Przedmiot przedstawia zasady projektowania i wdrażania nowoczesnych architektur rozproszonych, obejmujących rozwiązania monolityczne, mikroserwisowe i chmurowe. Obejmuje kluczowe zagadnienia skalowania, bezpieczeństwa, zarządzania danymi oraz przepływów komunikacji w środowiskach wieloserwerowych. Uwzględnione są strategie migracji do mikroserwisów, narzędzia konteneryzacji oraz integracja podejść PaaS i FaaS. Końcowe wykłady poruszają najnowsze trendy, takie jak serverless, multi-cloud czy edge computing, stanowiąc podsumowanie i wskazując perspektywy rozwoju w dziedzinie systemów rozproszonych.

Informacje

Semestr letni 2024/25

Plan wykładów

Wykład 1: Wprowadzenie do Systemów Rozproszonych

• Definicja i przykłady – co oznacza „rozproszony”, zastosowania w praktyce.
• Historia i ewolucja – od scentralizowanych architektur do mikroserwisów.
• Kluczowe wyzwania – skalowanie, spójność danych, zarządzanie stanem.
• Modele architektoniczne – przegląd typowych modeli (client-server, peer-to-peer, event-driven).
• Zarys dalszych wykładów – wprowadzenie do tematyki migracji, chmury i serverless.

Wykład 2: Komponenty i Architektura Systemów Rozproszonych

• Warstwy systemu – prezentacji, logiki biznesowej, danych.
• Wzorce komunikacji – synchroniczne (HTTP/REST, gRPC) i asynchroniczne (kolejki, publish/subscribe).
• Service registry i discovery – podstawowe mechanizmy.
• Kluczowe pojęcia – opóźnienie, przepustowość, high availability.
• Studium przypadku – przykładowy system rozproszony w organizacji.

slajdy

Wykład 3: Architektury monolityczne i mikroserwisowe

• Monolit – definicja, zalety i wady.
• Mikroserwisy – cechy, korzyści i wyzwania.
• Porównanie – kiedy wybrać monolit, a kiedy mikroserwisy.
• Domain Driven Design – granice kontekstów, bounded contexts.
• Pułapki mikroserwisów – transakcje, spójność danych, testowanie.

slajdy

Wykład 4: Skalowanie, Replikacja i Równoważenie Obciążenia

• Skalowanie pionowe i poziome – definicje, kiedy stosować.
• Replikacja danych – strategie i rodzaje.
• Load balancing – Round Robin, Weighted, ip hash, session affinity.
• Projektowanie pod kątem skalowalności – sharding, partitioning.
• Narzędzia – Nginx, HAProxy, Envoy.

Wykład 5: Planowanie Obciążenia i Modelowanie Przepływów

• Znaczenie przewidywania obciążenia – jak uniknąć przeciążeń, dostosować zasoby i koszty.
• Modelowanie przepływów komunikacji – diagramy zależności, identyfikacja bottlenecków.
• Testy wydajności – narzędzia (JMeter, Gatling, Locust) i metryki (latencja, throughput, p95/p99).
• Scenariusze skokowego wzrostu ruchu – planowanie peak times, bursty, trendy sezonowe.
• Praktyka w środowisku rozproszonym – uwzględnianie kolejek, load balancerów i architektur event-driven.

Wykład 6: Wzorce Architektoniczne w Systemach Rozproszonych

• Monolit vs. mikroserwisy – porównanie.
• Architektura zdarzeniowa – event-driven, CQRS, event sourcing.
• Wzorzec Sagi – zarządzanie transakcjami rozproszonymi.
• Orkiestracja vs. choreografia – różnice w projektowaniu przepływów.
• Wzorce integracji – Strangler Pattern, Anti-Corruption Layer.

Wykład 7: Monolity, Mikroserwisy i Modułowe Monolity

• Klasyczny monolit – zalety i wyzwania.
• Modułowy monolit – główne założenia.
• Mikroserwisy – cechy, korzyści i trudności.
• Współpraca usług – synchronicznie (REST/gRPC) i asynchronicznie (eventy/kolejki).
• Narzędzia wdrożeniowe – konteneryzacja, orkiestracja.

Wykład 8: Strategie Migracji z Monolitu do Mikroserwisów

• Diagnoza istniejącego systemu – identyfikacja granic kontekstów.
• Podejście iteracyjne – wyodrębnianie serwisów krok po kroku.
• Techniki migracji – Strangler Fig, re-platforming, refactoring.
• Obszary ryzyka – spójność danych, zmiany w komunikacji, zarządzanie konfiguracją.
• Case study – przykładowy plan migracji w średniej wielkości organizacji.

Wykład 9: Orkiestracja i Choreografia

• Zalety systemów orkiestrujących – koordynacja przepływu zdarzeń.
• Choreografia – autonomiczne serwisy współpracujące przez zdarzenia.
• Kiedy wybrać orkiestrację, a kiedy choreografię.
• Narzędzia – BPMN, Camunda, Zeebe, platformy event-driven (Kafka).
• Projektowanie przepływów – praktyczne przykłady.

Wykład 10: Bazy Danych w Systemach Rozproszonych

• Przegląd typów baz danych – relacyjne, NoSQL, NewSQL.
• Strategie rozproszenia – partitioning, sharding, replikacja.
• Spójność – ACID vs. BASE, eventual consistency.
• Transakcje rozproszone – 2PC, Sagi.
• Przykłady – Cassandra, MongoDB, CockroachDB.

Wykład 11: Bezpieczeństwo i Autoryzacja

• Podstawy bezpieczeństwa – szyfrowanie, TLS/SSL, API security.
• Uwierzytelnienie i autoryzacja – OAuth 2.0, JWT, OpenID Connect.
• IAM, SSO – zarządzanie tożsamością.
• Dostęp i uprawnienia – RBAC, ABAC.
• Monitorowanie incydentów – narzędzia WAF, SIEM.

Wykład 12: Techniki i Narzędzia do Projektowania i Wdrażania

• Konteneryzacja – Docker, Podman.
• Orkiestracja – Kubernetes, Docker Swarm.
• Infrastruktura jako Kod (IaC) – Terraform, Ansible.
• Architektura Cloud-native – 12-factor app.
• CI/CD (zarys) – narzędzia (Jenkins, GitLab CI, GitHub Actions).

Wykład 13: Wprowadzenie do Chmur Publicznych i Modeli Usług

• Rodzaje chmur – publiczne, prywatne, hybrydowe.
• Modele usług – IaaS, PaaS, SaaS, FaaS.
• Dostawcy chmurowi – AWS, Azure, GCP.
• Podstawowe usługi w chmurze – compute, storage, networking.
• Aspekty kosztowe – pay-per-use, elastyczne skalowanie.

Wykład 14: Serverless, PaaS i FaaS

• Koncepcja serverless – zalety i ograniczenia.
• Platform as a Service – Heroku, AWS Elastic Beanstalk.
• Function as a Service – AWS Lambda, Azure Functions, Google Cloud Functions.
• Architektura bezserwerowa – event-driven, stateless.
• Praktyczne przykłady – koszty, monitoring, cold starts.

Wykład 15: Trendy, Perspektywy i Podsumowanie

• Aktualne trendy – edge computing, multi-cloud, service mesh.
• Nowości – WebAssembly (wasm), rozproszone przetwarzanie AI/ML.
• Zarys rozwoju zawodowego – rola architekta systemów rozproszonych.
• Podsumowanie przedmiotu – kluczowe wnioski, powtórka.
• Sesja pytań i odpowiedzi – dyskusja końcowa.