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Friedrich-Alexander-Universität Lehrstuhl für Informatik 4 (Systemsoftware)
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Übung

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    Übung

    Inhalt

    • Entwicklung eines Cloud-basierten Web-Service
    • Praktischer Einsatz von privaten (OpenStack) und öffentlichen Clouds (Amazon EC2)
    • Lastabhängige Skalierung von Diensten in einer hybriden Cloud
    • Implementierung eines verteilten Dateisystems (ähnlich zu HDFS)
    • Verwendung von Container-Betriebssystemvirtualisierung (Docker)
    • Skalierbare Datenverarbeitung mittels MapReduce
    • Realisierung eines fehlertoleranten Koordinierungsdiensts (ähnlich zu ZooKeeper)

    Im Rahmen der Übung werden Amazon Web Services (AWS) genutzt. Hierfür stellt der Lehrstuhl ein entsprechendes Freikontingent bei AWS zur Verfügung.

    Übungsbetrieb

    Zur jeder Übungsaufgabe werden zu Beginn des Bearbeitungszeitraums Videos und die dazugehörigen Foliensätze veröffentlicht, in denen die Aufgabe vorgestellt sowie relevante Hintergründe näher beleuchtet werden. Die Bearbeitung der Übungsaufgaben erfolgt in 3er-Gruppen und überwiegend in der Programmiersprache Java. Für die erfolgreiche Abgabe einer Aufgabe ist es erforderlich, die eigene Implementierung einem Übungsleiter zu präsentieren.
    Nr. Titel Ausgabe Abgabe
    0 Grundlagen - -
    1 Web-Services 21.10.2024 06.11.2024
    2 Hybride Clouds 04.11.2024 20.11.2024
    3 Verteilte Dateisysteme 18.11.2024 04.12.2024
    4 MapReduce 02.12.2024 18.12.2024
    5 Papierdiskussion 16.12.2024 15.01.2025
    6 ZooKeeper 13.01.2025 29.01.2025
    Für die digitalen Rechnerübungen wird die Online-Warteschlange Adora Belle verwendet, die hier erreicht werden kann.

    Übungsmaterialien

    Für die Übungsaufgaben werden Vorgaben und Hilfen im Verzeichnis /proj/i4mw/pub (erreichbar über den Informatik-CIP) bereitgestellt. Es ist empfehlenswert, die jeweilige Aufgabenstellung vor der Bearbeitung einer Aufgabe vollständig zu lesen, um von Beginn an einen Überblick über das zu erstellende System zu haben. Hinweis: Die meisten der hier verlinkten Videos stammen aus dem Wintersemester 2020/21 und können daher vom aktuellen Foliensatz geringfügig abweichen.

    Hinweise

    • Das Aufgabenblatt 0 ist kein verpflichtender Teil des Übungsbetriebs, die Bearbeitung wird aber als Vorbereitung auf die Veranstaltung empfohlen.
    • Aufgabe 0 ist im Gegensatz zu den späteren Übungsaufgaben als Einzelaufgabe konzipiert.

    Materialien

    Thema Video Foliensatz Aufgabenblatt
    Organisatorisches PDF
    Grundlagen (kumulierter Foliensatz) PDF PDF
    Java -- Collections/Threads Video PDF
    Verteilte Ausführung Video PDF
    Versionsverwaltung mit Git Video PDF
    Git in Eclipse Video

    Hinweis

    Laufen der Dienst und Client für die Abgabe auch auf verschiedenen Rechnern?

    Materialien

    Thema Video Foliensatz Aufgabenblatt
    Aufgabe 1: Web-Services (Kumulierter Foliensatz) PDF PDF
    Aufgabe 1 Video PDF
    RESTful Web-Services in Java Video PDF
    Registry Video PDF

    Hinweise

    • Diese Aufgabe ist deutlich umfangreicher als die Webservices-Aufgabe.
    • Es wird empfohlen den Client zur Lasterzeugung im CIP-Pool zu betreiben.
    • Es gibt Probleme mit dem Tweet-Dienst? Meistens hilft ein Blick in die Protokolldateien beziehungsweise eine Kontrolle der Firewall-Konfiguration der VMs.
    • Falls es unter Windows Probleme mit der CPU Messung gibt, siehe Folie 2:2:18.

    Materialien

    Thema Video Foliensatz Aufgabenblatt
    Aufgabe 2: Hybride Cloud (Kumulierter Foliensatz) PDF PDF
    Aufgabe 2 Video PDF
    Amazon Web Services Video PDF
    OpenStack Video PDF
    Erstellen eines VM-Abbilds in OpenStack Video PDF

    Hinweise

    • Das Dateisystem sollte auch mit einem ausgefallenem Datanode noch funktionieren (nur 7,5 ECTS).
    • Sind auch große Dateien nach dem Download identisch zur Originaldatei?
    • Es wird stark empfohlen, Docker in der bereitgestellten VM in der Cloud zu verwenden. Besonders bei der Verwendung von Docker aus Wohnheimsnetzen kann es zu Problemen mit der Standardkonfiguration kommen. Das RRZE stellt allerdings eine Anleitung zur Konfiguration von Docker bereit.

    Materialien

    Thema Video Foliensatz Aufgabenblatt
    Aufgabe 3: Verteilte Dateisysteme und Container-Betriebssystemvirtualisierung (Kumulierter Foliensatz) PDF PDF
    Aufgabe 3 Video PDF
    Hadoop Distributed File System (HDFS) Video PDF
    Container-Betriebssystemvirtualisierung (optional) Video PDF

    Hinweis

    Beim Zusammenführen der vorsortierten Zwischenergebnisse dürfen deren Einträge erst bei Bedarf geladen werden.

    Materialien

    Thema Video Foliensatz Aufgabenblatt
    Aufgabe 4: MapReduce (Kumulierter Foliensatz) PDF PDF
    Aufgabe 4 Video PDF
    Implementierungstipps Video PDF

    Hinweise

    • Bitte schickt zur Abgabe euer Gutachten an i4mw-owner@lists.cs.fau.de
    • Die Papierdiskussion erfolgt am 17.01. in der Vorlesung

    Materialien

    Thema Video Foliensatz Aufgabenblatt
    Aufgabe 5: Papierdiskussion Video PDF PDF
    Amazon MemoryDB: A Fast and Durable Memory-First Cloud Database PDF

    Hinweise

    • Laufen alle Replikate auf unterschiedlichen Rechnern?
    • Zum Testen der MWZooKeeperImpl kann der bereitgestellte MWZooKeeperImplTest verwendet werden.

    Materialien

    Thema Video Foliensatz Aufgabenblatt
    Aufgabe 6: ZooKeeper (Kumulierter Foliensatz) PDF PDF
    Aufgabe 6 Video PDF
    Konsistente Replikation Video PDF

    Evaluation

    Die Evaluation im WS 2024/25 fand in der Zeit vom 14. Januar 2025 bis 26. Januar 2025 statt.
    • Alle Teilnehmenden erhielten einen Link für den Zugriff auf die Evaluationsformulare.
    • Es wurden 15 Fragebögen zu den Übungen ausgefüllt.
    • Ergebnis der Übungssevaluation

    Vielen Dank an alle, die sich an der Evaluation beteiligt haben!

    Friedrich-Alexander-Universität
    Erlangen-Nürnberg

    Schlossplatz 4
    91054 Erlangen
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