ХМАРНІ ОБЧИСЛЕННЯ ТА GRID-СИСТЕМИ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

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

Відповідно до стандарту вищої освіти зі спеціальності 126 Інформаційні системи та технології галузі знань 12 Інформаційні технології для другого (магістерського) рівня вищої освіти та освітньо-професійної програми другого (магістерського) рівня вищої освіти дисципліна «Хмарні обчислення та GRID-системи» формує (ЗК04) здатність розробляти проєкти та управляти ними; (СК02) здатність формулювати вимоги до етапів життєвого циклу сервіс-орієнтованих інформаційних систем; (СК13) здатність використовувати технології розподілених grid- та хмарних обчислень, віртуалізації серверних систем, проєктувати корпоративні обчислювальні системи, застосовувати кластерні та гетерогенні розподілені обчислювальні системи для розв’язання прикладних задач і проведення наукових досліджень, розв'язувати проблеми масштабованості та (РН01) відшуковувати необхідну інформацію в науковій і технічній літературі, базах даних, інших джерелах, аналізувати та оцінювати цю інформацію; (РН05) визначати вимоги до ІСТ на основі аналізу бізнес-процесів та аналізу потреб зацікавлених сторін, розробляти технічні завдання; (РН18) здійснювати використання технології розподілених grid- та хмарних обчислень, віртуалізації серверних систем, проєктувати корпоративні обчислювальні системи, застосовувати кластерні та гетерогенні розподілені обчислювальні системи для розв’язання прикладних задач і проведення наукових досліджень, розв'язувати проблеми масштабованості.

Дисципліна «Хмарні обчислення та GRID-системи» орієнтована на вивчення принципів, методів та засобів проєктування та розробки сучасних застосунків з використанням хмарних та Grid-технологій, розгортання проєктів на інфраструктурі провайдерів хмарних послуг, використання засобів віртуалізації та контейнеризації серверних застосунків та компонентів, принципів та патернів мікросервісної архітектури. На лабораторних роботах студенти навчаться проєктувати, реалізовувати та розгортати проєкти з використанням можливостей хмарних та Grid-технологій, використовувати засоби контейнеризації, проєктувати застосунки з використанням мікросервісної архітектури.

Мета навчальної дисципліни

Метою навчальної дисципліни є формування у студентів теоретичних знань і практичних здатностей застосовувати загальні методи і засоби проєктування, розробки та розгортання застосунків з використанням хмарних та Grid-технологій.

Предмет навчальної дисципліни

Предмет - методи та засоби проєктування розробки та розгортання застосунків з використанням хмарних та Grid-технологій, інструментальні засоби в галузі хмарних та Grid-технологій.

Програмні результати навчання, на формування та покращення яких спрямована дисципліна:

(РН01) відшуковувати необхідну інформацію в науковій і технічній літературі, базах даних, інших джерелах, аналізувати та оцінювати цю інформацію; (РН05) визначати вимоги до ІСТ на основі аналізу бізнес-процесів та аналізу потреб зацікавлених сторін, розробляти технічні завдання; (РН18) здійснювати використання технології розподілених grid- та хмарних обчислень, віртуалізації серверних систем, проєктувати корпоративні обчислювальні системи, застосовувати кластерні та гетерогенні розподілені обчислювальні системи для розв’язання прикладних задач і проведення наукових досліджень, розв'язувати проблеми масштабованості.

Пререквізити та постреквізити дисципліни

Пререквізити

Для успішного засвоєння дисципліни студент повинен володіти освітніми компонентами "Програмування. Частина 1. Основи програмування", "Програмування. Частина 2. Структури даних та алгоритми", "Бази даних".

Постреквізити

Компетенції, знання та уміння, одержані в процесі вивчення освітнього компонента є необхідними для подальших освітніх компонентів "Практика" та "Виконання магістерської дисертації".

Зміст навчальної дисципліни

Розділ 1. Використання хмарних та grid-технологій

Тема 1.1. Огляд сучасних хмарних технологій.

Тема 1.2. Моделі та рівні надання хмарних послуг: IaaS, PaaS, SaaS

Тема 1.3. Можливості хмарних послуг AWS (Amazon).

Тема 1.4. Можливості хмарних послуг Microsoft Azure.

Тема 1.5. Можливості хмарних послуг Google Cloud.

Тема 1.6. Спеціалізовані провайдери хмарних послуг.

Тема 1.7. Можливості grid-технологій.

Розділ 2. Віртуалізація та контейнеризація.

Тема 2.1. Ізольовані середовища.

Тема 2.2. Віртуальні машини.

Тема 2.3. Контейнери - основні технології та стандарти.

Тема 2.4. Засоби Docker.

Тема 2.5. Засоби Docker Compose.

Тема 2.6. Засоби Kubernetes.

Тема 2.7. Додаткові інструментальні засоби для підтримки контейнеризації.

Розділ 3. Мікросервісна архітектура.

Тема 3.1. Поняття мікросервісів.

Тема 3.2. Основні принципи мікросервісної архітектури.

Тема 3.3. Принципи та патерни розбиття системи на мікросервіси.

Тема 3.4. Принципи та патерни роботи з даними в мікросервісній архітектурі.

Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

1. John Culkin, Mike Zazon. AWS Cookbook: Recipes for Success on AWS. — 1st Edition — O'Reilly Media, 2022 — 356 p.

2. Reza Salehi. Azure Cookbook: Recipes to Create and Maintain Cloud Solutions in Azure. — 1st Edition — O'Reilly Media, 2023 — 332 p.

3. Rui Costa, Drew Hodun. Google Cloud Cookbook: Practical Solutions for Building and Deploying Cloud Services. — 1st Edition — O'Reilly Media, 2021 — 282 p.

4. Sean P. Kane, Karl Matthias. Docker: Up & Running: Shipping Reliable Containers in Production. — 3rd Edition — O'Reilly Media, 2023 — 422 p.

5. Alan Hohn. The Book of Kubernetes: A Complete Guide to Container Orchestration. — No Starch Press, 2022 — 384 p.

6. Chris Richardson. Microservices Patterns: With examples in Java. — 1st Edition — Manning, 2018 — 520 p.

Допоміжна література

1. AWS Documentation. https://docs.aws.amazon.com/

2. Azure documentation. https://learn.microsoft.com/en-us/azure/

3. Google Cloud documentation. https://cloud.google.com/docs/

4. Docker Docs. https://docs.docker.com/

5. Kubernetes Documentation. https://kubernetes.io/docs/home/

6. A pattern language for microservices. https://microservices.io/patterns/

7. Neil Middleton, Richard Schneeman. Heroku: Up and Running: Effortless Application Deployment and Scaling. — 1st Edition — O'Reilly Media, 2013 — 98 p.

8. Heroku Documentation. https://devcenter.heroku.com/categories/reference

9. Matt Butcher, Matt Farina, Josh Dolitsky. Learning Helm: Managing Apps on Kubernetes. — 1st Edition — O'Reilly Media, 2021 — 212 p.

10. Helm Documentation. https://helm.sh/docs/

11. Yevgeniy Brikman. Terraform: Up and Running: Writing Infrastructure as Code. — 3rd Edition — O'Reilly Media, 2022 — 457 p.

12. Terraform Documentation. https://developer.hashicorp.com/terraform/docs

13. Joshua Wood, Brian Tannous. OpenShift for Developers: A Guide for Impatient Beginners. — 2nd Edition — O'Reilly Media, 2021 — 145 p.

14. OpenShift Documentation. https://docs.openshift.com/

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Лекційні заняття

Лабораторні роботи

Самостійна робота студента

Контрольні роботи

Двогодинна модульна контрольна робота (МКР) поділяється на дві одногодинні (45 хв.), що проводяться під час лабораторних занять.

МКР-1 виконується після вивчення розділу 1(тем 1.1 – 1.7). МКР-2 виконується після вивчення розділів 2 та 3( тем 2.1 – 3.4). Модульні контрольні роботи виконуються в середовищі Google Classroom у вигляді тестування.

Політика та контроль

Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться перед студентом:

правила відвідування занять: заборонено оцінювати присутність або відсутність здобувача на аудиторному занятті, в тому числі нараховувати заохочувальні або штрафні бали. Відповідно до РСО даної дисципліни бали нараховують за відповідні види навчальної активності на лекційних та практичних заняттях;

модульні контрольні роботи виконуються самостійно та без застосування допоміжної інформації з Інтернет, матеріалів курсу, конспекту;

заохочувальні бали виставляються за навчальну активність на лекційних заняттях. Кількість заохочуваних балів не більше 10;

штрафні бали виставляються за невчасну здачу лабораторних робіт. Кількість штрафних балів не більше 10;

політика щодо академічної доброчесності: Кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» https://kpi.ua/files/honorcode.pdf встановлює загальні моральні принципи, правила етичної поведінки осіб та передбачає політику академічної доброчесності для осіб, що працюють і навчаються в університеті, якими вони мають керуватись у своїй діяльності, в тому числі при вивченні та складанні контрольних заходів з дисципліни «Основи front-end технологій».

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Поточний контроль: МКР, виконання та захист лабораторних робіт. Календарний контроль: проводиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. Семестровий контроль: екзамен. Рейтинг студента з дисципліни складається зі стартового рейтингу, тобто балів, отриманих протягом семестру, та підсумкового рейтингу, тобто балів, отриманих під час екзамену. Бали стартового рейтингу протягом семестру студент отримує за:

виконання та захист лабораторних робіт; виконання модульних контрольних робіт (МКР).

Система рейтингових балів та критерії оцінювання Лабораторні роботи

«відмінно», повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 90% потрібної

інформації) та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 10 балів;

«добре», достатньо повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 75% потрібної інформації) та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи –

8 балів; «задовільно», неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 60% потрібної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 6 балів; «незадовільно», незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 0 балів.

За кожне запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого терміну оцінка знижується на 1 бал.

Модульні контрольні роботи

«відмінно», не менш ніж 90% правильних відповідей – 10 балів; «добре», не менш ніж 75% правильних відповідей – 8 балів; «задовільно», не менш ніж 60% правильних відповідей –

6 балів; «незадовільно», менш ніж 60% правильних відповідей – 0 балів.

Заохочувальні бали

за активну роботу на лекційному занятті 1 бал, але в сумі не більше 10.

Штрафні бали

Запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого терміну -1 бал, але в сумі не більше -10

Календарний контроль

На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 18 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує

«зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 36 балів.

Максимальна сума балів контрольних заходів протягом семестру складає: RD = 4*rлаб++2*rмкр=4*10+2*10=60,

де

rлаб – бал за лабораторну роботу (0…10); rмкр – бал за написання МКР (0…10)

Форма семестрового контролю – Екзамен

Необхідною умовою допуску до екзамену є виконання МКР-1 та МКР-2 не нижче ніж на оцінку «задовільно», а також виконання достатньої кількості лабораторних робіт для отримання не менше 36 балів стартового рейтингу.

На екзамені студенти виконують письмову контрольну роботу. Кожен білет містить чотири теоретичних запитання (завдання). Кожне запитання (завдання) оцінюється в 10 балів.

Система оцінювання екзаменаційної контрольної роботи

За кожне питання: «відмінно», не менш ніж 90% потрібної інформації – 10 балів; «добре», не менш ніж 75% потрібної інформації – 8 балів; «задовільно», не менш ніж 60% потрібної інформації – 6 балів; «незадовільно», менш ніж 60% потрібної інформації – 0 балів.

Сума стартових балів плюс підсумкові бали за екзаменаційну контрольну роботу переводиться до екзаменаційної оцінки згідно з таблицею:

Таблиця 1. Переведення рейтингових балів до оцінок за університетською шкалою

Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус):

Складено: доцент кафедри інформаційних систем та технологій ФІОТ, к.ф.-м.н., Жереб Костянтин Анатолійович

Ухвалено кафедрою інформаційних систем та технологій ФІОТ (протокол № 21 від 29.06.2023 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 11 від 29.06.2023 р.)