Karta Przedmiotu
| Politechnika Białostocka | Wydział Informatyki | ||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kierunek studiów | Cyberbezpieczeństwo |
Poziom i forma studiów |
pierwszego stopnia stacjonarne |
||||||||||||||||||||||||
| Grupa przedmiotów / specjalność |
Profil kształcenia | ogólnoakademicki | |||||||||||||||||||||||||
| Nazwa przedmiotu | Wirtualizacja i konteneryzacja | Kod przedmiotu | CYB1WIK | ||||||||||||||||||||||||
| Rodzaj zajęć | obowiązkowy | ||||||||||||||||||||||||||
| Formy zajęć i liczba godzin | W | Ć | L | P | Ps | T | S | Semestr | 3 | ||||||||||||||||||
| 30 | 30 | Punkty ECTS | 4 | ||||||||||||||||||||||||
| Program obowiązuje od | 2026/2027 | ||||||||||||||||||||||||||
| Przedmioty wprowadzające | Administracja systemami Linux II (CYB1LIN2), | ||||||||||||||||||||||||||
| Cele przedmiotu |
Przekazanie kompleksowej wiedzy o technologiach wirtualizacji i konteneryzacji oraz ich roli w nowoczesnej infrastrukturze IT, w tym w kontekście efektywnego i zrównoważonego wykorzystania zasobów obliczeniowych. Rozwój praktycznych umiejętności projektowania, wdrażania i zarządzania środowiskami zwirtualizowanymi i kontenerowymi, z uwzględnieniem optymalizacji wykorzystania zasobów, skalowalności oraz niezawodności systemów. Kształtowanie kompetencji w zakresie optymalizacji zasobów IT, automatyzacji infrastruktury oraz podejmowania decyzji projektowych zgodnych z zasadami zrównoważonego rozwoju, obejmującymi efektywność energetyczną, ograniczanie nadmiarowości zasobów oraz racjonalne zarządzanie infrastrukturą. Odniesienia do frameworka edukacyjnego mikrokompetencji SFIA: Wirtualizacja VIRT – poziom 3 Integracja i budowa systemów SINT – poziom 3 Instalacja/wycofywanie systemów z eksploatacji HSIN – poziom 2 Zarządzanie konfiguracją CFMG – poziom 3 Zarządzanie wydaniami RELM – poziom 2 Projektowanie infrastruktury DESN – poziom 2 |
||||||||||||||||||||||||||
| Ramowe treści programowe | Podstawy wirtualizacji systemów komputerowych oraz zarządzania zasobami w środowiskach zwirtualizowanych, w tym hiperwizory oraz wirtualizacja sieci i pamięci, z uwzględnieniem efektywnego wykorzystania zasobów sprzętowych i ograniczania nadmiarowości infrastruktury. Wprowadzenie do konteneryzacji, architektura kontenerów oraz środowiska ich uruchamiania, w kontekście lekkich i skalowalnych modeli wdrażania aplikacji. Tworzenie i zarządzanie obrazami kontenerowymi oraz wykorzystanie rejestrów obrazów. Uruchamianie i zarządzanie kontenerami, w tym sieci i zasoby trwałe, z uwzględnieniem optymalizacji zużycia zasobów oraz efektywnego zarządzania środowiskiem wykonawczym. Podstawy orkiestracji kontenerów, w tym zarządzanie aplikacjami kontenerowymi oraz ich cyklem życia, automatyczne skalowanie i zarządzanie dostępnością systemów w sposób efektywny zasobowo. Podstawowe zagadnienia bezpieczeństwa w środowiskach kontenerowych oraz monitorowania i zarządzania ich działaniem, z uwzględnieniem kompromisów między poziomem izolacji, wydajnością oraz wykorzystaniem zasobów infrastruktury. | ||||||||||||||||||||||||||
| Inne informacje o przedmiocie | treści przedmiotu odwołują się do zasad zrównoważonego rozwoju | ||||||||||||||||||||||||||
| przedmiot ma związek z prowadzoną na Uczelni działalnością naukową | |||||||||||||||||||||||||||
| przedmiot kształtuje umiejętności praktyczne | |||||||||||||||||||||||||||
| Wyliczenie: | Nakład pracy studenta związany z: | Godzin ogółem |
W tym kontaktowych |
W tym praktycznych |
|||||||||||||||||||||||
| udziałem w wykładach | 30 | 30 | |||||||||||||||||||||||||
| udziałem w innych formach zajęć | 30 | 30 | 30 | ||||||||||||||||||||||||
| przygotowywaniem sprawozdań, wykonaniem projektu | 25 | 25 | |||||||||||||||||||||||||
| przygotowaniem do zaliczenia wykładu | 15 | ||||||||||||||||||||||||||
| Razem godzin: | 100 | 60 | 55 | ||||||||||||||||||||||||
| Razem punktów ECTS: | 4 | 2.4 | 2.2 | ||||||||||||||||||||||||
| Zakładane kierunkowe efekty uczenia się | Wiedza | Umiejętności | Kompetencje społeczne |
||||||||||||||||||||||||
| CYB1_W02 | CYB1_U04 | ||||||||||||||||||||||||||
| CYB1_W04 | CYB1_U05 | ||||||||||||||||||||||||||
| CYB1_W09 | CYB1_U18 | ||||||||||||||||||||||||||
| CYB1_W16 | CYB1_U20 | ||||||||||||||||||||||||||
| CYB1_W17 | |||||||||||||||||||||||||||
| Cele i treści ramowe sformułował(a) | dr hab. inż. Ireneusz Mrozek | Data: | 08/04/2026 | ||||||||||||||||||||||||
| Realizacja w roku akademickim | 2027/2028 | ||||||||||||||||||||||||||
| Treści programowe | |||||||||||||||||||||||||||
| Wykład | |||||||||||||||||||||||||||
| 1. | Wprowadzenie do wirtualizacji - historia, koncepcje, typy wirtualizacji oraz ich zastosowania, w tym rola wirtualizacji w konsolidacji infrastruktury i efektywnym wykorzystaniu zasobów | ||||||||||||||||||||||||||
| 2. | Hiperwizory typu 1 i 2 - architektura, charakterystyka i porównanie rozwiązań, z uwzględnieniem wpływu na wydajność i wykorzystanie zasobów sprzętowych | ||||||||||||||||||||||||||
| 3. | Wirtualizacja desktopów (VDI) oraz zdalny dostęp do środowisk, z uwzględnieniem centralizacji zasobów i optymalizacji infrastruktury | ||||||||||||||||||||||||||
| 4. | Wirtualizacja zasobów (SDN, SDS, NFV) i ich zastosowania, w kontekście elastycznego i efektywnego zarządzania infrastrukturą IT | ||||||||||||||||||||||||||
| 5. | Wprowadzenie do konteneryzacji - koncepcje, różnice względem wirtualizacji, standardy OCI, w kontekście lekkich i zasobooszczędnych modeli wdrażania aplikacji | ||||||||||||||||||||||||||
| 6. | Architektura kontenerów i środowiska uruchomieniowe (Podman, Docker), z uwzględnieniem izolacji oraz efektywności wykorzystania zasobów | ||||||||||||||||||||||||||
| 7. | Obrazy kontenerowe i ich budowanie (Containerfile/Dockerfile), z uwzględnieniem optymalizacji rozmiaru obrazów i ograniczania nadmiarowości | ||||||||||||||||||||||||||
| 8. | Rejestry obrazów (registry) i zarządzanie obrazami, w tym zarządzanie cyklem życia obrazów i eliminacja nieużywanych zasobów | ||||||||||||||||||||||||||
| 9. | Uruchamianie i zarządzanie kontenerami (sieci, wolumeny, lifecycle), z uwzględnieniem optymalizacji wykorzystania zasobów środowiska wykonawczego | ||||||||||||||||||||||||||
| 10. | Wprowadzenie do Kubernetes - architektura i komponenty, jako platformy umożliwiającej skalowalne i efektywne zarządzanie zasobami | ||||||||||||||||||||||||||
| 11. | Obiekty Kubernetes (Pod, Deployment, Service, ConfigMap, Volume), w kontekście zarządzania aplikacjami i ich zapotrzebowaniem na zasoby | ||||||||||||||||||||||||||
| 12. | Orkiestracja kontenerów i zarządzanie aplikacjami, w tym automatyczne skalowanie i równoważenie obciążenia jako mechanizmy optymalizacji wykorzystania infrastruktury | ||||||||||||||||||||||||||
| 13. | Podstawy bezpieczeństwa w środowiskach kontenerowych, z uwzględnieniem kompromisów między poziomem izolacji, wydajnością i wykorzystaniem zasobów | ||||||||||||||||||||||||||
| 14. | Monitorowanie i podstawy zarządzania środowiskiem kontenerowym, w tym analiza wykorzystania zasobów i optymalizacja działania systemu | ||||||||||||||||||||||||||
| 15. | Zaliczenie wykładu | ||||||||||||||||||||||||||
| Pracownia specjalistyczna | |||||||||||||||||||||||||||
| 1. | Instalacja i konfiguracja hiperwizorów - tworzenie maszyn wirtualnych, zarządzanie cyklem życia VM, migracja | ||||||||||||||||||||||||||
| 2. | Zarządzanie pamięcią, CPU i siecią w środowiskach zwirtualizowanych - optymalizacja zasobów, overprovisioning i jego konsekwencje | ||||||||||||||||||||||||||
| 3. | Projektowanie i wdrażanie sieci wirtualnych - implementacja VLAN, virtual switches, routing | ||||||||||||||||||||||||||
| 4. | Podstawy Docker - instalacja, zarządzanie kontenerami i obrazami, budowanie własnych obrazów, Docker Compose | ||||||||||||||||||||||||||
| 5. | Zaawansowane zagadnienia Docker - sieci kontenerowe, wolumeny, bezpieczeństwo, optymalizacja obrazów i ograniczanie ich rozmiaru | ||||||||||||||||||||||||||
| 6. | Wprowadzenie do Kubernetes - instalacja minikube/k3s, podstawowe obiekty (Pod, Deployment, Service) | ||||||||||||||||||||||||||
| 7. | Zaawansowana konfiguracja Kubernetes - ConfigMaps, Secrets, persistent storage, Ingress, Helm | ||||||||||||||||||||||||||
| 8. | Strategie wdrażania aplikacji w Kubernetes - rolling updates, blue-green deployment, canary releases, z uwzględnieniem efektywnego wykorzystania zasobów | ||||||||||||||||||||||||||
| 9. | Monitoring i logging w środowiskach kontenerowych - Prometheus, Grafana, ELK stack, analiza wykorzystania zasobów i identyfikacja nadmiarowości | ||||||||||||||||||||||||||
| 10. | Projekt zespołowy – projekt środowiska zwirtualizowanego lub kontenerowego z uwzględnieniem efektywnego wykorzystania zasobów | ||||||||||||||||||||||||||
| 11. | Projekt zespołowy | ||||||||||||||||||||||||||
| 12. | Projekt zespołowy | ||||||||||||||||||||||||||
| 13. | Projekt zespołowy | ||||||||||||||||||||||||||
| 14. | Prezentacje projektów zespołowych – ocena przyjętych rozwiązań pod kątem wykorzystania zasobów i skalowalności | ||||||||||||||||||||||||||
| 15. | Prezentacje projektów zespołowych, wystawienie ocen | ||||||||||||||||||||||||||
| Metody dydaktyczne (realizacja stacjonarna) |
|||||||||||||||||||||||||||
| W | wykład problemowy; wykład informacyjny | ||||||||||||||||||||||||||
| Ps | programowanie z użyciem komputera, metoda projektu, analiza przypadków | ||||||||||||||||||||||||||
| Metody dydaktyczne (realizacja zdalna) |
|||||||||||||||||||||||||||
| W | wykład problemowy; wykład informacyjny | ||||||||||||||||||||||||||
| - | |||||||||||||||||||||||||||
| Forma zaliczenia | |||||||||||||||||||||||||||
| W | zaliczenie pisemne | ||||||||||||||||||||||||||
| Ps | ocena sprawozdań z wykonanych zadań, ocena projektów | ||||||||||||||||||||||||||
| Warunki zaliczenia | |||||||||||||||||||||||||||
| W | Uzyskanie min. 30% punktów z każdego efektu uczenia się z zakresu wiedzy, a po spełnieniu tego warunku ostateczna ocena wynika z sumy uzyskanych punktów. Kryteria oceny: [ 0 – 50]% punktów – 2.0 (50 – 60]% punktów – 3.0 (60 – 70]% punktów – 3.5 (70 – 80]% punktów – 4.0 (80 – 90]% punktów – 4.5 (90 – 100]% punktów – 5.0 |
||||||||||||||||||||||||||
| Ps | Uzyskanie min. 30% punktów z każdego efektu uczenia się z zakresu umiejętności, a po spełnieniu tego warunku ostateczna ocena wynika z sumy uzyskanych punktów. Kryteria oceny: [ 0 – 50]% punktów – 2.0 (50 – 60]% punktów – 3.0 (60 – 70]% punktów – 3.5 (70 – 80]% punktów – 4.0 (80 – 90]% punktów – 4.5 (90 – 100]% punktów – 5.0 |
||||||||||||||||||||||||||
| Symbol efektu | Zakładane efekty uczenia się | Odniesienie do efektów uczenia się zdefiniowanych dla kierunku studiów | |||||||||||||||||||||||||
| Wiedza | Umiejętności | Kompetencje społeczne |
|||||||||||||||||||||||||
| Wiedza: student zna i rozumie | |||||||||||||||||||||||||||
| E1 | koncepcje oraz typy wirtualizacji | ||||||||||||||||||||||||||
| E2 | zasady zarządzania platformami do wirtualizacji, w tym zasady zrównoważonego rozwoju | ||||||||||||||||||||||||||
| Umiejętności: student potrafi | |||||||||||||||||||||||||||
| E3 | projektować i wdrażać zwirtualizowane infrastruktury, optymalizując wykorzystanie zasobów | ||||||||||||||||||||||||||
| E4 | konteneryzować aplikacje i wdrażać je w wybranym środowisku | ||||||||||||||||||||||||||
| Symbol efektu | Sposób weryfikacji efektu uczenia się | Forma zajęć na której zachodzi weryfikacja | |||||||||||||||||||||||||
| E1 | zaliczenie pisemne | W | |||||||||||||||||||||||||
| E2 | zaliczenie pisemne | W | |||||||||||||||||||||||||
| E3 | ocena sprawozdań z wykonanych zadań, ocena projektu | Ps | |||||||||||||||||||||||||
| E4 | ocena sprawozdań z wykonanych zadań, ocena projektu | Ps | |||||||||||||||||||||||||
| Literatura podstawowa | |||||||||||||||||||||||||||
| 1. | Kubernetes, https://kubernetes.io/docs/home | ||||||||||||||||||||||||||
| 2. | Docker, https://docs.docker.com | ||||||||||||||||||||||||||
| 3. | Grafana, https://grafana.com/docs | ||||||||||||||||||||||||||
| 4. | Materiały do kursu Red Hat OpenShift Development I: Introduction to Containers with Podman (udostępniane studentom w formie elektronicznej) | ||||||||||||||||||||||||||
| Literatura uzupełniająca | |||||||||||||||||||||||||||
| 1. | Podręcznik systemowy GNU Linux | ||||||||||||||||||||||||||
| 2. | Kali Linux documentation - https://www.kali.org/docs | ||||||||||||||||||||||||||
| Koordynator przedmiotu: | dr hab. inż. Ireneusz Mrozek | Data: | 08/04/2026 | ||||||||||||||||||||||||