Syllabus del corso

Esporta

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine del corso, lo studente avrà acquisito:

  • Conoscenze fondamentali sulle architetture, i modelli di comunicazione e le proprietà distintive dei sistemi distribuiti, con particolare riferimento ai paradigmi client-server e peer-to-peer
  • Comprensione dei principali modelli di comunicazione asincrona e sincrona, inclusi i modelli message-oriented (persistenti e transienti) e le interazioni push/pull
  • Conoscenza delle tecnologie per la comunicazione tra componenti distribuite, come socket TCP/IP, Remote Procedure Call (RPC) e Remote Method Invocation (RMI)
  • Comprensione dei meccanismi di funzionamento delle applicazioni Web distribuite, comprese le fondamenta di HTTP, REST, e dei principali pattern architetturali come MVC
  • Conoscenza dei concetti fondamentali di programmazione concorrente e dei modelli a stati per la modellazione del comportamento dei sistemi distribuiti
  • Capacità di analizzare criticamente le condizioni in cui è opportuno applicare soluzioni distribuite a problemi computazionali concreti

Conoscenza e capacità di comprensione applicate

Al completamento del corso, lo studente sarà in grado di:

  • Progettare e sviluppare semplici applicazioni distribuite su architetture Web utilizzando Java, servlet/JSP, JavaScript e tecniche AJAX
  • Utilizzare socket TCP/IP per l’implementazione di modelli client-server e peer-to-peer
  • Applicare tecnologie per la comunicazione remota tra componenti, incluso l’uso di RPC e RMI
  • Integrare tecnologie web (HTML5, CSS, JSON, REST API) per la creazione di applicazioni distribuite interattive e dinamiche
  • Progettare e implementare applicazioni concorrenti in Java utilizzando thread, sincronizzazione e monitor
  • Sperimentare con tecnologie e strumenti studiati tramite esercitazioni e attività di laboratorio orientate allo sviluppo

Competenze trasversali

Il corso contribuisce allo sviluppo delle seguenti competenze trasversali:

Autonomia di giudizio: attraverso esercitazioni progettuali che richiedono valutazioni critiche sull’adozione di modelli e tecnologie in scenari reali.

Abilità comunicative: mediante la produzione di documentazione tecnica e la discussione delle soluzioni sviluppate durante le attività pratiche.

Capacità di apprendere: fornendo strumenti teorici, metodologici e pratici che consentono allo studente di approfondire e aggiornare in autonomia le proprie competenze nell’ambito dei sistemi distribuiti.

Contenuti sintetici

  • Architetture distribuite: modelli client-server, peer-to-peer e tiered
  • Comunicazione tra processi: socket TCP/IP, RPC, RMI, messaging asincrono
  • Applicazioni Web distribuite: HTTP, REST, servlet/JSP, pattern MVC
  • Applicazioni Web Dinamiche: JavaScript, AJAX, cenni a Node.js
  • Rappresentazione dei dati: HTML5, CSS, JSON, XML
  • Concorrenza: programmazione multi-thread in Java, sincronizzazione
  • Laboratorio: sviluppo guidato di applicazioni distribuite

Programma esteso

  1. Fondamenti dei Sistemi Distribuiti
    Definizioni e proprietà caratteristiche dei sistemi distribuiti. Modelli architetturali di riferimento: client-server, peer-to-peer, architetture a livelli (layered) e a tier. Nomi, identificatori e indirizzi: URI e DNS.

  2. Modelli di Comunicazione
    Modelli di comunicazione sincrona e asincrona. Comunicazione orientata ai messaggi: modelli persistenti e transienti. Interazioni push e pull.

  3. Tecnologie di Comunicazione
    Programmazione socket TCP/IP: applicazioni client-server e protocolli applicativi. Comunicazione basata su chiamata di procedura: Remote Procedure Call (RPC) e Remote Object Invocation (Java RMI).

  4. Applicazioni Web Distribuite
    Fondamenti del Web: URI e protocollo HTTP. Meccanismi di request/response. Progettazione di applicazioni Web tramite servlet e JSP. Pattern architetturale Model-View-Controller (MVC). Introduzione ai servizi web REST e alle Web API.

  5. Applicazioni Web Dinamiche
    Introduzione a JavaScript e tecniche AJAX. Sviluppo di applicazioni interattive lato client. Debugging e modifica dinamica di pagine web. Invocazione di servizi remoti. Cenni all'uso di Node.js.

  6. Modellazione e Rappresentazione dei Dati
    HTML5 e CSS per la presentazione dei dati. XML e JSON come formati per il trasferimento di informazioni. Esempi di mashup basati su API.

  7. Programmazione Concorrente
    Concetti di sincronizzazione e utilizzo dei monitor. Programmazione multi-thread in Java con memoria condivisa. Cenni alla modellazione del comportamento mediante automi a stati finiti.

  8. Attività Laboratoriali
    Progettazione e sviluppo di semplici applicazioni distribuite. Sperimentazione guidata delle tecnologie presentate durante il corso, con supporto alla realizzazione di un progetto opzionale.

I prerequisiti per questo corso includono le seguenti conoscenze e competenze:

  • Programmazione a oggetti in Java e test JUnit: Questa conoscenza è attesa dal corso di "Programmazione 2".
  • Processi e comunicazione tra processi: Questo argomento è trattato nel corso di "Reti e Sistemi Operativi".
  • Protocollo TCP/IP: Anche questo proviene dal corso di "Reti e Sistemi Operativi".
  • Linguaggi di markup (XML e HTML) e relativi strumenti di manipolazione: Ciò include la comprensione e l'utilizzo di questi linguaggi.
  • Automi a Stati Finiti: Questa conoscenza deriva dal corso di "Linguaggi e Computabilità".

La didattica dell'insegnamento è organizzata in diverse componenti:

  • Didattica Erogativa (Lezioni e Esercitazioni in Aula):

    • Sono previste 32 ore di lezioni frontali.
    • Verranno svolte 20 ore di esercitazioni in aula.
    • Fino a un massimo del 20% delle lezioni e delle esercitazioni potranno essere erogate a distanza tramite registrazioni audio-video.

  • Didattica Interattiva (Laboratorio e Supporto Online):

    • Sono previste 24 ore aggiuntive di attività in laboratorio.
    • Verranno offerte dimostrazioni o spiegazioni supplementari attraverso il sito web di e-learning.
    • Il sito di e-learning includerà anche strumenti di supporto come forum web e FAQ per favorire l'interazione.
    • Queste attività hanno lo scopo di fornire supporto da parte dei docenti e degli studenti, offrendo dimostrazioni o suggerimenti pratici per la risoluzione di problemi ed esercizi.
    • Un supporto specifico verrà fornito per il progetto facoltativo al termine delle attività di laboratorio.

  • Studio Individuale:

    • L'attività di studio autonomo sarà supportata da:
      • Libri di testo consigliati.
      • Materiali didattici disponibili sul sito di e-learning.

  • Lingua di Erogazione:

    • L'insegnamento verrà erogato in lingua italiana.

Sul sito elearning sono disponibili:

  • le slide delle lezioni in formato pdf.
  • ulteriore materiali (articoli a completamento dei testi di riferimento, link a risorse in rete, esercizi da svolgere) .
  • il materiale e le soluzioni degli esercizi svolti in laboratorio.

Testi di riferimento:

Distributed Systems: Principles and Paradigms - 2nd edition, Andrew S. Tanenbaum and Maarten van Steen, Pearson - Prentice Hall, 2007. Traduzione italiana: Sistemi Distribuiti - Seconda edizione, Pearson - Prentice Hall, 2007.

Già adottati nel corso di Reti e Sistemi Operativi:

Reti di calcolatori e internet – Un approccio top-down 4a Edizione, James F. Kurose, Keith W. Ross Addison Wesley – 2008, ISBN 9788871924557
Capitoli 1 e 2

A. Silberschatz, P. Baer Galvin, G. Gagne, Sistemi operativi - Concetti ed esempi, 8/Ed. 2009, ISBN 9788871925691
Capitoli 3, 4, 6, 7 e 16

Secondo semestre

La valutazione del profitto per l'insegnamento di "Sistemi Distribuiti" si articola in diverse componenti, ciascuna con un proprio peso sul voto finale:

  • Esame Finale:

    • L'esame finale può portare a un massimo di 30 punti.
    • Si compone di una prova scritta e di una eventuale prova orale.
    • Prova Scritta in Laboratorio: La prova scritta si svolge in laboratorio al PC ed è divisa in due fasi:
      • Fase 1: Domande Chiuse: Consiste in domande chiuse su tutti gli argomenti del corso. Per accedere alla Fase 2, è necessario superare questa fase ottenendo almeno il 50% di risposte corrette.
      • Fase 2: Domande Miste: Comprende domande aperte o chiuse con commento, relative a tutti gli argomenti trattati.
    • Il superamento dell'esame si ottiene con un punteggio pari o superiore a 18/30.
    • Tipologie di Domande: La prova scritta include:
      • Domande sulle nozioni presentate.
      • Domande di ragionamento e deduzione.
      • Risoluzione di esercizi che richiedono lo sviluppo di una soluzione a un problema assegnato.

  • Prova Orale (Opzionale):

    • La prova orale è a discrezione del docente.
    • Consiste nella restituzione dei compiti scritti, accompagnata da una discussione ed eventuali domande supplementari poste dal docente.

  • Laboratorio (Progetto Facoltativo):

    • La valutazione del laboratorio avviene tramite un progetto finale.
    • Questo progetto è facoltativo e può contribuire al voto finale con un massimo di 4 punti.

  • Prove in Itinere (Sostitutive dell'Esame):

    • Sono previste prove in itinere che sostituiscono il primo appello d'esame. Chi non le sostiene, dovrà presentarsi al secondo appello.
    • Le prove in itinere possono essere sostenute anche dagli studenti iscritti al terzo anno o fuori corso.
    • Prima Prova: Consiste in domande chiuse.
    • Seconda Prova: Consiste in domande chiuse e domande miste.
    • L'ammissione alla seconda prova è consentita a coloro che hanno ottenuto un punteggio pari o superiore a 18/30 nella prima prova.
    • Non sono previsti recuperi per le prove in itinere.

  • Voto Finale:

    • Il voto finale è calcolato come la somma del punteggio ottenuto all'esame finale e dell'eventuale punteggio del progetto facoltativo.

Prof. Ciavotta: Martedì mattina dalle 12:30 alle 14:30 previo appuntamento scrivendo a michele.ciavotta@unimib.it.

Prof. Savi: Su appuntamento scrivendo a marco.savi@unimib.it

Domande e discussioni sugli argomenti dell'insegnamento possono essere fatte utilizzando i forum presenti in elearning.

IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE
Esporta

Knowledge and Understanding

By the end of the course, students will have acquired:

  • Fundamental knowledge of the architectures, communication models, and key properties of distributed systems, with particular emphasis on client-server and peer-to-peer paradigms
  • An understanding of both synchronous and asynchronous communication models, including message-oriented (persistent and transient) and push/pull mechanisms
  • Knowledge of the core technologies enabling distributed communication, such as TCP/IP sockets, Remote Procedure Call (RPC), and Remote Method Invocation (RMI)
  • Understanding of the functioning of distributed web applications, including the foundations of HTTP, REST, and architectural patterns such as MVC
  • Knowledge of the fundamental concepts of concurrent programming and the use of state machines for modeling the behavior of distributed systems
  • The ability to critically assess when and how distributed solutions are appropriate for specific computational problems

Applying Knowledge and Understanding

Upon completion of the course, students will be able to:

  • Design and develop basic distributed applications on web architectures using Java, servlets/JSP, JavaScript, and AJAX techniques
  • Employ TCP/IP sockets to implement client-server and peer-to-peer communication models
  • Apply remote communication technologies such as RPC and RMI to support distributed component interaction
  • Integrate web technologies (HTML5, CSS, JSON, REST APIs) to build interactive and dynamic distributed applications
  • Design and implement concurrent applications in Java using threads, synchronization mechanisms, and monitors
  • Experiment with the technologies and tools introduced in the course through hands-on lab sessions and project-based activities

Transversal Skills

The course also fosters the development of the following transversal skills:

Independent judgment: through project work and exercises requiring critical evaluation of technological choices in real-world scenarios.

Communication skills: by producing technical documentation and presenting implemented solutions during practical activities.

Learning skills: by providing theoretical, methodological, and practical tools that enable students to independently deepen and update their expertise in the field of distributed systems.

Course Content Summary

  • Distributed Architectures: client-server, peer-to-peer, and tiered models
  • Inter-process Communication: TCP/IP sockets, RPC, RMI, asynchronous messaging
  • Distributed Web Applications: HTTP, REST, servlets/JSP, MVC pattern
  • Dynamic Web Application: JavaScript, AJAX, introduction to Node.js
  • Data Representation: HTML5, CSS, JSON, RDF
  • Concurrency: multithreaded programming in Java, synchronization
  • Laboratory: guided development of basic distributed applications

Certamente. Ecco la traduzione formattata con Markdown.

Detailed Syllabus

1. Fundamentals of Distributed Systems

  • Definitions and characteristic properties of distributed systems.
  • Reference architectural models: client-server, peer-to-peer, layered, and tiered architectures.
  • Names, identifiers, and addresses: URI and DNS.

2. Communication Models

  • Synchronous and asynchronous communication models.
  • Message-oriented communication: persistent and transient models.
  • Push and pull interactions.

3. Communication Technologies

  • TCP/IP socket programming: client-server applications and application-level protocols.
  • Procedure call-based communication: Remote Procedure Call (RPC) and Remote Object Invocation (Java RMI).

4. Distributed Web Applications

  • Fundamentals of the Web: URI and the HTTP protocol.
  • Request/response mechanisms.
  • Designing web applications using servlets and JSP.
  • The Model-View-Controller (MVC) architectural pattern.
  • Introduction to REST web services and Web APIs.

5. Dynamic Web Application

  • Introduction to JavaScript and AJAX techniques.
  • Development of interactive client-side applications.
  • Debugging and dynamic modification of web pages.
  • Invoking remote services.
  • A brief overview of Node.js.

6. Data Modeling and Representation

  • HTML5 and CSS for data presentation.
  • XML and JSON as formats for information transfer.
  • Examples of API-based mashups.

7. Concurrent Programming

  • Synchronization concepts and the use of monitors.
  • Multi-threaded programming in Java with shared memory.
  • A brief overview of behavior modeling using finite state machines.

8. Laboratory Activities

  • Design and development of simple distributed applications.
  • Guided experimentation with the technologies presented during the course, with support for the completion of an optional project.

The prerequisites for this course include the following knowledge and skills:

  • Object-Oriented Programming in Java and JUnit tests: This knowledge is expected from the "Programmazione 2" course.
  • Processes and inter-process communication: This topic is covered in the "Reti e Sistemi Operativi" (Networks and Operating Systems) course.
  • TCP/IP Protocol: Also from the "Reti e Sistemi Operativi" course.
  • Markup Languages (XML and HTML) and related manipulation tools: This includes understanding and working with these languages.
  • Finite State Automata: This knowledge comes from the "Linguaggi e Computabilità" (Languages and Computability) course.

The course's teaching is organized into several components:

  • Lectures and Classroom Exercises:

    • 32 hours of frontal lectures are planned.
    • 20 hours of classroom exercises will be conducted.
    • Up to a maximum of 20% of lectures and exercises may be delivered remotely via audio-video recordings.

  • Interactive Teaching (Laboratory and Online Support):

    • An additional 24 hours of laboratory activities are scheduled.
    • Further demonstrations or explanations will be offered through the e-learning website.
    • The e-learning site will also include support tools such as web forums and FAQs to foster interaction.
    • These activities aim to provide support from instructors and participating students, offering demonstrations or practical suggestions for solving problems and exercises.
    • Specific support will be provided for the optional project at the end of the laboratory activities.

  • Individual Study:

    • Independent study will be supported by:
      • Recommended textbooks.
      • Teaching materials available on the e-learning website.
      • Interactive activities accessible on the e-learning platform.

  • Language of Instruction:

    • The course will be delivered in Italian.

On the e-learning site are available :

  • slides of the lessons in pdf format.
  • further material (articles to complete the reference texts, links to online resources, exercises to be carried out).
  • equipment and solutions for exercises carried out in the laboratory.

Textbooks:

Distributed Systems: Principles and Paradigms - 2nd edition, Andrew S. Tanenbaum and Maarten van Steen, Pearson - Prentice Hall, 2007.

Already adopted in the course of Networks and Operating Systems:

Reti di calcolatori e internet – Un approccio top-down 4a Edizione, James F. Kurose, Keith W. Ross Addison Wesley – 2008, ISBN 9788871924557
Chapter 1, 2

A. Silberschatz, P. Baer Galvin, G. Gagne, Sistemi operativi - Concetti ed esempi, 8/Ed. 2009, ISBN 9788871925691
Chapter 3, 4, 6, 7, 16

Second semester

The assessment of learning for the "Distributed Systems" course is structured into several components, each contributing to the final grade:

  • Final Exam:

    • The final exam can contribute up to 30 points.
    • It consists of a written test and a possible oral examination.
    • Written Test in the Laboratory: The written test is conducted in the laboratory on a PC and is divided into two phases:
      • Phase 1: Closed Questions: This phase consists of closed questions on all course topics. To access Phase 2, it is necessary to pass this phase by achieving at least 50% correct answers.
      • Phase 2: Mixed Questions: This phase includes open or closed questions with comments, covering all topics discussed.
    • Passing the exam requires a score of 18/30 or higher.
    • Types of Questions: The written test includes:
      • Questions on the concepts presented.
      • Reasoning and deduction questions.
      • Problem-solving exercises requiring the development of a solution to an assigned problem.

  • Oral Exam (Optional):

    • The oral exam is at the discretion of the instructor.
    • It involves the review of the written assignments, accompanied by a discussion and any additional questions posed by the instructor.

  • Laboratory (Optional Project):

    • Laboratory evaluation is based on a final project.
    • This project is optional and can contribute up to 4 points to the final grade.

  • Mid-term Tests (Substitute for the Exam):

    • Mid-term tests are scheduled and substitute for the first exam session. Students who do not take them will need to sit for the second session.
    • These mid-term tests can also be taken by students enrolled in their third year or those who are off-course (fuori corso).
    • First Test: Consists of closed questions.
    • Second Test: Consists of closed questions and mixed questions.
    • Admission to the second test is granted to those who achieved a score of 18/30 or higher in the first test.
    • There are no make-up opportunities for the mid-term tests.

  • Final Grade:

    • The final grade is calculated as the sum of the score obtained in the final exam and the optional project score.

Prof. Ciavotta: Tuesday from 12:30 to 14:30 by appointment.

Prof. Savi: By appointment via email at marco.savi@unimib.it.

Questions and discussions on teaching topics can be posed using the forums in e-learning.

INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE
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Scheda del corso

Settore disciplinare
INF/01
CFU
8
Periodo
Secondo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio
Ore
76
Tipologia CdS
Laurea Triennale
Lingua
Italiano

Staff

    Docente

  • Michele Ciavotta
    Michele Ciavotta
  • Marco Savi
    Marco Savi

Opinione studenti

Vedi valutazione del precedente anno accademico

Bibliografia

Trova i libri per questo corso nella Biblioteca di Ateneo

Metodi di iscrizione

Iscrizione manuale

Obiettivi di sviluppo sostenibile

IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE - Costruire una infrastruttura resiliente e promuovere l'innovazione ed una industrializzazione equa, responsabile e sostenibile