Számítási és tárolási felhők alapjai

Basics of Cloud Systems

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Számítási és tárolási felhők alapjai

Basics of Cloud Systems

Tantárgykód

BMEVIIIMA26

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	1	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	kapcsolt	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

Dr. Szeberényi Imre

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: szeberenyi.imre@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Kar

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Tantárgy weboldala

www.iit.bme.hu

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

Előadások:

Felhő alapú rendszerek osztályozása szolgáltatási szint és telepítési modell szerint: NIST definíciók és modellek (IaaS, PaaS, SaaS, privát felhő, publikus felhő, hibrid felhő).
Technológiai háttér röviden: Virtualizációs technikák. Virtualizáció-menedzsment. Virtualizációs API. LAN, SAN, NAS eszközök szerepe és helye. Geo-redundáns adatközpontok, DR stratégiák. Költséghatékonysági megfontolások. Tervezési és termékválasztási szempontok, gyakorlati megoldások.
Elterjedten használt felhő infrastruktúra menedzsment és virtualizációs megoldások elemei (OpenNebula, OpensStack, CIRCLE, vSphere, Hyper-v, Xen, KVM).
Elterjedt SaaS, PaaS és IaaS üzleti szolgáltatások (Amazon, MS Azure, Google AppEngine, Heroku, OpenShift) szintjei és jellemzői. Ismertebb PaaS megoldások bemutatása (AppEngine, AWS Elastik Beanstalk, OpenShift). Programozási (fejlesztői) felületek áttekintése.
Egy mini webalkalmazás kidolgozása és megvalósítása PaaS modellben a fejlesztési lépéseket támogató eszközök használatának és integrációjának demonstrálására.
IaC (Infrastructure as Code) és PaC (Platform as Code) modellek szerepe, helye és szükségessége. Gyakorlati példák.
Tanult modellek összehasonlítása. Megfeleltetés a NIST referencia modellnek.
Elosztott fájlrendszerek (pl. NFS, HDFS, GlusterFS, Ceph) bemutatása. Követelmények és fontosabb tulajdonságok. Esettanulmányok.
Big Data alapfogalmak és legismertebb eszközei (pl. Hadoop, BigQuery, Snowflake). Felhő alapú adattárházak, adattavak és tóházak. Apache Hadoop és kapcsolódó projektjei.
Big Data téma folytatása, kapcsolódó projektekrövid bemutatása (pl: Tez, Pig, Hive, Cassandra, HBase, Chukwa) és rendszerezése.
Üzenetküldő és szinkronizációs eszközök (pl. RabbitMQ, Celery, Zookeper)
Monitorozó, automatizáló és deployment eszközök bemutatása (pl. Grafana, Ansible, Salt).
Számítási felhők használata tudományos számításokban. HPC (High Performance Computing) és HTC (High Throughput Computing) szerepe, kapcsolata. Kapcsolódó eszközök bemutatása: Ütemezők és erőforrás allokátorok (pl. Slurm, SGE, torque)
Összefoglalás

Gyakorlatok:

Konkrét felhőszolgáltatások gyűjtése hallgatói feladatként és közös elemzése a gyakorlaton.
Téma folytatása szeminárium jellegű előadásokkal. A hallgatók felkészülnek az elérhető információk alapján a különböző menedzsment eszközökből. Közösen összehasonlítjuk a főbb tulajdonságokat.
Példa gyakorlati bemutatása. Lehetőségtől függően laborban.
Előző gyakorlaton bemutatott példa további finomítása.
Big data feldolgozási példa (pl. map-reduce algoritmus bemutatása, keresés strukturálatlan adatokban.)
Egy konkrét üzenetküldő és feldolgozó eszköz gyakorlati bemutatása (pl. RabitMQ, Celery)
Egy konkrét HPC feladat bemutatása lehetőség szerint szuperszámítógépen.

A tárgy célkitűzése, hogy hallgatókat megismertesse a felhőalapú informatikai rendszerek, valamint a nagy méretű, nagy teljesítőképességű elosztott rendszerek jellemző technológiáival, a tervezésükkor és üzemeltetésükkor felmerülő problémákkal, valamint azok lehetséges megoldásaival. A tantárgy különös hangsúlyt fektet a nyílt forráskódú elosztott fájlrendszerekre (pl. HDFS, GlusterFS, Ceph), valamint az üzenetküldő, szinkronizációs és feldolgozó eszközökre (pl. RabbitMQ, Celery, Zookeper). A tantárgy rámutat az elosztott rendszerek tervezési, fejlesztési és üzemeltetési problémaira is, ami magába foglalja a monitorozási, automatizálási és deployment eszközöket is (pl. Grafana, Ansible, Salt), melyek használatát a gyakorlatokon igyekszik bemutatni. A tantárgy betekintést ad a kutatási feladatokat támogató számítási felhők témakörébe is, melyek felhasználása egyre általánosabb.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

A tárgy előadásokból és az előadások anyagát illusztráló gyakorlatokból áll.

Tanulástámogató anyagok

Online források

NIST Special Publication 800-145 The NIST Definition of Cloud Computing - September 2011 NIST Special Publication 800-144 Guidelines on Security and Privacy in Public Cloud Computing - December 2011 NIST Special Publication 500-292 NIST Cloud Computing Reference Architecture - September 2011 Thomas Erl, Ricardo Puttini, Zaigham Mahmood: Cloud Computing: Concepts, Technology & Architecture, Prentice Hall, ISBN: 9780133387520, 2013)

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Operációs rendszerek, számítógép hálózatok

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Operációs rendszerek, számítógép hálózatok

Általános szabályok

Követelmények: Szorgalmi időszakban A félév során 1 nagy zárthelyit kell legalább 40%-os eredménnyel teljesíteni. Házi feladatként egy szemináriumi előadást kell elkészíteni és bemutatni a hallgató által választott, tárgyhoz kapcsolódó témából. Az előadás elfogadása a vizsgára bocsátás feltétele. Vizsgaidőszakban A fenti módon aláírást szerző hallgatók írásbeli vizsgát tesznek. A vizsgajegyet az írásbeli vizsga alapján állapítjuk meg a szokásos (40%,55%,70%,85%) értékelési skála szerint. Pótlási lehetőségek: A zárthelyi pótlására pótlási alkalmat biztosítunk. A szemináriumi előadás egyeztettet időpontban történik, ezért az külön nem pótolható.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

IMSc program: - IMSc pontok: -

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.