Programowanie współbieżne i rozproszone

Forma zajęć

Wykład (30 godzin) + laboratorium/ćwiczenia (30 godzin)

Opis

Celem wykładu jest zaprezentowanie najważniejszych technik stosowanych do synchronizacji procesów i realizacji komunikacji między nimi oraz problemów, jakie stają przed programistą opracowującym programy współbieżne. Omówiony zostanie scentralizowany i rozproszony model programu współbieżnego. Problematyka zostanie przedstawiona na przykładzie klasycznych problemów współbieżności oraz procesów i wątków w systemie operacyjnym Linux. Przedstawione też będą klasyczne algorytmy rozproszone oraz zagadnienia związane z weryfikacją programów współbieżnych oraz notacje do opisu współbieżności.

Sylabus

Autor

• Marcin Engel — Uniwersytet Warszawski

Wymagania wstępne

• Wstęp do programowania
• Systemy operacyjne
• Środowisko programisty

Zawartość

• Klasyczne problemy współbieżności
• Mechanizmy synchronizacji procesów w modelu scentralizowanym i rozproszonym:
  • semafory
  • monitory
  • muteksy
  • spotkania (Ada)
• Procesy i wątki w systemie Linux i najważniejsze metody ich synchronizacji
• Algorytmy rozproszone: wzajemnego wykluczania, elekcji i uzgadniania
• Poprawność programów współbieżnych i jej weryfikacja
• Procesy i wątki w systemie Linux i najważniejsze metody ich synchronizacji
• Notacje do opisu współbieżności:
  • CSP
  • Sieci Petriego

Literatura

1. M. Ben-Ari, Podstawy programowania współbieżnego i rozproszonego. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1996.
2. Z. Weiss, T. Gruźlewski, Programowanie współbieżne i rozproszone w przykładach i zadaniach. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993.
3. M. Rochkind, Programowanie w systemie Unix dla zaawansowanych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1997.
4. M.K. Johnson, E.W. Troan, Oprogramowanie użytkowe w systemie Linux. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa2000.

Moduły

1. Wprowadzenie do programowania współbieżniego (Ćwiczenia. Algorytm Petersena)
2. Komunikacja asynchroniczna w modelu rozproszonym (Laboratorium. Procesy w systemie Linux)
3. Linda (Ćwiczenia. Tworzenie programów w modelu asynchronicznym)
4. Komunikacja synchroniczna na przykładzie Ady (Laboratorium. Łącza nazwane i nienazwane)
5. Communicating Sequential Processes (Ćwiczenia. Tworzenie programów w modelu synchronicznym)
6. Algorytmy rozproszone: synchronizacja zegarów logicznych, wzajemne wykluczanie, elekcja ( Laboratorium.RPC)
7. Rozproszony algorytm uzgadniania (Laboratorium. Sygnały w Linuksie)
8. Mechanizmy scentralizowane. Semafory (Laboratorium. IPC. Kolejki komunikatów)
9. Semafory 2. (Laboratorium. IPC. Semafory)
10. Monitory i muteksy (Ćwiczenia. Tworzenie programów korzystających z semaforów.)
11. Specyfikowanie własności programów współbieżnych. CTL i LTL (Laboratorium. Wątki i muteksy w Linuksie)
12. Weryfikacja poprawności programów współbieżnych. (Ćwiczenia. Tworzenie programów korzystających z monitorów i muteksów)
13. Inne notacje do opisu współbieżności. Sieci Petriego (Laboratorium. Wątki i ich synchronizacja w Javie)
14. Inne notacje do opisu współbieżności. Sieci Petriego (Laboratorium. Narzędzia do weryfikacji programów współbieżnych SPIN )