Esta é uma cadeira de consolidação de conhecimentos na área dos sistemas distribuídos. A cadeira tem um pendor acentuado na componente de algoritmos distribuídos e no respectivo tratamento formal, mas fornece também uma ligação forte à realização prática e ao uso destes algoritmos na construção de sistemas práticos. A cadeira fornece ainda uma introdução a técnicas e algoritmos que dão suporte à construção de sistemas distribuídos de grande escala, cuja relevância no dia a dia se têm vindo a acentuar.

A unidade curricular (UC) visa consolidar e desenvolver os conhecimentos na área de Sistemas Distribuídos para a compreensão e construção de sistemas distribuídos e descentralizados complexos. Procura-­se um bom domínio dos problemas e ideias fundamentais que estão na base do desenho de sistemas atuais, de uso corrente, e das técnicas que potencialmente serão importantes para os sistemas a desenvolver no futuro.

A UC tem uma forte componente algorítmica, mas é também acompanhada de projetos de programação que coloca em prática os conceitos fundamentais que são nela ensinados, permitindo aos alunos tomarem consciência sobre algumas subtilezas relacionadas com a implementação de algoritmos aprendidos na UC.

Saber:

• Conceitos de base para a análise e síntese de algoritmos distribuídos.

• Abstrações fundamentais para a construção de sistemas distribuídos e a sua realização algorítmica.

• Técnicas para melhorar a fiabilidade e a escalabilidade dos sistemas distribuídos.

Saber Fazer:

• Construção de algoritmos distribuídos e a sua aplicação no desenvolvimento de sistemas distribuídos.

• Análise de algoritmos distribuídos.

• Programação de sistemas distribuídos.

1. Modelos de Computação Distribuída:

1. Modelação de processos, falhas, primitivas criptográficas.

2. Modelos temporais: Sincrono, Assíncrono and Sincronia Eventual.

3. Primitivas de Comunicação: (melhor-esforço, exactamente uma vez, broadcast).

2. Sistemas entre-pares (P2P):

1. Redes sobrepostas não estruturadas.

2. Protocolos epidémicos.

3. Redes sobrepostas estruturadas.

4. Hashing consistente e encaminhamento ao nível aplicacional.

5. Casos de Estudo.

3. Acordo:

1. Consensus em sistemas síncronos.

2. Consensus em sistemas assíncronos & FLP.

3. Paxos e algumas variantes.

4. Replicação e Tolerância a Falhas:

1. Especificação de sistemas replicados.

2. Replicação activa e Replicação passiva.

2. Consistência forte: Replicação de máquina de estados.

3. Consistência fraca: Teorema de CAP, consistência eventual, consistência causal.

4. Casos de Estudo.

5. Transações Distribuídas:

1. Commit em duas fases.

2. Casos de Estudo.

Bibliografia de base:

• N. Lynch. Distributed Algorithms Morgan Kauffman, 1996.

• C. Cachin, R. Guerraoui, L. Rodrigues "Introduction to Reliable and Secure Distributed Programming", 2nd edition, Springer, 2011.

• Conjunto de artigos selecionados.

Bibliografia complementar:

• H. Attiya and J. Welch. Distributed Computing: Fundamentals, Simulations, and Advanced Topics (2nd Ed.) . Wiley 2004.

• S. Mullender (editor) Distributed Systems, Second Edition, ACM Press, Addison-­Wesley, MA, 1994.

• A.S. Tanenbaum and M. van Steen. Distributed Systems. Principles and Paradigms. (2nd Ed.) Prentice Hall,2007.

• Rodrigo Rodrigues, Peter Druschel. Peer-­to-­Peer Systems. Communications of the ACM. Vol. 53 No. 10, Pages 72-­82.

Apesar de não existirem requisitos adicionais para além daqueles impostos pela estrutura curricular do curso, os seguintes aspectos devem set tomados em consideração pelos alunos que pretendam frequentar a unidade curricular:

• Frequência de sistemas distribuídos (fortemente recomendado).
• Conhecimentos sólidos de redes de computadores (recomendado).
• Conhecimentos sólidos de programação em Java (recomendado).
• Conhecimentos relativos à operação de sistemas operativos baseados em Linux (fortemente benéfico).