Cours de système distribué

Leçon 1 • Limites théoriques : CAP et au-delà

Présente le théorème CAP, PACELC et les résultats d'impossibilité. Les étudiants utilisent ces cadres pour justifier leurs choix architecturaux.

Leçon 2 • Modèles de système et hypothèses

Introduit les modèles synchrone, asynchrone et partiellement synchrone. Les étudiants appliquent le modèle correct lorsqu'ils raisonnent sur la correction d'un algorithme.

Leçon 3 • Qu'est-ce qu'un système distribué

Définit les systèmes distribués par leurs propriétés structurelles et comportementales. Établit le vocabulaire utilisé tout au long du cours.

Leçon 4 • Défis fondamentaux et modes de défaillance

Examine les défaillances partielles, le manque de fiabilité du réseau et les problèmes de temporisation. Cadre chaque décision de conception ultérieure autour de ces contraintes.

Leçon 1 • Découverte de services et répartition de charge

Explique comment les nœuds se localisent mutuellement et répartissent la charge. Les étudiants configurent des stratégies de découverte et de répartition pour des clusters dynamiques.

Leçon 2 • Passage de messages et files d'attente

Couvre les modèles de messagerie point à point et publication-abonnement. Relie les modèles de messagerie aux objectifs de découplage et de résilience.

Leçon 3 • Fondamentaux de la pile réseau

Passe en revue TCP, UDP et les couches pertinentes pour les systèmes distribués. Fournit les fondations de la couche transport pour les protocoles de niveau supérieur.

Leçon 4 • Appels de procédure distante

Explique la sémantique RPC, les souches et la sérialisation. Les étudiants mettent en œuvre et déboguent des services basés sur RPC avec une gestion correcte des défaillances.

Leçon 1 • Horloges logiques hybrides

Combine le temps physique et logique pour atteindre la causalité avec un décalage borné. Les étudiants sélectionnent le schéma d'horloge approprié pour les applications sensibles à la latence.

Leçon 2 • Horloges physiques et leurs limites

Examine la dérive d'horloge, NTP et la synchronisation GPS. Motive les horloges logiques en montrant que les horloges physiques ne peuvent pas fournir un ordre global.

Leçon 3 • Instantanés cohérents

Présente l'algorithme de Chandy-Lamport pour capturer l'état global. Les étudiants appliquent les instantanés au débogage, au checkpointing et à la détection d'interblocages.

Leçon 4 • Horloges logiques

Introduit les estampilles de Lamport et leur relation « arrive avant ». Les étudiants utilisent les horloges logiques pour ordonner les événements sans temps physique.

Leçon 1 • Détection et résolution de conflits

Aborde les réplicas divergents et les stratégies de fusion des écritures concurrentes. Les étudiants mettent en œuvre le dernier écrit gagnant, les CRDT et la résolution au niveau applicatif.

Leçon 2 • Spectre des modèles de cohérence

Définit la linéarisabilité, la cohérence séquentielle, la cohérence causale et la cohérence éventuelle. Les étudiants font correspondre les besoins de l'application au modèle approprié.

Leçon 3 • Réplication par quorum

Explique les quorums de lecture et d'écriture et leurs implications en matière de cohérence. Les étudiants calculent les tailles de quorum pour la durabilité et la disponibilité souhaitées.

Leçon 4 • Objectifs et stratégies de réplication

Examine pourquoi la réplication est utilisée et les principales approches. Cadre le compromis cohérence-performance central à ce chapitre.

Leçon 1 • Verrouillage distribué et coordination

Applique le consensus pour mettre en œuvre des verrous distribués, des barrières et des services d'élection de leader. Les étudiants évitent les pièges courants comme les courses d'expiration de verrou.

Leçon 2 • Consensus tolérant les pannes byzantines

Étend le consensus pour tolérer des défaillances malveillantes ou arbitraires. Les étudiants évaluent quand les protocoles BFT sont nécessaires et leur coût.

Leçon 3 • Algorithme Paxos

Parcourt en détail les phases du Paxos à décret unique et du multi-Paxos. Les étudiants tracent les flux de messages et identifient les chemins de reprise après défaillance.

Leçon 4 • Algorithme de consensus Raft

Présente Raft comme une alternative compréhensible à Paxos. Les étudiants mettent en œuvre la réplication de journal, l'élection de leader et les changements de membres.

Leçon 1 • Partitionnement et sharding

Couvre les stratégies de partitionnement par plage, par hachage et par répertoire. Les étudiants conçoivent des schémas de partition qui équilibrent la charge et minimisent les requêtes inter-shards.

Leçon 2 • Fonctionnement interne du moteur de stockage

Examine les arbres LSM, les arbres B et les journaux d'écriture anticipée. Les étudiants prédisent les caractéristiques de performance et ajustent les moteurs de stockage en conséquence.

Leçon 3 • Transactions distribuées

Explique la validation à deux phases, la validation à trois phases et leurs modes de défaillance. Les étudiants mettent en œuvre des opérations atomiques inter-partitions avec annulation correcte.

Leçon 4 • Modèles de stockage NoSQL

Examine les modèles de stockage clé-valeur, document, famille de colonnes et graphe. Les étudiants font correspondre les modèles de données aux modèles de requêtes et aux exigences de cohérence.

Leçon 1 • Modèles Bulkhead et d'isolation

Isole les défaillances à l'aide de pools de threads, de limites de processus et de quotas de ressources. Les étudiants empêchent les défaillances en cascade en limitant le rayon d'explosion.

Leçon 2 • Chaos Engineering et tests de résilience

Introduit l'injection de pannes contrôlée pour valider les hypothèses de résilience. Les étudiants conçoivent des expériences qui exposent des modes de défaillance cachés avant la production.

Leçon 3 • Détection de défaillance

Couvre les battements de cœur, les détecteurs phi-accrual et la détection par gossip. Les étudiants ajustent les détecteurs pour équilibrer les faux positifs et la latence de détection.

Leçon 4 • Stratégies de redondance et de réplication

Applique les modèles de redondance actif-actif, actif-passif et N+1. Les étudiants calculent la redondance requise pour les niveaux de disponibilité cibles.

Leçon 1 • Réponse aux incidents et post-mortems

Établit les pratiques d'astreinte, les runbooks et les post-mortems sans blâme. Les étudiants produisent des post-mortems exploitables qui empêchent la récurrence.

Leçon 2 • Planification de capacité et tests de charge

Prévoit les besoins en ressources et valide la marge de manœuvre via des tests de charge. Les étudiants construisent des modèles de capacité et interprètent les résultats des tests de charge.

Leçon 3 • Passage à l'échelle horizontal et vertical

Compare les stratégies de passage à l'échelle et identifie les goulots d'étranglement qui limitent chacune. Les étudiants conçoivent des services sans état et des couches de données qui évoluent indépendamment.

Leçon 4 • Déploiement et mises à jour progressives

Couvre les stratégies de déploiement blue-green, canary et progressif. Les étudiants exécutent des déploiements sans interruption de service et restaurent en toute sécurité en cas d'échec.