Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Cloud Environment Architecture
Course of study:
2019/2020
Code:
ITEI-2-202-s
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
ICT studies
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Boryło Piotr (borylo@agh.edu.pl)
Module summary

Celem przedmiotu jest prezentacja zasad działania systemów chmury obliczeniowej ze szczególną uwagą poświęconą chmurze publicznej oraz zasadom korzystania z niej w sposób wydajny, bezpieczny i efektywny kosztowo.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Student potrafi realizować zadania w infrastrukturze chmury obliczeniowej w sposób przedsiębiorczy, m.in. przez uwzględnianie jednego z filarów chmury tzn. optymalizacji kosztowej. TEI2A_K02, TEI2A_K01 Execution of laboratory classes
Skills: he can
M_U001 Student potrafi przygotować projekt aplikacji informatycznej uruchamianej w chmurze obliczeniowej spełniając przy tym wytyczne i założenia. TEI2A_U06, TEI2A_U01 Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi przeprowadzić analizę bezpieczeństwa systemu zbudowanego w infrastrukturze chmury obliczeniowej. TEI2A_U01 Execution of laboratory classes
M_U003 Student potrafi ocenić przydatność, innowacyjność oraz możliwość wykorzystania narzędzi oferowanych przez dostawców usług chmury obliczeniowej. TEI2A_U06, TEI2A_U07 Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student posiada uporządkowaną wiedzę z zakresu architektury chmury obliczeniowej, w szczególności publicznej chmury obliczeniowej. Dotyczy to zarówno zagadnień związanych z zasobami obliczeniowymi jak i sieciowymi. W zakresie sieci teleinformatycznych wiedza ta jest niezbędną do instalacji i utrzymania narzędzi informatycznych, które w systemach chmurowych mogą służyć do przetwarzania informacji, a także do optymalnego dostarczanie danych do użytkowników końcowych. TEI2A_W02 Test
M_W002 Student posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu bezpiecznego korzystania z chmur obliczeniowych na potrzeby świadczenia treści z zadaną jakością. Systemy chmurowe są w tym przypadku rozważane jako szczególny przypadek sieci i systemów teleinformatycznych. TEI2A_W02 Test
M_W003 Student posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat rozległych systemów teleinformatycznych w kontekście rozwiązań chmurowych umożliwiających dystrybucję danych w sieci Internet. Zagadnienia dotyczą zasad organizacji i administracji w chmurach obliczeniowych oraz protokołów komunikacyjnych, które umożliwiają odpowiednią skalowalność analizowanych rozwiązań. Ten efekt dotyczy także aspektów pozatechnicznych zarządzania infrastrukturą chmury obliczeniowej. TEI2A_W03, TEI2A_W05 Test
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 0 30 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student potrafi realizować zadania w infrastrukturze chmury obliczeniowej w sposób przedsiębiorczy, m.in. przez uwzględnianie jednego z filarów chmury tzn. optymalizacji kosztowej. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi przygotować projekt aplikacji informatycznej uruchamianej w chmurze obliczeniowej spełniając przy tym wytyczne i założenia. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi przeprowadzić analizę bezpieczeństwa systemu zbudowanego w infrastrukturze chmury obliczeniowej. - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi ocenić przydatność, innowacyjność oraz możliwość wykorzystania narzędzi oferowanych przez dostawców usług chmury obliczeniowej. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada uporządkowaną wiedzę z zakresu architektury chmury obliczeniowej, w szczególności publicznej chmury obliczeniowej. Dotyczy to zarówno zagadnień związanych z zasobami obliczeniowymi jak i sieciowymi. W zakresie sieci teleinformatycznych wiedza ta jest niezbędną do instalacji i utrzymania narzędzi informatycznych, które w systemach chmurowych mogą służyć do przetwarzania informacji, a także do optymalnego dostarczanie danych do użytkowników końcowych. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu bezpiecznego korzystania z chmur obliczeniowych na potrzeby świadczenia treści z zadaną jakością. Systemy chmurowe są w tym przypadku rozważane jako szczególny przypadek sieci i systemów teleinformatycznych. + - - - - - - - - - -
M_W003 Student posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat rozległych systemów teleinformatycznych w kontekście rozwiązań chmurowych umożliwiających dystrybucję danych w sieci Internet. Zagadnienia dotyczą zasad organizacji i administracji w chmurach obliczeniowych oraz protokołów komunikacyjnych, które umożliwiają odpowiednią skalowalność analizowanych rozwiązań. Ten efekt dotyczy także aspektów pozatechnicznych zarządzania infrastrukturą chmury obliczeniowej. + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 107 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 20 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 h
Realization of independently performed tasks 10 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):
  1. Wykład wprowadzający

    Podanie podstawowych definicji oraz zalet przenoszenia infrastruktury obliczeniowej do chmury zarówno w ujęciu technicznym jak i ekonomicznym.

  2. Podstawowe usługi chmury obliczeniowej

    Dokładna analiza i prezentacja podstawowych usług zapewniających możliwości obliczeń, przechowywania danych i komunikacji sieciowej.

  3. Bezpieczeństwo chmury obliczeniowej

    Poziomy bezpieczeństwa infrastruktury oraz usług. Mechanizmy kontroli dostępu: użytkownicy, grupy, role. Współdzielony model bezpieczeństwa pomiędzy użytkownikiem chmury a dostawcą usług.

  4. Bazy danych w chmurach obliczeniowych

    Przedstawienie różnych modeli uruchamiania baz danych w chmurach obliczeniowych. Samodzielne uruchomienie instancji, skorzystanie z usługi w wariancie z własną licencją oraz licencją dostarczaną przez operatora. Różnice pomiędzy bazami relacyjnymi oraz bazami NoSQL.

  5. Projektowanie aplikacji

    Przedstawienie dobrych praktyk związanych z projektowaniem aplikacji uruchamianych w chmurze w celu zapewnienia wysokiej dostępności (HA – high availability)

  6. Automatyzacja infrastruktury chmury obliczeniowej

    Prezentacja podejścia “event-driven scaling” polegającego na wyzwalaniu modyfikacji infrastruktury na podstawie zdarzeń jakie mają miejsce w tej infrastrukturze. Automatyzacja procesu skalowania zasobów do aktualnych potrzeb i obciążenia infrastruktury.

  7. Separacja komponentów aplikacji

    Zapewnienia skalowalności i niezawodności aplikacji uruchomionej w chmurze przez elastyczne rozdzielenie komponentów od siebie.

  8. Przechowywanie danych na potrzeby aplikacji internetowych

    Omówienie rozwiązań pozwalających efektywnie przechowywać dane aplikacji o zasięgu globalnym i uruchamianych w chmurze obliczeniowej.

  9. Bezpieczeństwo jako jeden z filarów zasadności korzystania z chmur obliczeniowych

    Zbiór dobrych praktyk związanych z zapewnianiem bezpieczeństwa infrastruktury uruchamianej w chmurze obliczeniowej.

  10. Niezawodność jako drugi z filarów zasadności korzystania z chmur obliczeniowych

    Zbiór dobrych praktyk związanych z zapewnianiem niezawodności infrastruktury uruchamianej w chmurze obliczeniowej.

  11. Wydajność jako trzeci z filarów zasadności korzystania z chmur obliczeniowych

    Zbiór dobrych praktyk związanych z zapewnianiem wydajności infrastruktury uruchamianej w chmurze obliczeniowej.

  12. Optymalizacja kosztowa jako czwarty z filarów zasadności korzystania z chmur obliczeniowych

    Zbiór dobrych praktyk związanych z optymalizacją kosztową infrastruktury uruchamianej w chmurze obliczeniowej.

  13. Rozwiązywanie problemów

    Metody diagnostyki i rozwiązywania problemów pojawiających się w chmurze obliczeniowej. Podkreślenie różnic i wyzwań w odniesieniu do podobnych działań prowadzonych w lokalnych centrach danych.

  14. Wzorce projektowe

    Prezentacja wzorców projektowych na podstawie przykładowych architektur kilku aplikacji przeniesionych do chmury obliczeniowej.

Laboratory classes (30h):
  1. Maszyny wirtualne

    Tworzenie instancji maszyny wirtualnej w chmurze obliczeniowej.

  2. Lokalna sieć prywatna

    Budowanie lokalnej sieci prywatnej w chmurze obliczeniowej i uruchamianie w niej serwera www.

  3. Dane blokowe

    Korzystanie z usługi chmurowego przechowywania danych blokowych.

  4. Kontrola dostępu

    Wprowadzenie do metod zapewniania kontroli dostępu.

  5. Bazy danych

    Powoływanie usługi bazy danych i interakcja z tą usługą.

  6. Skalowalność

    Skalowalność i równoważenie ruchu.

  7. Aplikacje

    Uruchamianie rozbudowanych aplikacji sieciowych.

  8. Niezawodność

    Zapewnianie wysokiej niezawodności.

  9. Funkcje programistyczne

    Wyzwalanie funkcji programistycznych.

  10. Automatyzacja

    Automatyzacja procesu budowania infrastruktury.

  11. Dystrybucja treści

    Cachowanie plików w systemie dystrybucji treści.

  12. Serverless

    Implementacja architektury aplikacji w podejściu “bezserwerowym”.

  13. Zasoby awaryjne

    Wykorzystanie zasobów awaryjnych przez zastosowanie systemu DNS.

  14. Usługi

    Zastosowanie usług operatorów chmur publicznych do usprawniania działania aplikacji.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zaliczenia poszczególnych form zajęć:

  • Wykłady – na koniec semestru odbędzie się pisemne kolokwium zaliczeniowe obejmujące swoim
    zakresem całość materiału omawianego na wykładzie. Dopuszczalna będzie jednokrotna poprawa wyników kolokwium, w zależności od liczby zainteresowanych osób przyjmie ona formę zaliczenia ustnego bądź pisemnego. Odpowiedzialność za ustalenie terminu poprawkowego spoczywa na zainteresowanych studentach.
  • Ćwiczenia laboratoryjne – warunkiem koniecznym uzyskania zaliczenia jest obecność na zajęciach
    oraz realizacja zleconych zadań. Aktywność każdego studenta będzie oceniana po każdych zajęciach. Nie przewiduje się możliwość poprawy w zakresie liczby punktów zdobytych podczas ćwiczeń laboratoryjnych.
Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu.
Method of calculating the final grade:

Ocenę końcową wylicza się zgodnie z regulaminem studiów na podstawie sumy punktów uzyskanych w ramach kategorii:
1. Realizacji poszczególnych laboratoriów.
2. Kolokwium zaliczeniowego przeprowadzonego na koniec semestru.

W przypadku wyliczania jakiejkolwiek oceny na podstawie uzyskanych punktów, stosuje się progi według §13, pkt. 1 Regulaminu Studiów. W przypadku wyliczania jakiejkolwiek oceny na podstawie średniej ważonej innych ocen stosuje się takie same progi jak zdefiniowane w §27, pkt. 4 Regulaminu Studiów.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Obowiązek za wyrównywanie zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach
spoczywa na samym nieobecnym.

W odniesieniu do wykład do procesu samokształcenia student może wykorzystać udostępniane przez
prowadzącego wykłady oraz zalecaną literaturę.
W zakresie ćwiczeń laboratoryjnych, ze względu na specyfikę zajęć, nie będzie możliwości odrabiania
nieobecności. Jeśli pozwolą na to uwarunkowania techniczne student uzyska możliwość samodzielnego
wykonania zajęć.

Może on dodatkowo skorzystać z godzin konsultacyjnych prowadzących zajęcia w celu wyjaśnienia
niejasnych kwestii.

Prerequisites and additional requirements:

Brak.

Recommended literature and teaching resources:

J. Baron, H. Baz, T. Bixler, B. Gaut, K. E. Kelly, S. Senior, J. Stamper, AWS Certified Solutions Architect – Official Study Guide, Wiley, 2017.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Anycast routing for carbon footprint reduction in WDM hybrid power networks with data centers / Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Jacek RZĄSA, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // W: ICC 2014 [Dokument elektroniczny] : 2014 IEEE International Conference on Communications : 10–14 June 2014, Sydney, Australia : conference proceedings.

Energy-aware fog and cloud interplay supported by wide area software defined networking / Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Jacek RZĄSA, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // W: IEEE ICC 2016 [Dokument elektroniczny] : International Conference on Communications

Fitting green anycast strategies to cloud services in WDM hybrid power networks / Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Jacek RZĄSA, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // W: IEEE GLOBECOM 2014 [Dokument elektroniczny] : Global Communications conference, exhibition & industry forum : Austin, TX USA, 8–12 December 2014 / The Institute of Electrical and Electronic Engineers

Green cloud provisioning throughout cooperation of a WDM wide area network and a hybrid power IT infrastructure : a study on cooperation models / Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Jacek RZĄSA, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // Journal of Grid Computing

Provisioning of energy-aware cloud services over optical networks : Ph.D. Thesis / Piotr Boryło ; AGH University of Science and Technology. Faculty of Computer Science, Electronics and Telecommunications. Department of Telecommunications

Additional information:

Zajęcia laboratoryjne będą prowadzone w środowisku publicznej chmury obliczeniowej jednego z wiodących na świeci dostawców tego typu usług. Program zajęć odpowiada procesowi certyfikacji u tego operatora.