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Modulbeschreibung (PDF)

  
 

Middleware - Cloud Computing V+Ü (MW-VU)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Middleware - Cloud Computing L+E)

Modulverantwortliche/r: Tobias Distler
Lehrende: Tobias Distler, Laura Lawniczak

Startsemester: WS 2022/2023Dauer: 1 SemesterTurnus: jährlich (WS)
Präsenzzeit: 60 Std.Eigenstudium: 90 Std.Sprache: Deutsch

Lehrveranstaltungen:

Inhalt:

  • Überblick Cloud Computing

  • Grundlagen verteilter Programmierung (Web Services/SOAP/REST)

  • Virtualisierung als Basis für Cloud Computing

  • Infrastructure as a Service (IaaS) am Beispiel von Eucalyptus und Amazon EC2

  • Skalierbare Verarbeitung von großen Datenmengen

  • Interoperabilität und Multi-Cloud Computing

  • Fehlertoleranz im Kontext von Cloud Computing

  • Aktuelle Forschungstrends

Lernziele und Kompetenzen:

Studierende, die das Modul erfolgreich abgeschlossen haben:

  • nennen unterschiedliche Ausprägungen von Cloud-Computing.

  • erläutern verschiedene Cloud-Architekturen.

  • stellen Vor- und Nachteile von Cloud-Computing gegenüber.

  • unterscheiden die Herangehensweisen bei der Entwicklung von SOAP- im Vergleich zu REST-Anwendungen.

  • organisieren den Austausch von Informationen in einer verteilten Anwendung unter Verwendung eines Verzeichnisdienstes.

  • entwickeln eigene auf Web-Services basierende Anwendungen.

  • erläutern die Anforderungen an ein virtualisiertes System.

  • beschreiben die für die Virtualisierung eines Systems erforderlichen Kriterien.

  • vergleichen zwischen unterschiedlichen Virtualisierungstechniken und -ebenen.

  • schildern den Aufbau und die Funktionsweise von Xen und Linux-VServer.

  • erproben das Einrichten eines Abbilds für eine virtuelle Maschine.

  • skizzieren die Architektur einer Infrastruktur-Cloud sowie die Aufgabenbereiche hierfür zentraler Komponenten am Beispiel von Eucalyptus.

  • erproben das Bereitstellen von Anwendungen in einer Infrastruktur-Cloud.

  • zeigen die Grundlagen Software-definierter Netzwerke am Beispiel von Onix und B4 auf.

  • bewerten verschiedene im Bereich Cloud-Computing zum Einsatz kommende Datenspeichersysteme (Google File System, Bigtable, Windows Azure Storage, Amazon Dynamo) hinsichtlich der Kriterien Verfügbarkeit, Konsistenz und Partitionstoleranz.

  • erläutern eine auf Vektoruhren basierende Methode zur Auflösung im Zusammenhang mit letztendlicher Konsistenz auftretender Konflikte.

  • entwickeln ein verteiltes Dateisystem nach dem Vorbild von HDFS, das auf die Speicherung großer Datenmengen ausgelegt ist.

  • erkunden das Bereitstellen selbst entwickelter Dienste mittels Docker.

  • erstellen ein Framework zur parallelen Bearbeitung von Daten nach dem Vorbild von MapReduce.

  • konzipieren eigene MapReduce-Anwendungen zur Verarbeitung strukturierter Rohdaten.

  • diskutieren die Fehlertoleranzmechanismen in Google MapReduce.

  • schildern die grundsätzliche Funktionsweise von Systemen zur Kühlung von Datenzentren mittels Umgebungsluft.

  • beschreiben das Grundkonzept einer temperaturabhängigen Lastverteilung von Prozessen in einem Datenzentrum.

  • stellen diverse Ansätze zur Erhöhung der Energieeffizienz von MapReduce-Clustern gegenüber.

  • unterscheiden die Architekturen und Funktionsweisen der Koordinierungsdienste Chubby und ZooKeeper.

  • entwickeln einen eigenen Koordinierungsdienst nach dem Vorbild von ZooKeeper.

  • ermitteln die Konsistenzeigenschaften der eigenen Koordinierungsdienstimplementierung.

  • erläutern unterschiedliche Ansätze zur Reduzierung bzw. Tolerierung von Tail-Latenz.

  • skizzieren das Grundkonzept von Erasure-Codes.

  • beschreiben den Aufbau eines auf die Clouds mehrerer Anbieter gestützten Datenspeichersystems.

  • erläutern den Einsatz passiver Replikation zur Bereitstellung von Fehlertoleranzmechanismen für virtuelle Maschinen am Beispiel von Remus.

  • schildern die Grundlagen der Migration von virtuellen Maschinen.

  • bewerten die Qualität einer aktuellen Publikation aus der Fachliteratur.

  • erschließen sich typische Probleme (Nebenläufigkeit, Konsistenz, Skalierbarkeit) und Fehlerquellen bei der Programmierung verteilter Anwendungen.

  • können in Kleingruppen kooperativ arbeiten.

  • können ihre Entwurfs- und Implementierungsentscheidungen kompakt präsentieren und argumentativ vertreten.

  • reflektieren ihre Entscheidungen kritisch und leiten Alternativen ab.

  • können offen und konstruktiv mit Schwachpunkten und Irrwegen umgehen.

Literatur:

  • Mache Creeger. Cloud computing: An overview. Queue Distributed Computing, 7(5), 2009.

  • Michael Armbrust, Armando Fox, Rean Griffith, Anthony D. Joseph, Randy Katz, Andy Konwinski, Gunho Lee, David Patterson, Ariel Rabkin, Ion Stoica, and Matei Zaharia. A view of cloud computing. Communications of the ACM, 53(4):5058, 2010.

weitere Literaturangaben auf der Vorlesungs-Webseite

Weitere Informationen:

www: https://sys.cs.fau.de/lehre/WS22/mw

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

  1. Artificial Intelligence (Master of Science)
    (Po-Vers. 2021s | TechFak | Artificial Intelligence (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodulbereich | AI Systems and Applications | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  2. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Verteilte Systeme und Betriebssysteme | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  3. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
    (Po-Vers. 2013 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsrichtung Verteilte Systeme und Betriebssysteme | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  4. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009s | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Verteilte Systeme und Betriebssysteme | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  5. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Verteilte Systeme und Betriebssysteme | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  6. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2022w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (Wahlpflichtmodule aus mind. 2 Vertiefungsrichtungen) | Vertiefungsrichtung Verteilte Systeme und Betriebssysteme | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  7. Informatik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich | Säule der systemorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsrichtung Verteilte Systeme und Betriebssysteme | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  8. Information and Communication Technology (Master of Science)
    (Po-Vers. 2019s | TechFak | Information and Communication Technology (Master of Science) | Gesamtkonto | Pflicht- und Wahlpflichtmodule der Studienschwerpunkte | Schwerpunkt Embedded Systems | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Embedded Systems | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  9. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Gesamtkonto | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  10. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Gesamtkonto | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Kommunikationsnetze | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Kommunikationsnetze | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  11. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Gesamtkonto | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Übertragung und Mobilkommunikation | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Übertragung und Mobilkommunikation | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  12. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2014w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Informatics | Informatics Electives | Extension Courses | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  13. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2014w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Informatics | Informatics Electives | Extension Courses | Middleware-Cloud Computing)
  14. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2017w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Gesamtkonto | Informatics | Informatics Electives | Extension Courses | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  15. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2017w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Gesamtkonto | Informatics | Informatics Electives | Extension Courses | Middleware-Cloud Computing)
  16. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2018w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Informatics | Electives (Informatics) | Data and knowledge (Informatics - Elective) | Middleware-Cloud Computing)
  17. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2021w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Gesamtkonto | Informatics | Extension courses - Informatics | Middleware-Cloud Computing)
  18. Mathematik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Verteilte Systeme und Betriebssysteme | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  19. Mathematik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2019w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | weitere Module der Bachelorprüfung | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Verteilte Systeme und Betriebssysteme | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  20. Mechatronik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2012 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn bis 30.09.2020) | Gesamtkonto | M3 Technische Wahlmodule | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  21. Mechatronik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2020w | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2020) | Gesamtkonto | M3 Technische Wahlmodule | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  22. Mechatronik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2021w | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2021) | Gesamtkonto | M3 Technische Wahlmodule | Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen))
  23. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science): ab 5. Semester
    (Po-Vers. 100 | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Bachelorphase Wirtschaftsinformatik | Vertiefungsbereich | Fachvertiefung (wahlweise) | Middleware-Cloud Computing)
  24. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science): ab 5. Semester
    (Po-Vers. 2010 | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Vertiefungsbereich und Schlüsselqualifikationen | Wahlbereich | Module der Informatik | Middleware-Cloud Computing)
  25. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science): ab 5. Semester
    (Po-Vers. 2015w | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Schlüsselqualifikationen | Wahlbereich | Middleware-Cloud Computing)
  26. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science): ab 5. Semester
    (Po-Vers. 2017w | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Vertiefungsbereich | Module der Informatik | Middleware-Cloud Computing)
  27. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2018w | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Kernbereich (Fachkompetenz) | Informatik | Middleware-Cloud Computing)
  28. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2018w | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Vertiefungsbereich | Middleware-Cloud Computing)
  29. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2020w | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereiche | Wahlpflichtbereich Informatik | Middleware-Cloud Computing)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Middleware - Cloud Computing (Vorlesung mit Übungen) (Prüfungsnummer: 557235)

(englischer Titel: Middleware - Cloud Computing (Lecture with Exercises))

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [14], [18], [19], [20], [21], [22])

Prüfungsleistung, mehrteilige Prüfung, benotet
Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
weitere Erläuterungen:
Erfolgreiche Bearbeitung aller während des Semesters gestellten Übungsaufgaben (6 Aufgaben, Bewertung jeweils mit "ausreichend") + 30-minütige mündliche Prüfung am Ende des Semesters. Die Modulnote ergibt sich zu 100% aus der Bewertung der mündlichen Prüfung.
Prüfungssprache: Deutsch

Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023
1. Prüfer: Tobias Distler

Middleware-Cloud Computing (Prüfungsnummer: 45851)

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [13], [15], [16], [17], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29])

Prüfungsleistung, mehrteilige Prüfung, benotet
Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
weitere Erläuterungen:
Erfolgreiche Bearbeitung aller während des Semesters gestellten Übungsaufgaben (6 Aufgaben, Bewertung jeweils mit "ausreichend") + 30-minütige mündliche Prüfung am Ende des Semesters. Die Modulnote ergibt sich zu 100% aus der Bewertung der mündlichen Prüfung.
Prüfungssprache: Deutsch

Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023
1. Prüfer: Tobias Distler

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