Background & Motivation

Τα κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα (distributed computer systems) έχουν εισέλθει έντονα στην καθημερινότητά μας, ως δίκτυα αισθητήρων, υπολογιστική νέφους, δίκτυα ελέγχου εναέριας ή επίγειας κυκλοφορίας, εγκαταστάσεις έξυπνων κτιρίων, κ.λπ. Το πεδίο έχει ιδιαίτερη ανάπτυξη τα τελευταία 30 χρόνια, έχοντας φτάσει πλέον σε ένα ιδιαίτερα ικανοποιητικό επίπεδο ωριμότητας. Εντούτοις, η γνώση αυτή δεν έχει οδηγήσει πάντοτε σε απλούς σχεδιασμούς που μπορούν εύκολα να κατανοηθούν και να εκτιμηθούν για τις τεχνικές τους δυνατότητες. Αντιθέτως, συχνά γινόμαστε μάρτυρες νέων τεχνολογικών εξελίξεων οι οποίες ελκύουν την προσοχή των πιο αδαών, προκαλώντας νέα «κύματα ενθουσιασμού» κάποιες φορές χωρίς ουσιαστικό λόγο. Παραδείγματα είναι τα δημόσια δίκτυα ομοτίμων, τα συστήματα υπολογιστικού νέφους, και πιο πρόσφατα τα συστήματα ασφαλών συναλλαγών (blockchains).

Το παρόν μάθημα θέτει το ερώτημα, για κάθε νέα τεχνολογική εξέλιξη που εμφανίζεται σχετικά με τα κατανεμημένα, αν πραγματικά αξίζει τον κόπο. Η πολυπλοκότητα των κατανεμημένων συστημάτων συχνά καθιστά δύσκολη, ακόμη και για τους ειδικούς, την εύρεση της ορθής απάντησης σε κάθε περίπτωση. Πολλές φορές μάλιστα δεν υπάρχει ορθή απάντηση, καθώς αυτή εξαρτάται από το συγκεκριμένο πλαίσιο εφαρμογής κάθε λύσης που δοκιμάζεται στην πράξη. Το πραγματικό ερώτημα, λοιπόν, είναι πώς μπορούμε να καταλήξουμε σε τεκμηριωμένους ισχυρισμούς γι’ αυτές τις νέες τεχνολογικές εξελίξεις. Είναι τα δημόσια συστήματα ομοτίμων ασφαλή? Μπορούμε έτσι απλά να μεταφέρουμε όλα τα δεδομένα και τους υπολογισμούς μας σε συστήματα υπολογιστικού νέφους? Μπορούν οι τεχνολογίες blockchain πραγματικά να αποκλείσουν τη μη εξουσιοδοτημένη χρήση από τρίτους?

Εξετάζοντας μια σειρά από συγκεκριμένα παραδείγματα εφαρμογής, το μάθημα αποσκοπεί στη βελτίωση της κριτικής σκέψης για τα κατανεμημένα συστήματα έτσι ώστε να μπορούμε να αξιολογούμε καλύτερα και πιο γρήγορα τις νέες τεχνολογικές εξελίξεις. Μεταφέροντας απλά την τεχνογνωσία και εμπειρία μας από άλλα συστήματα γίνεται όλο και λιγότερο επωφελές, καθώς σύντομα αυτά τα συστήματα είναι ξεπερασμένα, ιδιαίτερα αν εστιάσει κανείς στο τι είναι σημαντικό σήμερα. Η κατάλληλη προετοιμασία μας ώστε να είμαστε σε θέση να αρπάξουμε οποιαδήποτε πολλά υποσχόμενη αναδυόμενη τεχνολογική εξέλιξη είναι πλέον πολύ σημαντική.

Το μάθημα εστιάζει στην απόκτηση γνωστικών ικανοτήτων (cognitive skills) ώστε να είμαστε προετοιμασμένοι για το απρόβλεπτο ως προς την εξέλιξη των κατανεμημένων συστημάτων. Ως εκ τούτου, απώτερος μαθησιακός στόχος  του μαθήματος είναι ο εξής: Οι φοιτητές/φοιτήτριες, μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος, να είναι σε θέση να παρέχουν μια επιστημονικά τεκμηριωμένη και σαφή συμβουλή για ένα συγκεκριμένο (συνήθως περίπλοκο) κατανεμημένο σύστημα, λαμβάνοντας υπόψη τις βασικές σχεδιαστικές αρχές που διέπουν τη θεωρία των κατανεμημένων συστημάτων.

Για τα διαδικαστικά και την ύλη του μαθήματος για το τρέχον ακαδημαϊκό έτος μπορείτε να δείτε τις εισαγωγικές διαφάνειες (απαιτείται πρώτα εγγραφή και σύνδεση στην η-τάξη του μαθήματος).

Intended Learning Outcomes [ILO]

Εντός των 13 διδακτικών εβδομάδων, οι φοιτητές/φοιτήτριες θα είναι σε θέση:

1. να αναλύουν τα τεχνικά χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα συγκεκριμένων εξελίξεων στο πεδίο των κατανεμημένων συστημάτων.
2. να τεκμηριώνουν τις αναλύσεις τους παρέχοντας επιστημονικά τεκμηριωμένη γνώση.
3. να αναπτύξουν μια επαγγελματική συμπεριφορά όπου η σαφής εξήγηση ζητημάτων καθοδηγεί την αποτελεσματικότερη και ποιοτικότερη ανάδραση από το ακροατήριό τους.
4. να παρουσιάζουν τις αναλύσεις τους σε σύντομες και καλά δομημένες εκθέσεις/αναφορές.
5. να αποτιμούν αντικειμενικά τις εκθέσεις αξιολόγησης κατανεμημένων συστημάτων από τρίτους.

Αυτά τα προσδοκώμενα αποτελέσματα αποτελούν σημαντικά δομικά στοιχεία της κριτικής σκέψης, εν προκειμένω για το συγκεκριμένο επιστημονικό πεδίο της πληροφορικής

Η ανάπτυξη κριτικής σκέψης για τα κατανεμημένα συστήματα μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα απαιτητική, καθώς ενδέχεται να υπάρχουν αμέτρητες τεχνικές λεπτομέρειες που, εν τέλει, δεν επηρεάζουν καθόλου την όλη λειτουργία του συστήματος.

Στο παρόν μάθημα επιχειρείται μια πρώτη απόπειρα βαθύτερης αναζήτησης, δίχως όμως να χανόμαστε από τέτοιου είδους τεχνικές λεπτομέρειες. Σημαντικές παράμετροι της κριτικής σκέψης είναι η ανοιχτότητα της σκέψης και η αποδοτική επικοινωνία. Αυτές οι παράμετροι αντανακλώντα από την ILO3: απαιτείται η καθαρή επεξήγηση όλων των ζητημάτων, ώστε οι ακροατές των επιχειρημάτων μας να είναι σε θέση να υποβάλλουν σχετικές ερωτήσεις. Αυτές οι ερωτήσεις με τη σειρά τους θα πρέπει να συμβάλλουν στην καλύτερη δική μας κατανόηση των κατανεμημένων συστημάτων.

SUGGESTED COURSE BOOKS

Τα προτεινόμενα βιβλία του ΕΥΔΟΞΟΥ είναι τα εξής:

Επίσης, προτείνεται η αξιοποίηση και της ηλεκτρονικής (αγγλικής) έκδοσης (Φεβρουάριος 2024) του βιβλίου #1: 

van Steen, A. Tanenbaum: Distributed Systems, v4.02x

που διατίθεται ελεύθερα από τους συγγραφείς, στην ιστοθεσία https://www.distributed-systems.net/index.php/books/ds4/.