ОБЧИСЛЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ ВИСОКОЇ ГОТОВНОСТІ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освіти Третій (освітньо-науковий)

Програма навчальної дисципліни

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

Двома основними проблемами побудови обчислювальних систем для критично важливих додатків, пов'язаних з обробкою транзакцій, управлінням базами даних і обслуговуванням телекомунікацій, є забезпечення високої продуктивності і тривалого функціонування систем.

Питання про використання обчислювальних систем високої готовності (ОСВГ, High Availability Systems) і, відповідно, розподілених систем обробки даних (РСОД) стало актуальним з появою потужних обчислювальних систем з розподіленими ресурсами в межах одного комп'ютера (багатоядерні системи), локальних корпоративних і зовнішніх (регіональних і глобальних) мереж, кластерів, технологій пошуку і багатовимірного аналізу даних, розвитком Web-технологій .

Загальна інформатизація управлінських та виробничих організацій міняє сам підхід до використання РСОД. З засобу накопичення даних про їх діяльність РСОД перетворюється на інструмент підвищення ефективності управління розподіленими організаціями та виробництвами. Вона прискорює процес аналітичної обробки даних та надає різносторонню інформацію для прийняття рішень, а життєздатність організацій збільшується за рахунок підвищення ефективності рішень, що приймаються на основі інформації, наданої РСОД, та можливості оперативного спілкування з дієвими особами оточуючого середовища;

Ні одна географічно розсерджена організація сьогодні не може існувати без ефективної РСОД.

Сучасна РСОД має складну багаторівневу структуру. Її основу складають інтегровані та розподілені реляційні та об’єктні бази даних, інтегровані та розподілені об’єктно-орієнтовані програмні компоненти та засоби віддаленого доступу до інформації.

Вивчення цієї дисципліни надає комплексне уявлення про різнобічні технології та засоби, що використовуються на кожному рівні моделювання, проектування та реалізації РСОД і дозволяє достойно представляти себе на найбільшому сегменті ІТ-ринку праці;

Спеціалісти в галузі аналізу, моделювання, проектування та реалізації РСОД користуються підвищеним попитом на ринку праці, а самі РСОД постійно розвиваються та оновлюються і вимагають від розробника володіння найбільш сучасними ІТ технологіями.

Метою дисципліни є формування у студентів комплексного уявлення про різнобічні технології та засоби, що використовуються на кожному рівні моделювання, проектування та реалізації РСОД та здатності проектувати і розробляти обчислювальних систем високої готовності.

Предмет навчальної дисципліни – архітектури і структури обчислювальних систем високої готовності, розподілені системи обробки даних та моделі, способи і засоби підтримки їх високої готовності.

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

Вимоги до початку вивчення:

• ґрунтовні знання та вміння в межах програми магістра Комп’ютерної інженерії;

• знання та розуміння принципів, концепцій та технологій побудови інформаційно- обчислювальних систем та мереж;

• знання та розуміння принципів та функціонування операційних систем;

• знання та розуміння принципів, концепцій та технологій побудови систем обробки даних;

• знання та розуміння принципів, концепцій та технологій компонентної організації програмних систем.

Дисципліна викладається на завершальному етапі підготовки.

3. Зміст навчальної дисципліни

РОЗДІЛ 1. ГАЛУЗІ ЗАСТОСУВАННЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ ВИСОКОЇ ГОТОВНОСТІ

Тема 1.1. Обчислювальні системи для критично важливих додатків

Тема 1.2. Управління глобальними базами даних

Тема 1.3. Телекомунікаційні системи

Тема 1.4. Дата-центри

РОЗДІЛ 2. ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ ВИСОКОЇ ГОТОВНОСТІ

Тема 2.1 Вимоги до конфігурації систем

Тема 2.2. Вимоги до системного програмного забезпечення Тема 2.3. Вимоги до прикладного програмного забезпечення

Тема 2.4. Вимоги до мережевої організації і комунікацій

РОЗДІЛ 3. РОЗПОДІЛЕНІ СИСТЕМИ ОБРОБКИ ДАНИХ ТА ХМАРНІ ТЕХНОЛОГІЇ

Тема 3.1 Різновиди структур сучасних РСОД, їх особливості, переваги та відмінності

Тема 3.2. Кластерні архітектури. Кластерні обчислювальні системи Тема 3.3. Кластери високої доступності

РОЗДІЛ 4. РОЗПОДІЛЕНІ БАЗИ ДАНИХ

Тема 4.1 Принципи побудови та функціонування

Тема 4.2. Децентралізація, фрагментація, реплікація

Тема 4.3. Розподілені запити та транзакції

РОЗДІЛ 5. РЕПЛІКАЦІЯ ТА КЛАСТЕРИЗАЦІЯ ДАНИХ

Тема 5.1 Реплікація з одним ведучим сайтом

Тема 5.2. Реплікація з декількома матеріалізованими представленнями

Тема 5.3. Реплікація з декількома ведучими сайтами

Тема 5.4. Кластеризація баз даних

Тема 5.5. Дата-центри. Рівні безвідмовності та безперебійності функціонування Tier 1 - 4

РОЗДІЛ 6. БАГАТОРІВНЕВА МОДЕЛЬ РОЗПОДІЛЕНИХ ПРОГРАМНИХ ДОДАТКІВ

Тема 6.1 Технології віддаленого виклику методів та процедур

Тема 6.2. Технологія серверів програмних додатків

Тема 6.3. Мікросервісна архітектура

4. Навчальні матеріали та ресурси

Базовою літературою, обов’язковою для прочитання, є:

1. Мельник А.О. Архітектура комп’ютера. — Луцьк. Волинська обласна друкарня, 2008. - 470 с.

2. Кавун С. В. Архітектура комп’ютерів. Особливості використання комп’ютерів в ІС : навчальний посібник / С. В. Кавун, І. В. Сорбат. – Харків :Вид. ХНЕУ, 2010. – 256 с.

Електронні ресурси: 3. Web-портал ФПМ. Архів матеріалів. Тека "Павловський". – Режим доступу:

http://fpm.kpi.ua/archive/dir.do?sys_id=obj_14804

1. Електронний кампус НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Матеріали з дисципліни "Проектування корпоративних інформаційних систем". – Режим доступу: http://login.kpi.ua/

2. http://docs.oracle.com/javaee/1.4/tutorial/doc/

3. http://www.ibm.com/developerworks/rational/library/05/0816_Louis/

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

5.1 Лабораторні заняття

Матеріали для вивчення дисципліни розміщені в електронному вигляді на сайті факультету (http://fpm.kpi.ua/archive/dir.do?sys_id=obj_14804) та в середовищі «Електронний кампус». Контент доступний студенту із будь-якого місця в мережі Інтернет.

Семінарські заняття з дисципліни проводяться із використанням сучасних мультимедійних презентаційних технологій.

6. Самостійна робота студента/аспіранта

Самостійна робота передбачає підготовку до аудиторних занять, налаштування програмного середовища для виконання самостійних завдань.

До самостійної роботи студента відноситься виконання індивідуальних завдань з тематики, яка виноситься на практичні роботи, а також опрацювання теоретичного матеріалу за наданою літературою, у тому числі за темами, які вибрані для самостійного дослідження. Усі навчальні матеріали (презентації практичних занять, методичні вказівки до виконання практичних робіт) розміщені в електронному вигляді в e-mail груп, а також в середовищі «Електронний кампус».

Таблиця 1. Питання, які виносяться на самостійне опрацювання

Навчальний контент доступний із будь-якого місця в мережі Інтернет. На самостійну роботу студент має витрачати кількість годин, що співмірна із кількістю годин, проведених ним на аудиторних заняттях. За результатами самостійного опрацювання готується реферат.

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Студент має вивчати дисципліну протягом другого семестру, дотримуючись календарного плану вивчення тем лекційного матеріалу та виконання практичних задач. Усі завдання студент має виконувати самостійно і вчасно:

• відвідування практичних занять є обов'язковим;

• реферату за наданою темою студент надсилає викладачу, який дає йому оцінку і за результатами обговорення виставляю залік;

• заохочувальні бали нараховуються за умови надання повноцінного реферату за кожен тиждень, що передує встановленому терміну здачі реферату;

• штрафні бали нараховуються за надання повноцінного реферату за кожен тиждень, що перевищує встановлений термін здачі реферату;

• запозичений матеріал, без вказання його авторів, не може перевищувати 15% від загального обсягу реферату

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

Поточний контроль: експрес-опитування

Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. Семестровий контроль: залік.

Умови допуску до семестрового контролю: мінімально позитивна оцінка за участь у практичних заняттях та за реферату за темою самостійного опрацювання не менше 60%. Залік (диференційований залік) — вид підсумкового контролю, при якому засвоєння студентом навчального матеріалу з дисципліни оцінюється на підставі результатів поточного контролю. Семестровий залік зазвичай не передбачає обов’язкової присутності студентів на заліковому заході.

Рейтингова оцінка за результатами вивчення дисципліни включає:

1. Участь у практичних заняттях – 2 бали за заняття

Протягом семестру студенти відвідує 18 практичних занять. Таким чином за семестр максимальна складова рейтингу складає 18*2 = 36 балів

1. Написання реферату

Максимальна кількість балів за реферат: 60 бали.

Бали нараховуються за:

• якість виконання реферату від 0 до 40 балів;

• відповідь під час захисту реферату від 0 до 15 балів

• своєчасне представлення реферату до захисту від 0 до 5 балів Всього (максимальна кількість балів) 60 балів

1. Заохочувальні бали за достроковий захист реферату від 1 до 4 балів.

2. Штрафні бали за несвоєчасний захист реферату. По 2 бали за кожний тиждень прострочки

Розрахунок шкали (R) рейтингу

Семестрова складова рейтингової шкали R = R_С. Вона визначається як сума додатних балів, отриманих за присутність на практичних заняттях, написання та захист реферату, заохочувальних балів. та від’ємних штрафних балів.

Рейтингова шкала з дисципліни дорівнює: R = R_С = 100 балів.

При семестровому рейтингу (r**_C**) не менше 60 % від R_С, тобто не менше 60 балів, студент отримує залік відповідно до табл. 2. В іншому разі студент повинен виконати додаткову роботу та підвищити свій рейтинг.

Таблиця 2. Відповідність рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

 можливе зарахування сертифікатів проходження дистанційних чи онлайн курсів за відповідною тематикою;

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):

Складено доцент, к.т.н., доцент Павловський Володимир Ілліч

Ухвалено кафедрою СПіСКС (протокол № 6 від 03/01/2024)

Погоджено Методичною комісією факультету прикладної математики (протокол № 6 від 26/01/2024)