Робота з даними в хмарних середовищах - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Метою викладання і вивчення дисципліни «Робота з даними в хмарних середовищах» є вивчення теоретичних основ хмарних середовищ, їх внутрішньої структури і практичної реалізації, на практиці розглянути приклади вико рис тання хмарних обчислень і веб-сервісів.

Предметом вивчення дисципліни є хмарні середовища, способи та методи вирішення практичних задач за допомогою хмарних технологій (WindowsAzure, IBM Bluemix).

Основні завдання курсу на основі системного підходу:

• студент повинен знати основні класи хмарних систем, основні стандарти в області хмарних обчислень, веб-технологій і веб-сервісів, принципи застосування хмарних середовищ для вирішення прикладних завдань;
• студент повинен вміти вибирати і використовувати оптимальні методи і програмні засоби для вирішення практичних завдань в області веб-технологій з використанням хмарної інфраструктури;
• студент повинен володіти теоретичними основами побудови веб-сервісів і хмарних систем.

Вивчення даної навчальної дисципліни направлено на формування у студентів наступних компетенцій:

1. здатністю використовувати сучасні інструментальні та обчислювальні засоби, що забезпечується знаннями про сучасні методи доступу до хмарних ресурсів та керування ними, вмінням розробляти хмарні інформаційні системи для вирішення прикладних задач та володінням методами розробки алгоритмічних та програмних рішень в хмарному середовищі;
2. здатність вирішувати стандартні задачі професійної діяльності на основі інформаційної культури із застосуванням інформаційно-комунікаційних технологій і з врахуванням основних вимог інформаційної безпеки.

2.Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Дана дисципліна відноситься до циклу дисциплін професійної підготовки і є дисципліною вибіркового освітнього компоненту. Курс розрахований на студентів, які мають підготовку по попереднім курсам, що стосуються основ програмування з використанням алгоритмічних мов, обчислювальним методам та принципів організації розподілених систем. Знання, отримані при вивченні технологій розробки web-додатків і web-сервісів, використовуються при роботі над бакалаврським дипломним проєктом.

3.Зміст навчальної дисципліни

Загальний обсяг дисципліни становить 4 кредити (120 годин) їх розподіл за видами роботи наведено у таблиці. Навчальна дисципліна складається з одного семестрового модулю і вивчається в 2-му (весняному) семестрі.

|||||||| |:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | Форма навчання | Всього кредитів/годин | | Розподіл навчального часу за видами занять | || Семестрова атестація| ||| Лекції | Практ. зан. | Лаб. роб. | СРС | |заочна | 4/120 | 36 | - | 18 | 66 | залік | СРС - самостійна робота студента. Структура навчальної дисципліни представлена у таблиці. ||||||| |:---:|:---|:---:|:---:|:---:|:---:| | № з/п | Тема (розділ) дисципліни | Всього годин по всім видам занять | Лекції | Лаб. роб. | СРС | | 1 | Хмарні технології як обчислю-вальні та тематичні сервіси. | 18 | 4 | 2 | 12 | | 2 | Огляд архітектур (моделей) обслуговування хмарних технологіях. | 36 | 10 | 6 | 20 | | 3 | Огляд мережевих моделей хмарних сервісів. | 22 | 8 | 4 | 10 | | 4 | Особливості та основні аспекти проектування хмарних архітектур. | 44 | 14 | 6 | 24 | || РАЗОМ: | 120 | 36 | 18 | 66 |

4.Навчальні матеріали та ресурси

Основналітература:

1. Платформа Windows Azure [Электронный ресурс] / Редкар Теджасви, Гвидичи Тони ; пер. с анг. Слинкина А.А. - М. : ДМК Пресс, 2012.
2. Технологии виртуализации и консолидации информационных ресурсов [Электронный ресурс] : учеб. пособие / Яковлев В.В. - М. : УМЦ ЖДТ, 2015.
3. Создание облачных, мобильных и веб-приложений на F# [Электронный ресурс] / Мол Д. - М. : ДМК Пресс, 2013.
4. OpenStack: практическое знакомство с облачнойоперационной системой [Электронный ресурс] / Маркелов А. - М. : ДМК Пресс, 2016.
5. Node.js. Разработка серверных веб-приложений в JavaScript [Электронный ресурс] / Хэррон Д. ; Пер. с англ. Слинкина А.А. - М. : ДМК Пресс, 2012.

Додаткова література:

1. Cloud computing / N. B. Ruparelia. – Cambridge; London: The MIT Press, 2016. – 260 с. – (The MIT Press essential knowledge series)
2. Cloud computing for science and engineering / I. Foster, D. B. Gannon. – Cambridge; London: The MIT Press, 2017. – 372 с. – (Scientific and engineering computation)
3. Data analysis in the cloud: models, techniques and applications / D. Talia, P. Trunfio, F. Marozzo. – Amsterdam [etc.]: Elsevier, 2016. – 138 с. – (Computer science: reviews andtrends) - ISBN 978-0-12-802881-0.
4. NoSQL: новая методология разработки нереляционных баз данных / П. Дж. Садаладж,М. Фаулер; Пер. с англ. и ред. Д. А. Клюшина. – М.; СПб.; Киев: Вильямс, 2016. – 183 с.
5. NoSQL: database for storage and retrieval of data in cloud / Ed. by G. C. Deka. – Boca Raton [etc.]: CRC Press: Taylor & Francis Group, 2017. – 455 c. , ISBN 9781498784368.
6. Storing and managing big data NoSQL, Hadoop and more: high-impact strategies- what you need to know: definitions, adoptions, impact, benefits, maturity, vendors / K. Roebuck. – Samford: Tebbo, 2011. – 228 с.

Навчальний контент

5.Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Зміст розділів дисципліни. |||| |:---:|:---|:---:| | № | Назва розділу дисципліни | Зміст розділу | | 1 | Хмарні технології як обчислю-вальні та тематичні сервіси. | Хмарні технології, загальний огляд. Основні характеристики. Основні відмінності від серверних технологій. Масштабування. Еластичність. Мультитенантність. Стійкість. Переваги хмарних технологій та ризики використання. Передумови переходу до хмарних технологій. ПО як послуга.| | 2 | Огляд архітектур (моделей) обслуговування хмарних технологіях. | Хмарна архітектура Infrastructure-asa-Service (IaaS). Моделі віртуалізації. Переваги та ризики, пов'язані з IaaS. Область застосування IaaS. Огляд хмарної архітектури Softwareas-a-Service (SaaS). Найбільші SaaS рішення. Область застосування SaaS. Переваги та ризики, пов'язані з SaaS. Огляд хмарної архітектури Platformas-a-Service (PaaS). Область застосування PaaS. Основні платформи Amazon ЕС2, Google Apps, Windows Azure. Інші платформи (VMWare, SAP Cloud Computing, IBM Cloud Computing).| | 3 | Огляд мережевих моделей хмарних сервісів. | Поняття «публічне» хмара. Архітектура публічних хмар. Поняття «приватного» хмари. Архітектура приватних хмар. Поняття «гібридне» хмара. Архітектура гібридних хмар. Апаратне забезпечення як послуга. Вивчення послуг з надання віртуальної апаратури провайдерами хмарних послуг.| | 4 | Особливості та основні аспекти проектування хмарних архітектур. | Вибір технологій для обчислення і зберігання даних. Принципи проектування. Показники якості. Шаблони проектування. Каталоги шаблонів. Контрольні списки перевірки архітектури.|

Лекційні заняття. |||| |:---:|:---|:---:| | №, з/п | Назва | Кількість годин | | 1 | Ведення в хмарні технології, основні поняття та концепції. | 2 | | 2 | Хмарні середовища: можливості, переваги та ризики. Стратегія розвитку хмари. | 2 | | 3 | «Програмне забезпечення як послуга». Основні направлення розвитку технологій SaaS. Робота з Google Apps. | 2 | | 4 | «Платформа як послуга». Основні напрямки розвитку технології PaaS. Основи роботи з постачальниками хмарних сервісів. | 2 | | 5 | Інструментальні засоби розробки, що надаються провайдерами. | 2 | | 6 | Платформа Google AppEngine. | 2 | | 7 | Платформа WindowsAzure. | 2 | | 8 | Застосування WindowsAzure для вирішення прикладних задач. | 2 | | 9 | Хмарні технології для мобільних пристроїв. | 2 | | 10 | Огляд хмарних архітектур. | 2 | | 11 | Особливості та основні аспекти проектування хмарних архітектур. | 2 | | 12 | Платформа Amazon EC2. | 2 | | 13 | Платформа IBM Bluemix. | 2 | | 14 | Технології зберігання та синхронізації даних. | 2 | | 15 | Особливості розробки програмного забезпечення для хмарних інформаційних систем. | 2 | | 16 | Принципи управління хмарними інфраструктурами. | 2 | | 17 | Мережеві аспекти хмарних технологій. | 2 | | 18 | Інновації та нові напрямки досліджень в хмарних середовищах. | 2 | || Разом |36 |

Лабораторні заняття. ||||| |:---:|:---|:---|:---:| | №, з/п | Назва | Зміст | Кількість годин | | 1 | Віртуалізація. VirtualBox. | Мета роботи ознайомитись з основами віртуалізації, системної віртуалізації VirtualBox, навчитись налаштовувати віртуальну машину (ВМ), здійснювати прості операції з нею, встановлювати гостьову операційну систему на ВМ. | 2 | | 2 | Модель обслуговування SaaS, ownCloud. | Мета роботи ознайомитися з основними моделями надання хмарних послуг (SaaS, PaaS, IaaS), розгорнути власне хмарне сховище, доступне користувачам в межах локальної мережі. | 2 | | 3 | Модель обслуговування PaaS, Heroku. | Мета роботи ознайомитися з моделлю гнучкої розробки програмного забезпечення, розгорнути додаток на Heroku, ознайомитися з системою контролю версій Git. | 2 | | 4 | Модель обслуговування PaaS. Створення додатку в Bluemix. | Мета роботи отримати навички створення веб-додатків на мові РНР з використанням хмарного сервісу Bluemix фірми ІВМ. | 2 | | 5-6 | Бази даних як сервіс DBaaS. Робота з базами даних в Bluemix. | Мета роботи отримати навички роботи з базами даних в хмарних сервісах на прикладі сервісу Bluemix фірми ІВМ. | 2 | | 7 | Модель обслуговування IaaS, OpenStack. | Мета роботи ознайомитися з веб-інтерфейсом OpenStack, навчитися налаштовувати мережу, створювати інстанси і управляти ними в OpenStack, ознайомитися з перевагами використання IaaS-рішень в порівнянні з PaaS. | 2 | | 8 | Модульна контрольна робота. |-| 2 | | 9 | Залік |-| 2 | || Разом |-| 18 |

6.Самостійна робота студента

Самостійна робота студентів полягає в самостійному вивченні окремих тем, практичної реалізації типових завдань за цими темами. Контроль виконання самостійної роботи проводиться при поточних контрольних заходах і на проміжній атестації за підсумками освоєння. Перелік питань для самостійної роботи студентів:

1. Що таке ITIL?
2. Основна технологія хмарних обчислень;
3. Який тип технології являє хмарний сервіс;
4. Що можна віднести до переваг хмарних сервісів?
5. Чи може приватне хмара обслуговуватися у стороннього постачальника?
6. Проблеми забезпечення безпеки в хмарних сервісах;
7. Перспективи розвитку технологій хмарних обчислень в Україні;
8. Історія виникнення хмарних технологій;
9. Основні етапи становлення ринку хмарних технологій;
10. Сучасний стан технологій хмарних обчислень;
11. Класифікація видів послуг на ринку хмарних обчислень;
12. Переваги використання хмарних обчислень в порівнянні з традиційними технологіями автоматизації;
13. Сектор SaaS - основні гравці ринку;
14. Сектор PaaS - основні гравці ринку.

Політика та контроль

7.Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

З дисципліни передбачений поточний контроль у формі рейтинг-контролю і проміжна атестація за підсумками освоєння дисципліни – залік у другому (весняному) семестрі. Відвідування лекційних та лабораторних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу. На період карантину лекційні та лабораторні заняття проводяться в дистанційному режимі. Лабораторні роботи захищаються у вигляді відповіді на контрольні питання та представлення результатів виконаної роботи. Бали за лабораторну роботу нараховуються лише за наявності звіту. Модульна контрольна робота виконується на лабораторному занятті. Штрафні та заохочувальні бали за:

• несвоєчасне подання практичної роботи – 1 бал;
• модернізація практичних робіт, виконання завдань із удосконалення дидактичних матеріалів з дисципліни - надається від 5 до 10 заохочувальних балів.

8.Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:

1. виконання 6 лабораторних робіт (ЛР);
2. виконання 1-ї модульної контрольної роботи (МКР);
3. складання залікової контрольної роботи у разі відсутності автоматизованого рейтингу.

||||||||||| |:---|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| |||||Вид заняття / контрольний захід|||||| | Min/max рейтингова оцінка| ЛР №1 | ЛР №2 | ЛР №3 | Календарний контроль 1 | ЛР №4 | ЛР №5 | ЛР №6 | Календарний контроль 2 | МКР | | Min | 5 | 5 | 5 | 15 | 5 | 5 | 5 | 30 | 30 | | Max | 10 | 10 | 10 | 30 | 10 | 10 | 10 | 60 | 40 | Розрахунок шкали рейтингу (R1): Сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає: R1 = 60(ЛР) + 40(МКР) = 100 балів. Якщо за результатами теоретичного навчання студент набирає менше 60 балів, тоді для отримання оцінки з дисципліни необхідною умовою є складання залікової контрольної роботи (ЗКР). В цьому випадку сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру буде складати: R2 = R1 + 30(ЗКР). Поточний контроль: опитування на лабораторних заняттях за темою заняття; Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. Для отримання «зараховано» з першого календарного контролю (КК 8 тиждень) студент повинен мати не менше ніж 15 балів (на початок 8 тижня згідно з календарним планом контрольних заходів «ідеальний» студент має отримати 30 балів). Для отримання «зараховано» з другого календарного контролю (КК 14 тиждень) студент повинен мати не менше ніж 30 балів (на початок 14 тижня згідно з календарним планом контрольних заходів «ідеальний» студент має отримати 60 балів). Семестровий контроль: залік. Умови допуску до семестрового контролю: семестровий рейтинг не менше 30 балів, здача всіх лабораторних робіт і написання МКР.

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

9.Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

Перелік питань, що виносяться на залік:

1. Види хмарних сервісів. Інфраструктура як сервіс: сучасний стан,можливості.
2. Види хмарних сервісів. Програмне забезпечення як сервіс: сучасний стан, можливості.
3. Класифікація пропозицій на ринку PaaS.
4. Основні технології, використовувані в PaaS.
5. Сектор IaaS - основні гравці ринку.
6. Класифікація пропозицій на ринку IaaS.
7. Основні технології, використовувані в IaaS.
8. Платформа GoogleAppEngine - огляд технології.
9. Можливості розробки в середовищі GoogleAppEngine.
10. СУБД BigTable і мова запитів GQL.
11. Платформа WindowsAzure - огляд технології.
12. Проектування з використанням .Net в середовищі WindowsAzure.
13. Фреймворк RubyonRails - огляд технології.
14. Хмарний сервіс Heroku - огляд технології.
15. Види хмарних сервісів. Дані як сервіс: сучасний стан, можливості.
16. Види хмарних сервісів. Платформа як сервіс: сучасний стан, можливості.
17. Завдання і класи систем, ефективно функціонують в хмарних інфраструктурах.
18. Принципи управління хмарними інфраструктурами. Приклади.
19. Забезпечення гарантованої якості обслуговування (QoS) в хмарних інфраструктурах.
20. Бібліотека Prototype.
21. Віртуальні машини VMware - огляд технології.
22. Застосування платформних рішень в сучасному проектуванні інформаційних систем.
23. Основні архітектури віртуальних серверів баз даних.
24. Хмарний веб-хостинг - огляд технології.
25. Застосування можливостей технології хмарних обчислень в розробці мобільних додатків.
26. Хмарна платформа Google App Engine.
27. Хмарна платформа Amazon Web Services.
28. Хмарна платформа Digital Ocean.
29. Хмарна платформа Microsoft Asure.
30. Розгортання з використанням Docker.
31. Контроль версій з використанням Git.
32. Засоби безперервної інтеграції (CI).
33. СУБД BigTable і мова запитів GQL.
34. Платформа WindowsAzure - огляд технології.
35. Проектування з використанням .Net в середовищі WindowsAzure.
36. Технології фреймворків в хмарних обчисленнях.
37. Проблеми масштабування СУБД в хмарних обчисленнях.
38. Основні технології віртуалізації.
39. Фреймворк RubyonRails - огляд технології.
40. Хмарний сервіс Heroku - огляд технології.
41. Віртуальні машини VMware - огляд технології.
42. Застосування платформних рішень в сучасному проектуванні інформаційних систем.
43. Основні архітектури віртуальних серверів баз даних.
44. Хмарний веб-хостинг - огляд технології.
45. Застосування можливостей технології хмарних обчислень в розробці мобільних додатків.
46. Проблеми забезпечення безпеки в хмарних сервісах.

Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус): Складено доцент, к.т.н., Цьопа Наталія Володимирівня Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол № 1 від 30.08.2021 р.) Погоджено Методичною комісією факультету[1] (протокол № 1 від 30.08.2021 р.)