İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)

Transkript

1 İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı Grid ve Bulut Programlama Course Name Grid and Cloud Computing Kodu (Code) BLG616E Lisansüstü Program (Graduate Program) Dersin Türü (Course Type) Dersin İçeriği (Course Description) kelime arası Yarıyılı (Semester) Bahar (Spring) Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) Ders Seviyesi (Course Level) 3 7,5 Doktora (Ph.D.) Bilgisayar Mühendiliği (Computer Engineering) Doktora (Ph.D) Dersin Dili (Course Language) İngilizce (English) Bilgisayar şebekelerine giriş, çözümü büyük zorluk içeren bilimsel uygulamaları, yüksek başarımlı hesaplama, kavramlar ve teknolojiler, donanım ve ağlar, bilgisayar şebeke mimarileri, şebeke uygulamaları, güvenlik, izleme, kaynak yönetimi, şebekede iş sıralama, veri yönetimi, yaygın-ağ ve şebeke hizmetleri, açık şebeke servis mimarisi, şebeke gerçekleştirme. Bulut işleme ve sanallaştırma teknolojilerine giriş, bulut veri depolama sistemleri, Bulut bilişime aktarılacak diğer Grid teknikleri. Introduction to The Grid, Grand Challenge scientific applications, high performance computing, concepts and technologies, hardware and networks, grid architectures, grid applications, security, monitoring, resource management, grid scheduling, data management, web services and grid services, Open Grid Services Architecture (OGSA), building grids. Introduction to Cloud concepts and virtualisation technology, cloud storage systems. Other Grid techniques to apply Cloud computing. Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet Bilgisayar şebekelerinde bilgi işleme kavramıyla ifade edilen amaç, kullanmakta olduğumuz elektrik şebekesindeki gibi son kullanıcının standart bir fiziksel arayüz aracılığıyla değişken parametreli bir ortamda bilgi işlem gücüne erişmesine olanak veren dağıtılmış bir sistem yaratmaktır. Bu amaca yönelik olarak bu yüzyılın başından itibaren başlayan çalışmalar hızla gelişmektedir. Öncelikle farklı yönetimler altında çalıştırılan bilgisayar sistemlerini yüksek başarımlı bilgi işleme amacıyla ortak kullanıma açılması hedeflenmektedir. Ayrıca, ortak bir çatı altında dağıtık verilerin işlenmesi gibi uygulamalara da yönelinmektedir. Bu amaçla yürütülen çalışmalar öncelikle Grid daha sonra Bulut kavramlarıyla incelenmiştir. Bu gelişmeler ağırlıklı olarak İTÜ bilgisayar ağı üzerinden erişime açılacak güncel makaleler desteğiyle aktarılacaktır. Öğrenciler bilgi işlem şebekelerini ilgilendiren konulardaki ulusal ve uluslararası ölçekte güncel çalışmalara ve gelişmelere hakim olacaklar, projeler ve ödevler yoluyla konulara doğrudan kişisel katkı sağlayacaklardır The Grid Computing term is to define a distributed system, similar to the electrical Grid we use, which can be accessible to the end user through a standard interface providing a number of QoS variables for computing related issues. Such studies and researches have been performed for a decade. The essential aim is to provide user with a cooperative and single image use of computer resources administered under different authorities. Moreover distributed data processing over a unified architecture are considered. Such approaches are initially researched under the term Grid Computing and followed with the term Cloud Computing. These researches would be introduced to the students with the help of up-to-date literature provide via ITU net. Students are expected to be aware of Grid and Cloud Computing researches both national and international. They are expected to contribute to the subjects thought the assignments and projects they have to submit.

2 Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Öğrenciler Grid ve Bulut kavramlarında yerini bulan 1. Temel Grid ve Bulut tanımlarını 2. Dağıtık hesaplama/sistem yöntemleri karşılaştırmalı olarak 3. Kaynak yönetimi ve iş sıralama yöntemleri 4. Haberleşme ve süreçler (görevler) arası haberleşme alt yapısı ve protokolleri 5. Uygulama alanları ve sanallaştırma 6. Standartlar ve arayüz tasarımı 7. Temel uygulama gerçekleştirme bilgi ve yeteneklerine sahip olacaklardır. Students will have knowledge and abitily of 1. Essentail Grid and Cloud terminology 2. Distributed computing /system architectures (comparative analysis) 3. Resourse management and Scheduling 4. Communication and interprocess (task) communication infrastructure and protocols. 5. Application areas and virtualisation 6. Standartds and interface design 7. Basic application development all of which have their own definition and use in Grid and Cloud Computing. Kaynaklar [1]Foster, I., Kesselman, C., Kaufmann, M., (Eds.), Grid 2.

3 (References) En önemli 5 adedini belirtiniz Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) [2] Bermanm, F., Fox, G. C., Hey, A. J. G., (Eds.), Grid Computing: Making the Global Infrastructure a Reality, John Wiley and Sons. [3] Rivera, F.F., Bubak, M., Tato, A.G., and Doalla, R., (Eds.), Lecture Notes in Computer Science, Vol. 2970, Springer Verlag. Tümü zorun u iki dönem projesi ve birleştrilmesinden oluşan birdönem proje yapılacaktır. Two compulsory term projects which leads to another compulsory term projects have to be submitted and presented. - - Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Başarı Değerlendirme Sistemi (Assessment Criteria) Öğrencilerin projeleri için kendi kişisel/dizüstü bilgisayarlarını kullanmaları beklenmektedir. Gerekirse süreçler ve/veya bilgisayarlar arası haberleşme kullanılacaktır. Students are expected use their own personal computers/lap tops for the projects. They are expected to use interprocess and/or interprocessor communication if and when required. Güncel (sürekli güncellenmektedir) bir grup makale, farklı konularda kaynak araştırmasını tetiklemek üzere verilir. Up-to-date (updated continuously) set of papers are handed out to trigger literature survey in various topics. Faaliyetler Adedi* Değerlendirmedeki Katkısı, % (Activities) (Quantity) (Effects on Grading, %) Yıl İçi Sınavları 1 % 20 (Midterm Exams) (20 %) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler (Homework) Projeler 2 % 20 (Projects) (20 %) Dönem Ödevi/Projesi 1 % 20 (Term Paper/Project) (20 %) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Makale Tartışması Article Discussion Final Sınavı (Final Exam) 1 %40 (40 %) *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur.

4 DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Şebeke ve Bulut hesaplamaya giriş, dağıtık işlemenin tarihsel süreci 1 2 Dağıtık sistemlerin karşılaştırmalı çözümlemesi ve tek görüntü kavramı 2 3 Açık sistem mimarisi kavramı 2 4 Kayıt, arama ve hesap tutma 3 5 Kaynak paylaşımı ve yönetimi 3 6 İş sıralama, iş çalma very bağımlılığı ve very akışı 3 7 Örnek sistemler 1: Globus Legion 4,5 8 Örnek sistemler 2: NetSolve, NINF,Nimrod, APST, NEOS,Condor 4,5 9 Sanallaştırma ve ilgili problemler 4,5 10 Hesaplama şebekeleri 5,6,7 11 Veri saklama ortamı yönetimi 5,6,7 12 Şebeke ve bulutta güvenlik 6,7 13 Şebeke ve bulutta programlama 4,6,7 14 MapReduce ayaklaşımları 4,6,7 COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Introduction to Grid and Cloud Systems, history of distributed processing 1 2 Comparison of distributed systems and sigle system image 2 3 Open system architecture standard 2 4 Registary, query and accounting 3 5 Resource brokering and resource management 3 6 Self-scheduling, work-stealing, data dependence and dataflow 3 7 Examplary systems 2: Globus Legion 4,5 8 Examplary Sytems 2: NetSolve, NINF,Nimrod, APST, NEOS,Condor 4,5 9 Virtualisation and releated problems 4,5 10 Computational Grids 5,6,7 11 Storage management 5,6,7 12 Securıty in Grid and Cloud 6,7 13 Parallel Programming in Grid and Cloud 4,6,7 14 MapReduce approaches 4,6,7

5 Dersin Bilgisayar Mühendisliği Doktora Programıyla İlişkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (programa ait çıktılar) i. Yüksek lisans yeterliliklerine dayalı olarak, Bilgisayar Mühendisliği alanındaki güncel verileri düzeydeki bilgileri özgün düşünce ve/veya araştırma ile uzmanlık düzeyinde geliştirebilme, derinleştirebilme ve Bilgisayar Mühendisliği alanına yenilik getirecek özgün tanımlara ulaşabilme (bilgi). ii. Bilgisayar Mühendisliği alanının ilişkili olduğu disiplinlerarası etkileşimi kavrayabilme; yeni ve karmaşık fikirleri analiz, sentez ve değerlendirmede uzmanlık gerektiren bilgileri kullanarak özgün sonuçlara ulaşabilme (bilgi). iii. Bilgisayar Mühendisliği alanındaki yeni bilgileri sistematik bir yaklaşımla değerlendirebilme ve kullanabilme (beceri). iv. Bilgisayar Mühendisliği alanına yenilik getiren, yeni bir düşünce, yöntem, tasarım ve/veya uygulama geliştirebilme ya da bilinen bir düşünce, yöntem, tasarım ve/veya uygulamayı farklı bir alana uygulayabilme, özgün bir konuyu araştırabilme, kavrayabilme tasarlayabilme, uyarlayabilme ve uygulayabilme (beceri). v. Yeni ve karmaşık düşüncelerin eleştirel analizini, sentezini ve değerlendirmesini yapabilme (beceri). vi. Bilgisayar Mühendisliği alanı ile ilgili çalışmalarda araştırma yöntemlerini kullanabilmede üst düzey beceriler kazanmış olma (beceri). vii. Bilgisayar Mühendisliği alanına yenilik getiren, yeni bir düşünce, yöntem, tasarım ve/veya uygulama geliştiren ya da bilinen bir düşünce, yöntem, tasarım ve/veya uygulamayı farklı bir alana uygulayan özgün bir çalışmayı bağımsız olarak gerçekleştirerek alanındaki ilerlemeye katkıda bulunabilme (Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği). viii. Bilgisayar Mühendisliği alanı ile ilgili en az birer adet bilimsel makaleyi ulusal ve uluslararası hakemli dergilerde yayınlayarak veya özgün bir yapıt üreterek ya da yorumlayarak alanındaki bilginin sınırlarını genişletebilme (Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği). ix. Özgün ve disiplinlerarası sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda liderlik yapabilme (Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği). x. Yaratıcı ve eleştirel düşünme, sorun çözme ve karar verme gibi üst düzey zihinsel süreçleri kullanarak Bilgisayar Mühendisliği alanı ile ilgili yeni düşünce ve yöntemler geliştirebilme (Öğrenme Yetkinliği). xi. Sosyal ilişkileri ve bu ilişkileri yönlendiren normları eleştirel bir bakış açısıyla inceleyebilme, geliştirebilme ve gerektiğinde değiştirmeye yönelik eylemleri yönetebilme (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). xii. Uluslararası platformlarda, uzman kişiler ile Bilgisayar Mühendisliği alanındaki konuların tartışılmasında özgün görüşlerini savunabilme ve Bilgisayar Mühendisliği alanındaki yetkinliğini gösteren etkili bir iletişim kurabilme (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). xiii. Bilgisayar Mühendisliği alanındaki bilimsel, teknolojik sosyal veya kültürel ilerlemeleri tanıtarak, yaşadığı toplumun bilgi toplumu olma ve bunu sürdürebilme sürecine katkıda bulunabilme (Alana Özgü Yetkinlik). xiv. Bilgisayar Mühendisliği alanı ile ilgili karşılaşılan sorunların çözümünde stratejik karar verme süreçlerini kullanarak işlevsel etkileşim kurabilme (Alana Özgü Yetkinlik). xv. Bilgisayar Mühendisliği alanı ile ilgili konularda karşılaşılan toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik sorunların çözümüne katkıda bulunabilme ve bu değerlerin gelişimini destekleyebilme (Alana Özgü Yetkinlik). Katkı Seviyesi : Az, 2. Kısmi, 3. Tam

6 Relationship between the Course and Computer Engineering Graduate (PhD) Curriculum Program Outcomes Level of Contribution i. Developing and intensifying the current and high-level knowledge in the Computer Engineering area with the use of original thinking and/or research processes and in a specialistic level, based upon the competency in M.S. level (knowledge). ii. Grasping the inter-disciplinary interaction related to the area of Computer Engineering; reaching original results by using the specialistic knowledge in analyzing, synthesizing and evaluating new and complex ideas (knowledge). iii. The ability to evaluate and use new information in the area of Computer Engineering with a systematical approach (skill). iv. Developing a new idea, method, design and/or application which brings about innovation in the area of Computer Engineering; or, applying a conventional idea, method, design and/or application to a different environment; researching, grasping, designing and applying an original subject (skill). v. The ability to critically analyze, synthesize and evaluate the new and complex ideas (skill). vi. Acquiring the most developed skills about using the research methods in studies in the related to the area of Computer Engineering (skill). vii. Contributing to the progress in the area of Computer Engineering by independently carrying out a study which uses a new idea, method, design and/or application which brings about innovation in the area; or, applying a conventional idea, method, design and/or application to a different environment (Competence to work independently and take responsibility). viii. Expanding the limits of knowledge in the area of Computer Engineering by publishing at least one scientific article in an international peer reviewed journal and/or creating or interpreting an original work (Competence to work independently and take responsibility). ix. Fulfilling the leader role in the environments where solutions are sought for the original and inter-disciplinary problems (Competence to work independently and take responsibility). x. Developing new ideas and methods related to Computer Engineering by making use of high level intellectual processes such as creative and critical thinking, problem solving and decision making (Learning Competence). xi. Ability to see and develop social relationships and the norms directing these relationships with a critical look and the ability to direct the actions to change these when necessary (Communication and Social Competency). xii. The ability to establish effective communication with experts in the international environments to discuss the subjects related to Computer Engineering and to defend original opinions, showing one s competency in the area of Computer Engineering (Communication and Social Competency). xiii. Contributing to the society s state and progress towards being an information society by announcing and promoting the technological, scientific and social developments in the area of Computer Engineering (Area Specific Competency). xiv. Ability to establish effective communication in solving the problems faced in the area of Computer Engineering, by using the strategic decision making processes (Area Specific Competency). xv. Contributing to the solution of social, scientific, cultural and ethical problems related to Computer Engineering and promoting the development of these values (Area Specific Competency). 1: Little, 2. Partial, 3. Full Düzenleyen (Prepared by) D Turgay ALTILAR Tarih (Date) 10 Ağustos 2011 İmza (Signature)