Systemy Rozproszone i Chmurowe Sala L128
poniedziałki, 16:50 (45 min)
Semestr zimowy 2025/26

Cele przedmiotu

Cel główny

Zapoznanie studentów z nowoczesnymi praktykami zarządzania systemami rozproszonymi, ze szczególnym uwzględnieniem metodologii DevOps, konteneryzacji oraz zadań współczesnego administratora systemów.

Cele szczegółowe

1. Zrozumienie fundamentów filozofii DevOps i jej wpływu na współczesne IT
2. Opanowanie koncepcji konteneryzacji i orkiestracji kontenerów
3. Poznanie nowoczesnych narzędzi do automatyzacji i zarządzania infrastrukturą
4. Zrozumienie znaczenia monitorowania i obserwabilności w systemach rozproszonych
5. Poznanie strategii backup i odzyskiwania danych w środowiskach chmurowych
6. Zrozumienie wyzwań bezpieczeństwa w architekturach rozproszonych

Szczegółowy plan zajęć

Sesja 1: Wprowadzenie do DevOps i współczesnego administrowania systemów

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie ewolucji ról administratora systemów
• Poznanie podstaw filozofii DevOps
• Identyfikacja kluczowych wyzwań współczesnego IT

Tematyka:

• Historia i ewolucja administracji systemów: od klasycznego sysadmina do DevOps engineera
• Podstawy filozofii DevOps: CALMS (Culture, Automation, Lean, Measurement, Sharing)
• Współczesne wyzwania: skalowanie, automatyzacja, bezpieczeństwo
• Trendy na 2025: AI/ML w operacjach, Platform Engineering, GitOps
• Rola administratora w organizacjach wielochmurowych
• Case study: transformacja cyfrowa w polskich przedsiębiorstwach

Literatura:

• “The Phoenix Project” - Kevin Kim, Gene Kim, George Spafford (wybrane rozdziały)
• Raporty State of DevOps 2024/2025

slajdy

Sesja 2: Konteneryzacja - fundamenty Docker i nowoczesne praktyki

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie koncepcji konteneryzacji
• Poznanie najlepszych praktyk Docker w 2025
• Zrozumienie bezpieczeństwa kontenerów

Tematyka:

• Ewolucja wirtualizacji: od VM do kontenerów
• Architektura Docker: daemon, images, containers, registry
• Dockerfile best practices 2025: multi-stage builds, non-root users, minimal images
• Container security: scanning, trusted images, runtime security
• Docker Compose dla aplikacji wielokontenerowych
• Alternatywy dla Docker: Podman, containerd, CRI-O
• Trendy: WebAssembly jako przyszłość kontenerów

Przypadki praktyczne:

• Analiza Dockerfile dla aplikacji webowej
• Przegląd strategii bezpieczeństwa kontenerów w produkcji

slajdy

Sesja 3: Orkiestracja kontenerów - Kubernetes w praktyce

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie architektury Kubernetes
• Poznanie kluczowych obiektów K8s
• Zrozumienie wyzwań administracji klastrów

Tematyka:

• Architektura Kubernetes: master/worker nodes, control plane
• Kluczowe obiekty: Pods, Services, Deployments, ConfigMaps, Secrets
• Networking w Kubernetes: CNI, Service Mesh, Ingress
• Storage: PersistentVolumes, StorageClasses
• Wzorce deployment: Rolling updates, Blue-Green, Canary
• Kubernetes management: Helm, Kustomize, Operators
• Managed Kubernetes: EKS, GKE, AKS - porównanie i wybór

Case study:

• Migracja aplikacji monolitycznej do architektury mikroserwisów na K8s

Sesja 4: Zarządzanie infrastrukturą jako kod (Infrastructure as Code)

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie koncepcji IaC
• Poznanie narzędzi do automatyzacji infrastruktury
• Zrozumienie wzorców zarządzania konfiguracją

Tematyka:

• Filozofia Infrastructure as Code: korzyści, wyzwania, best practices
• Terraform: deklaratywne zarządzanie infrastrukturą multicloud
• Ansible: automatyzacja konfiguracji i deployment
• GitOps: Git jako źródło prawdy dla infrastruktury
• Pulumi vs Terraform: porównanie nowoczesnych rozwiązań IaC
• Configuration Management: drift detection, compliance
• Immutable Infrastructure vs Configuration Management

Przykłady praktyczne:

• Template Terraform dla klastra Kubernetes
• Ansible playbook dla konfiguracji serwerów aplikacyjnych

Sesja 5: CI/CD i automatyzacja procesów deweloperskich

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie pipeline CI/CD
• Poznanie nowoczesnych narzędzi automatyzacji
• Zrozumienie wzorców deployment

Tematyka:

• Continuous Integration: automated testing, code quality, security scanning
• Continuous Deployment vs Continuous Delivery
• Jenkins vs GitHub Actions vs GitLab CI: porównanie platform
• Pipeline as Code: Jenkinsfile, GitHub Workflows, GitLab CI YAML
• Artifact management: container registries, package repositories
• Feature flags i progressive delivery
• Monitoring i observability w pipeline

Analiza przypadków:

• Design pipeline CI/CD dla aplikacji e-commerce
• Strategies for zero-downtime deployments

Sesja 6: Monitorowanie i obserwabilność systemów rozproszonych

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie różnicy między monitoring a observability
• Poznanie Three Pillars of Observability
• Zrozumienie nowoczesnych narzędzi monitorowania

Tematyka:

• Three Pillars of Observability: metrics, logs, traces
• Prometheus ecosystem: Prometheus, Grafana, AlertManager
• ELK/EFK Stack: Elasticsearch, Logstash/Fluentd, Kibana
• Distributed tracing: Jaeger, Zipkin, OpenTelemetry
• AIOps: machine learning w monitorowaniu
• SRE practices: SLI, SLO, error budgets
• Chaos Engineering: proaktywne testowanie niezawodności

Praktyczne zagadnienia:

• Design monitoring strategy dla systemu e-commerce
• Incident response i postmortem analysis

Sesja 7: Bezpieczeństwo i DevSecOps

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie koncepcji “shift-left security”
• Poznanie narzędzi do automatyzacji bezpieczeństwa
• Zrozumienie compliance w środowiskach chmurowych

Tematyka:

• DevSecOps: integracja bezpieczeństwa w pipeline CI/CD
• Shift-left security: security scanning w development
• Container security: image scanning, runtime protection
• Secrets management: HashiCorp Vault, cloud-native solutions
• Network security: Zero Trust, service mesh security
• Compliance automation: GDPR, SOC2, PCI-DSS
• Threat modeling dla aplikacji rozproszonej

Case studies:

• Implementacja DevSecOps w organizacji finansowej
• Response na incident bezpieczeństwa w środowisku Kubernetes

Sesja 8: Backup i strategie odzyskiwania danych (1,5h)

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie nowoczesnych strategii backup
• Poznanie cloud-native backup solutions
• Zrozumienie disaster recovery planning

Tematyka:

• Backup strategies: 3-2-1 rule w erze chmury
• Cloud-native backup: snapshots, cross-region replication
• Kubernetes backup: Velero, Kasten K10
• Database backup w środowiskach rozproszonych
• Disaster Recovery: RTO, RPO, business continuity
• Backup automation i orchestration
• Testing backup i disaster recovery scenarios

Praktyczne aspekty:

• Design backup strategy dla systemu bankowego
• Disaster recovery plan dla multi-cloud deployment

Sesja 9: Chmura i strategie skalowania systemów

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie wzorców cloud-native architecture
• Poznanie strategii skalowania
• Zrozumienie multi-cloud i hybrid cloud

Tematyka:

• Cloud-native architecture patterns: 12-factor app, microservices
• Auto-scaling: HPA, VPA, cluster autoscaling
• Serverless computing: Functions as a Service, event-driven architecture
• Multi-cloud strategies: vendor lock-in avoidance, disaster recovery
• Edge computing: CDN, edge functions, IoT
• Cost optimization w chmurze
• FinOps: financial operations dla cloud resources

Analiza:

• Migration strategy z on-premise do chmury
• Cost optimization dla startup vs enterprise

Sesja 10: Przyszłość administracji - AI/ML w DevOps i emerging trends

Cele edukacyjne:

• Zrozumienie wpływu AI/ML na operations
• Poznanie emerging technologies
• Przygotowanie na przyszłe wyzwania

Tematyka:

• AIOps: machine learning dla IT operations
• Generative AI w DevOps: code generation, documentation, troubleshooting
• Platform Engineering: internal developer platforms
• Autonomous operations: self-healing systems
• Quantum computing impact na cybersecurity
• Sustainability w IT: green computing, carbon footprint
• WebAssembly: przyszłość konteneryzacji

Podsumowanie i dyskusja:

• Kariera w DevOps/SRE: ścieżki rozwoju
• Certyfikacje i dalsze uczenie się
• Q&A i dyskusja o przyszłości branży

Wymagania wstępne

• Podstawowa znajomość systemów Linux/Unix
• Zrozumienie koncepcji sieci komputerowych
• Podstawowa znajomość programowania (dowolny język)
• Znajomość podstaw architektury systemów rozproszonych

Ocena i wymagania

Przedmiot zaliczony jest kolokwium przeprowadzonym na zajęciach w laboratorium.

Literatura i zasoby

Literatura podstawowa:

1. “The DevOps Handbook” - Gene Kim, Jez Humble, Patrick Debois, John Willis
2. “Site Reliability Engineering” - Google SRE Team
3. “Kubernetes: Up and Running” - Kelsey Hightower, Brendan Burns, Joe Beda
4. “Infrastructure as Code” - Kief Morris

Literatura uzupełniająca:

1. “The Phoenix Project” - Gene Kim, Kevin Behr, George Spafford
2. “Accelerate” - Nicole Forsgren, Jez Humble, Gene Kim
3. “Docker Deep Dive” - Nigel Poulton
4. “Terraform: Up and Running” - Yevgeniy Brikman

Zasoby online:

• Kubernetes Documentation (kubernetes.io)
• Docker Documentation (docs.docker.com)
• AWS/Azure/GCP Documentation
• CNCF Landscape (landscape.cncf.io)
• State of DevOps Reports (puppet.com, google.com)