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

Verteilte Systeme (VS) - Vorlesung (SS 2021)

UnivIS-Informationen

Verteilte Systeme (VS)

Dozent/in
Dr.-Ing. Tobias Distler

Angaben
Vorlesung
Online
2 SWS, ECTS-Studium, ECTS-Credits: 2,5
nur Fachstudium, Sprache Deutsch
Asynchrone Lehrveranstaltung, Asynchrone Videos + synchrone Fragestunde
Zeit: Do 12:15 - 13:45, 0.031-113

Studienfächer / Studienrichtungen
WPF INF-BA-V-VSB 5-6
WPF INF-MA ab 1
WF IuK-BA 6
WF ICT-MA 1-4
WPF IuK-BA 5-6
WPF IuK-MA-KN-INF 1-4
WPF IuK-MA-ES-INF 1-4
WPF ICT-MA-ES 1-4
WPF ME-BA-MG6 5-6
WPF ME-MA-MG6 1-3
WPF AI-MA ab 1

Inhalt

Verteilte Systeme bestehen aus mehreren Rechnern, die über ein Netzwerk miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen Dienst erbringen. Obwohl die beteiligten Rechner hierfür in weiten Teilen unabhängig voneinander agieren, erscheinen sie ihren Nutzern gegenüber in der Gesamtheit dabei trotzdem als ein einheitliches System. Die Einsatzmöglichkeiten für verteilte Systeme erstrecken sich über ein weites Spektrum an Szenarien: Von der Zusammenschaltung kleinster Rechenknoten zur Sammlung von Daten im Rahmen von Sensornetzwerken über Steuerungssysteme für Kraftfahrzeuge und Industrieanlagen bis hin zu weltumspannenden, Internet-gestützten Infrastrukturen mit Komponenten in Datenzentren auf verschiedenen Kontinenten.

Ziel der Vorlesung ist es, die sich durch die speziellen Eigenschaften verteilter Systeme ergebenden Problemstellungen zu verdeutlichen und Ansätze zu vermitteln, mit deren Hilfe sie gelöst werden können; Beispiele hierfür sind etwa die Interaktion zwischen heterogenen Systemkomponenten, der Umgang mit erhöhten Netzwerklatenzen sowie die Wahrung konsistenter Zustände über Rechnergrenzen hinweg. Gleichzeitig zeigt die Vorlesung auf, dass die Verteiltheit eines Systems nicht nur Herausforderungen mit sich bringt, sondern auf der anderen Seite auch Chancen eröffnet. Dies gilt insbesondere in Bezug auf die im Vergleich zu nicht verteilten Systemen erzielbare höhere Widerstandsfähigkeit eines Gesamtsystems gegenüber Fehlern wie den Ausfällen ganzer Rechner oder sogar kompletter Datenzentren.

Ausgehend von den einfachsten, aus nur einem Client und einem Server bestehenden verteilten Systemen, beschäftigt sich die Vorlesung danach mit der deutlich komplexeren Replikation der Server-Seite und behandelt anschließend die Verteilung eines Systems über mehrere, mitunter weit voneinander entfernte geografische Standorte. In allen Abschnitten umfasst die Betrachtung des jeweiligen Themas eine Auswahl aus Grundlagen, im Praxiseinsatz befindlicher Ansätze und Techniken sowie für den aktuellen Stand der Forschung repräsentativer Konzepte.

Unter anderem werden in der Vorlesung folgende Themen behandelt:
  • Serialisierung von Nachrichten (XDR, Google Protocol Buffers)
  • Fernmethodenaufrufe (XML-RPC)
  • Spekulative Ausführung in verteilten Dateisystemen (NFS)
  • RDMA-basierte Fernaufrufe (DaRPC)
  • Fehlertolerante Replikation von Diensten (Paxos)
  • Georeplizierte und weitverteilte Systeme (Pileus, Yahoo PNUTS, Akamai)
  • Synchronisation von Uhren (NTP)

Prüfung

  • Informatik – Bachelor und Master: 5 ECTS- oder 7,5 ECTS-Modul in der Vertiefung "Verteilte Systeme und Betriebssysteme"
  • IuK – Bachelor: 5 ECTS-Modul als "Wahlpflichtmodul aus Katalog für IuK"
  • IuK – Master: 5 ECTS- oder 7,5 ECTS-Modul als "Wahlpflichtmodul aus INF" in den Schwerpunkten
    • Eingebettete Systeme
    • Kommunikationsnetze
    • Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen
    • Übertragung und Mobilkommunikation
  • Mechatronik – Bachelor und Master: 5-ECTS-Modul in der Modulgruppe 14 "Verteilte eingebettete Systeme"
  • Wahlmodul in verschiedenen anderen Studienfächern

Für eine Prüfung (bei Wahl der Lehrveranstaltung als Prüfungs- oder Schwerpunktfach) sind grundsätzlich sowohl die Themen der Vorlesung als auch die Inhalte der Übung von Belang. Beste Grundlage für die Prüfung ist daher neben der Teilnahme an Vorlesung und Übung, insbesondere auch die erfolgreiche Bearbeitung aller Übungsaufgaben. Der eigene Prüfungstermin ist mit dem Prüfer gegen Ende des Semesters direkt zu vereinbaren.

Folien

Datum Thema Folien (1x1) Folien (2x2) Video
15.04.2021 Organisatorisches
Einführung
22.04.2021 Middleware
29.04.2021 Fernaufrufe
06.05.2021 Effizienz
20.05.2021 Fehlertoleranz
27.05.2021 Replikation
10.06.2021 Multicast
17.06.2021 Papierdiskussion
24.06.2021 Georeplikation
01.07.2021 Verteilte Synchronisation
08.07.2021 Weitverteilte Systeme
15.07.2021 Semesterabschluss


Nähere Details zu den behandelten Themen finden sich in der zugehörigen Fachliteratur.