Facebook's Data Center-Wide Power Management System
Proc. of the 43rd International Symposium on Computer Architecture (ISCA '16), pages 469–480, 2016.
15.01.2019 Energy and Security in the Cloud
29.01.2019 Machine Learning
Microservices & Serverless Computing
05.02.2019 Semesterabschluss

Evaluationsergebnisse WS 2018/19

  • Es wurden 3 Fragebögen zum Seminar ausgefüllt. Vielen Dank an alle, die sich an der Evaluation beteiligt haben!
  • Evaluationsergebnis:
  • LQI: 1,06

UnivIS Informationen

Seminar Ausgewählte Kapitel der Systemsoftwaretechnik: Skalierbare und energiebewusste Datenzentren (MS_AKSS)

Dozentinnen/Dozenten
Dr.-Ing. Tobias Distler, Benedict Herzog, M. Sc., Michael Eischer, M. Sc.

Angaben
Seminar
Zeit und Ort: Di 16:00 - 18:00, 0.035

Studienfächer / Studienrichtungen
WPF CE-MA-SEM ab 1
WPF INF-MA ab 1
WPF IuK-MA ab 1

Mo Di Mi Do Fr
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
16:00 - 18:00
MS AKSS
(Distler)
0.035
17:00