Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Számítási és tárolási felhők alapjai

    A tantárgy angol neve: Basics of Cloud Systems 

    Adatlap utolsó módosítása: 2023. január 13.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mérnök informatikus szak, MSc képzés
    Felhő alapú elosztott rendszerek MSc, mellékspecializáció

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIIIMA26   2/1/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Szeberényi Imre,
    A tantárgy tanszéki weboldala www.iit.bme.hu
    4. A tantárgy előadója Dr. Szeberényi Imre docens,  IIT
    Ludmány Balázs, tanársegéd, IIT
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Operációs rendszerek, számítógép hálózatok
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM
    (TárgyEredmény( "BMEVIIIMA05", "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIIIMA05", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

    7. A tantárgy célkitűzése A tárgy célkitűzése, hogy hallgatókat megismertesse a felhőalapú informatikai rendszerek, valamint a nagy méretű, nagy teljesítőképességű elosztott rendszerek jellemző technológiáival, a tervezésükkor és üzemeltetésükkor felmerülő problémákkal, valamint azok lehetséges megoldásaival. A tantárgy különös hangsúlyt fektet a nyílt forráskódú elosztott fájlrendszerekre (pl. HDFS, GlusterFS, Ceph), valamint az üzenetküldő, szinkronizációs és feldolgozó eszközökre (pl. RabbitMQ, Celery, Zookeper). A tantárgy rámutat az elosztott rendszerek tervezési, fejlesztési és üzemeltetési problémaira is, ami magába foglalja a monitorozási, automatizálási és deployment eszközöket is (pl. Grafana, Ansible, Salt), melyek használatát a gyakorlatokon igyekszik bemutatni. A tantárgy betekintést ad a kutatási feladatokat támogató számítási felhők témakörébe is, melyek felhasználása egyre általánosabb.
    8. A tantárgy részletes tematikája

    Előadások:

    1. Felhő alapú rendszerek osztályozása szolgáltatási szint és telepítési modell szerint: NIST definíciók és modellek (IaaS, PaaS, SaaS, privát felhő, publikus felhő, hibrid felhő). 
    2. Technológiai háttér röviden: Virtualizációs technikák. Virtualizáció-menedzsment. Virtualizációs API. LAN, SAN, NAS eszközök szerepe és helye. Geo-redundáns adatközpontok, DR stratégiák. Költséghatékonysági megfontolások. Tervezési és termékválasztási szempontok, gyakorlati megoldások. 
    3. Elterjedten használt felhő infrastruktúra menedzsment és virtualizációs megoldások elemei (OpenNebula, OpensStack, CIRCLE, vSphere, Hyper-v, Xen, KVM). 
    4. Elterjedt SaaS, PaaS és IaaS üzleti szolgáltatások (Amazon, MS Azure, Google AppEngine, Heroku, OpenShift) szintjei és jellemzői. Ismertebb PaaS megoldások bemutatása (AppEngine, AWS Elastik Beanstalk, OpenShift). Programozási (fejlesztői) felületek áttekintése.
    5. Egy mini webalkalmazás kidolgozása és megvalósítása PaaS modellben a fejlesztési lépéseket támogató eszközök használatának és integrációjának demonstrálására.  
    6. IaC (Infrastructure as Code) és PaC (Platform as Code) modellek szerepe, helye és szükségessége. Gyakorlati példák. 
    7. Tanult modellek összehasonlítása. Megfeleltetés a NIST referencia modellnek. 
    8. Elosztott fájlrendszerek (pl. NFS, HDFS, GlusterFS, Ceph) bemutatása. Követelmények és fontosabb tulajdonságok. Esettanulmányok. 
    9. Big Data alapfogalmak és legismertebb eszközei (pl. Hadoop, BigQuery, Snowflake). Felhő alapú adattárházak, adattavak és tóházak. Apache Hadoop és kapcsolódó projektjei.  
    10. Big Data téma folytatása, kapcsolódó projektekrövid bemutatása (pl: Tez, Pig, Hive, Cassandra, HBase, Chukwa) és rendszerezése.  
    11. Üzenetküldő és szinkronizációs eszközök (pl. RabbitMQ, Celery, Zookeper)  
    12. Monitorozó, automatizáló és deployment eszközök bemutatása (pl. Grafana, Ansible, Salt).  
    13. Számítási felhők használata tudományos számításokban. HPC (High Performance Computing) és HTC (High Throughput Computing) szerepe, kapcsolata. Kapcsolódó eszközök bemutatása: Ütemezők és erőforrás allokátorok (pl. Slurm, SGE, torque) 
    14. Összefoglalás 

    Gyakorlatok:

    1. Konkrét felhőszolgáltatások gyűjtése hallgatói feladatként és közös elemzése a gyakorlaton.
    2. Téma folytatása szeminárium jellegű előadásokkal. A hallgatók felkészülnek az elérhető információk alapján a különböző menedzsment eszközökből. Közösen összehasonlítjuk a főbb tulajdonságokat. 
    3. Példa gyakorlati bemutatása. Lehetőségtől függően laborban. 
    4. Előző gyakorlaton bemutatott példa további finomítása. 
    5. Big data feldolgozási példa (pl. map-reduce algoritmus bemutatása, keresés strukturálatlan adatokban.) 
    6. Egy konkrét üzenetküldő és feldolgozó eszköz gyakorlati bemutatása (pl. RabitMQ, Celery) 
    7. Egy konkrét HPC feladat bemutatása lehetőség szerint szuperszámítógépen.
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy előadásokból és az előadások anyagát illusztráló gyakorlatokból áll.
    10. Követelmények Szorgalmi időszakban

    A félév során 1 nagy zárthelyit kell legalább 40%-os eredménnyel teljesíteni. Házi feladatként egy szemináriumi előadást kell elkészíteni és bemutatni a hallgató által választott, tárgyhoz kapcsolódó témából. Az előadás elfogadása a vizsgára bocsátás feltétele. 

    Vizsgaidőszakban
    A fenti módon aláírást szerző hallgatók írásbeli vizsgát tesznek.
    A vizsgajegyet az írásbeli vizsga alapján állapítjuk meg a szokásos  (40%,55%,70%,85%) értékelési skála szerint.  
    11. Pótlási lehetőségek A zárthelyi pótlására pótlási alkalmat biztosítunk. A szemináriumi előadás egyeztettet időpontban történik, ezért az külön nem pótolható.
    12. Konzultációs lehetőségek Konzultációra elsősorban a gyakorlatok szolgálnak. Igény esetén a gyakorlatokon túl is van lehetőség konzultációra tantárgy hallgatóival egyeztetve.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
    1. NIST Special Publication 800-145 The NIST Definition of Cloud Computing - September 2011
    2. NIST Special Publication 800-144 Guidelines on Security and Privacy in Public Cloud Computing - December 2011
    3. NIST Special Publication 500-292 NIST Cloud Computing Reference Architecture - September 2011
    4. Thomas Erl, Ricardo Puttini, Zaigham Mahmood: Cloud Computing: Concepts, Technology & Architecture, Prentice Hall, ISBN: 9780133387520, 2013)
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra14
    Felkészülés zárthelyire14
    Házi feladat elkészítése40
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása-
    Vizsgafelkészülés40
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta dr. Szeberényi Imre, docens, IIT
    IMSc tematika és módszer -
    IMSc pontozás -