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, problemów, jakie stają przed programistą opracowującym programy współbieżne. Omówiony zostanie scentralizowany i rozproszony model programu współbieżnego. Problematyka zostanie zilustrowana przykładami klasycznych problemów współbieżności oraz mechanizmów synchronizacji procesów i wątków w systemie operacyjnym Linux. Przedstawione też zostaną metody weryfikacji programów współbieżnych oraz notacje do opisu współbieżności oraz podstawowe algorytmy rozproszone.

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

Moduły wykładowe

1. Wprowadzenie do programowania współbieżnego
2. Komunikacja asynchroniczna w modelu rozproszonym
3. Linda
4. Komunikacja synchroniczna na przykładzie Ady
5. Communicating Sequential Processes
6. CSP cd.
7. Rozproszony algorytm uzgadniania
8. Mechanizmy scentralizowane. Semafory
9. Semafory cd.
10. Monitory
11. Specyfikowanie i weryfikacja własności programów współbieżnych. CTL

Moduły ćwiczeniowe

1. Ćwiczenia. Algorytm Petersona
2. Ćwiczenia. Tworzenie programów w modelu asynchronicznym
3. Ćwiczenia. Linda
4. Ćwiczenia. Ada
5. Ćwiczenia. CSP
6. Ćwiczenia. Semafory
7. Ćwiczenia. Monitory

Moduły laboratoryjne

1. Laboratorium. Procesy w systemie Linux
2. Laboratorium. Sygnały w Linuksie
3. Laboratorium. Łącza nienazwane
4. Laboratorium. IPC Kolejki komunikatów
5. Laboratorium. Algorytm Ricarta-Agrawali
6. Laboratorium. IPC. Semafory
7. Laboratorium. IPC. Segmenty pamięci dzielonej
8. Laboratorium. Wątki i muteksy w Linuksie