Vs4.21 4.2 Gruppenkommunikation (group communication) Bedeutet:Sendeoperation bezieht sich auf mehrere Adressaten - die Mitglieder einer Prozessgruppe.

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1 vs4.21 4.2 Gruppenkommunikation (group communication) Bedeutet:Sendeoperation bezieht sich auf mehrere Adressaten - die Mitglieder einer Prozessgruppe (process group) Rundruf, Rundsendung, Rundmeldung (multicast; an alle Prozesse: broadcast) (Gegenteil: unicast) Motivation:- Replikation von Code und/oder Daten - Auffinden von Objekten im Netz - Informationsdienste - Konferenzsysteme, Kooperationssysteme (CSCW) -.....

2 vs4.22 Klassifikation in verschiedenen Dimensionen: Adressierung:- benannte Prozeßgruppen: send m to group (mit Operationen zum Betreten/Verlassen einer Gruppe) - ad-hoc-Prozeßgruppen: send m to procset Offenheit:- geschlossene Gruppe: nur Mitglieder können senden - offene Gruppe: jeder kann senden Zuverlässigkeit: - keine Garantie, daß jeder die Nachricht erhält - atomar: Nachricht erreicht alle oder keinen - k-zuverlässig: Nachricht erreicht n ≥ k Teilnehmer Reihenfolge:s.u.

3 vs4.23 Implementierung: Gruppenverwaltung: - zentralisiert - verteilt Nachrichtenübertragung: - mit multicast-fähiger Netz-Hardware - mit speziellen Multicast-Protokollen - per Einzeladressierung

4 vs4.24 4.2.1 Ordnung der Nachrichten In welcher Reihenfolge treffen Rundrufe bei den Empfängern ein?  ungeordnet: keine Anforderung (d.h. nicht notwendig FIFO)  FIFO: mehrere Nachrichten eines Senders kommen in der Reihenfolge ihres Absendens bei allen Empfängern an. (Wie bei Unicast leicht durch Folgenumerierung zu gewährleisten.)  Kausalordnung (causally ordered, virtually synchronous) : FIFO bei allen Nachrichten, die in einer Kausalitätskette gesendet werden.  Totale Ordnung (loosely synchronous) : Nachrichten werden überall in der gleichen Reihenfolge erhalten.

5 vs4.25 Totale Ordnung impliziert Kausalordnung impliziert FIFO impliziert ungeordnet

6 vs4.26 4.2.2 Sicherung der Kausalordnung  Prozess p erhöht in seiner „Vektorzeit“ P vor dem Senden P p um 1 und heftet dann P als Zeitstempel t an die Nachricht an. Vor.: Zuverlässige Nachrichtenübertragung (!)  Eine von p bei q eintreffende Nachricht mit Zeitstempel t wird vom Nachrichtensystem solange zurückgestellt (d.h. nicht abgeliefert), bis gilt: t p = Q p + 1(garantiert FIFO-Ordnung) und  i  p: t i ≤ Q i (garantiert Kausalordnung: alle Nachrichten, die p gesehen hat, hat auch q gesehen)  Beim Abliefern einer Nachricht von p bei q wird Q p um 1 erhöht. (CBCAST im System ISIS, Birman/Joseph 1987, Cornell Univ.)

7 vs4.27 4.2.3 Sicherung der Totalordnung durch künstliche Serialisierung unabhängiger Rundrufe entweder mittels Sequencer, d.i. zusätzliche Station, über die alle Rundrufe vermittelt werden odermittels Prozeßring mit kreisender Marke (vgl. Token Ring in Hardware,  4.2.4), die die Sendeberechtigung gibt Garantiert werden typischerweise zuverlässige totalgeordnete Rundrufe auch bei Nachrichtenverlust, evtl. sogar Stationsausfall

8 vs4.28 Struktur des Sequencer-Protokolls:  p: send m to G veranlaßt Senden von (m,G) an Sequencer s (unzuverlässiger Unicast)  s schickt m an alle Mitglieder von G (unzuverlässiger Multicast)  Die send -Anweisung ist erst dann abgeschlossen, wenn bei der ausführenden Station die Nachricht m von s zurückkommt. Details: - Durchnumerierung der Unicasts und Multicasts - Timeout bei den beteiligten Prozessen - Geschichtspuffer beim Sequencer (Verteiltes Betriebssystem Amoeba, Kaashoek/Tanenbaum 1989)

9 vs4.29 Variante des Protokolls: - p macht Rundruf direkt, auch an s: (p,n,m) - s reagiert mit Rundruf (p,n,OK,i) - erst mit Erhalt dieser Nachricht ist die erste „offiziell“ Aufwand: Original:2 lange Nachrichten, aber nur 1 Multicast Variante:2 Multicasts, aber nur eine Nachricht ist lang Achtung! Diese Verfahren skalieren nicht für große Systeme! Andere Verfahren z.B. für Internet-Multicast.

10 vs4.210 4.2.4 Hardware-unterstützte Rundrufe in Lokalnetzen Ethernet: Kollisionsfreie Übertragung (durch Netzsteuerung nach eventuell wiederholten Versuchen sichergestellt) resultiert in Nachrichtenempfang in allen Stationen (einer Gruppe). Pufferüberlauf wird durch Software verhindert. Streng serielle Behandlung aller Rundrufe garantiert Totalordnung (sogar „perfect synchrony“ statt nur „virtual/loose synchrony“)

11 vs4.211 Token Ring: Senden kann nur wer im Besitz einer Marke ist. Erst wenn die Nachricht wieder beim Sender angekommen ist, wird die Marke weitergereicht, d.h. Serialität der Rundrufe und damit ebenfalls Totalordnung.

12 4.2.5 Gruppenkomunikation mit Java  Multicast Sockets: IP Multicast (ohne explizite Gruppen, 2.4.2  ) Multicast Sockets2.4.2  JGroups: + zuverlässige Gruppenkommunikation, JGroups Ordnung nach Wunsch FIFO, kausal oder total String props="UDP:PING:FD:STABLE:NAKACK:UNICAST:" + "FRAG:FLUSH:GMS:VIEW_ENFORCER:STATE_TRANSFER:QUEUE"; Message send_msg; Object recv_msg; Channel channel = new JChannel(props); channel.connect("MyGroup"); send_msg = new Message(null, null, "Hello world"); channel.send(send_msg); recv_msg = channel.receive(0); System.out.println("Received " + recv_msg); channel.disconnect(); channel.close(); statt Voreinstellung typischerweise "UDP(mcast_addr=...;mcast_port=...)"