Technische Universität Ilmenau

Data Storage Systems - Interaktive Studienpläne der TU Ilmenau

Die Interaktiven Studienpläne sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Bitte beachten Sie, dass auf dieser Seite keine Aktualisierungen mehr vorgenommen werden. Alle Module und Studienpläne ab der PO-Version 2021 (Bachelor- und Master-Studiengänge) sind ab sofort im Campus-Portal erreichbar.

Modulinformationen zu Modulnummer 201094 - allgemeine Informationen
Modulnummer201094
FakultätFakultät für Informatik und Automatisierung
Fachgebietsnummer2254 (Datenbanken und Informationssysteme)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Kai-Uwe Sattler
SpracheEnglisch
TurnusSommersemester
Vorkenntnisse

An undergraduate-level understanding of maths, programming, data structures & algorithms, operating systems, and distributed systems is assumed.

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

After attending the lecture, the students know the principles, methods, and applications of large, distributed data storage systems. They are able to explain important components and principles of data storage systems, such as storage devices, interfaces & protocols, file systems, storage tiering & caching, and deduplication & compression. The students are able to select and apply software tools and methods to analyze and understand the internal processes of data storage systems regarding their functioning and performance. 
Participating in the lecture enables the students to evaluate and assess methods and components of data storage systems. They are qualified to design complete data storage system architectures and implement parts of the data storage system in software based on concrete usage requirements.
As part of the practical exercises, the students can present own solutions to specific tasks, participate in topic-specific discussions, and develop parts of data storage systems alone or in small groups.

Inhalt

1 Introduction (History of storage, difierent kinds of storage, applications;evolution in terms of capacity, performance, and price)

2 Storage Device Hardware and Firmware (Internal organization of storage hardware (e.g., HDDs, SSD); Disk scheduling; SSD FTL components)

3 Protocols & Interfaces (NVMe; SATA, PCIe)

4 Linux I/O Stack (Filesystems layer (incl. VFS); storage device layer)

5 File Systems (Files, directories, and file access methods; disk layout strategies (e.g., inodes, etc.))

6 Benchmarking & I/O Performance Analysis (fio, filebench, basic terms: througput, latency, IOPS; blktrace)

7 I/O Performance Enhancements (Parallel I/O Programming)

8 Replication & Crash Recovery (Mirroring, RAID, Erasure Coding)

9 Storage Tiering & Caching (Storage Hierarchy; Cache eviction strategies)

10 Data Deduplication (difierences to compression, techniques)

11 Distributed & Parallel File Systems (distributed: AFS & NFS, Google FS as scalable example; parallel: Lustre, GFS/GPFS)

12 Key-Value Stores (LSM (e.g., RocksDB); distributed: Amazon Dynamo)

13 Object Storage Systems & Cloud Storage (openStack Swift; S3; Azure Storage; Facebook f4)

14 Recent trends in storage systems & novel storage hardware (Computational Storage; Zoned Storage; SMR disks; NVM; DNA & glass)

Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

Lecture with presentations and blackboard (for face-to-face courses), flipped classroom (recorded videos and seminar-like discussions of the topics via videoconf for virtual teaching), Moodle

Literatur

This is an incomplete list of various interesting and useful books that will be touched during the course. You need to consult them occasionally.
. Remzi H Arpaci-Dusseau und Andrea C Arpaci-Dusseau, Operating Systems: Three Easy Pieces,
CreateSpace Independent Publishing Platform, 2018.
. Alex Petrov, Database Internals: A deep-dive into how distributed data systems work, O'Reilly, 2019.
. Andrew S Tanenbaum, Modern Operating Systems, Pearson, 2014.
. George Coulouris, Jean Dollimore, Tim Kindberg, Gordon Blair, Distributed Systems: Concepts and
Design, Pearson, 2011

Lehrevaluation
Spezifik Referenzmodul
ModulnameData Storage Systems
Prüfungsnummer2200859
Leistungspunkte5
SWS3 (2 V, 1 Ü, 0 P)
Präsenzstudium (h)33.75
Selbststudium (h)116.25
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Link zum Moodle-Kurs https://moodle.tu-ilmenau.de/course/view.php?id=1028
LehrendeDr. Marcus Paradies
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Master Research in Computer and Systems Engineering 2016
ACHTUNG: wird nicht mehr angeboten!
ModulnameData Storage Systems
Prüfungsnummer2200859
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)116
VerpflichtungWahlmodul
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Link zum Moodle-Kurs https://moodle.tu-ilmenau.de/course/view.php?id=1028
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl