Vs4.31 4.3 Auswahlalgorithmen (election algorithms) dienen der Wahl eines Koordinators („Gruppenleiters“) einer Gruppe bei „halbverteilten“ Algorithmen.

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1 vs4.31 4.3 Auswahlalgorithmen (election algorithms) dienen der Wahl eines Koordinators („Gruppenleiters“) einer Gruppe bei „halbverteilten“ Algorithmen – die ausgewählte Station hat koordinierende Aufgaben (Beispiel: der Sequencer aus 4.2.3) Nach Ausfall des Koordinators Inbetriebnahme eines neuen Koordinators typischerweise in 3 Phasen: 1. Feststellung des Ausfalls durch andere Station(en) 2. Neuwahl – Einigung auf einen neuen Koordinator 3. Amtsübernahme des Neugewählten (komplexer, falls Zustand der ausgefallenen Station relevant!)

2 vs4.32 4.3.1 Bully-Algorithmus („der Stärkste setzt sich durch“; Garcia-Molina 1982) Vor.:- Stationen linear geordnet (durchnumeriert), nicht ausfallsicher. - Jede Station kann alle ihre Partner adressieren (über Nummer). - Zuverlässiger FIFO Unicast. Ziel:Die jeweils „größte“ betriebsfähige Station fungiert als Koordinator Koordinator-Wechsel somit aus einem der folgenden Anlässe: - Ausfall des aktuellen Koordinators - Betriebsbereitschaft einer zuvor ausgefallenen Station

3 vs4.33 Funktionsweise: 1. Station(en) bemerkt (vermutet) Ausfall des Koordinators und fordert alle Nachfolger zum Wählen auf. 2. Wenn eine funktionsfähige Station die Aufforderung Wählen erhält, quittiert sie dies mit Ja und veranlasst ihrerseits eine Wahl (1.) - wenn nicht bereits geschehen. 3. Nach Wahlaufruf wartet die aufrufende Station auf Quittungen Ja: wenn kein Ja eintrifft (Timeout), erklärt sich die Station selbst zum Koordinator und teilt dies allen Vorgängern mit: Ich sobald ein Ja eintrifft, wartet die Station auf das Wahlergebnis Ich ; wenn keines kommt (Timeout), startet sie die Wahl erneut (1.)

4 vs4.34 4. Wenn eine Station wieder funktionsfähig wird, ruft sie zur Wahl auf (1.) - und verdrängt damit gegebenenfalls einen aktiven Koordinator mit niedrigerer Nummer. Kommunikationsaufwand: Günstigster Fall: n-1 bemerkt Ausfall von n  n-2 Ergebnismeldungen Ich Ungünstigster Fall: 1 bemerkt Ausfall von n  n(n-1)/2 Wahlaufrufe Wählen (n-1)(n-2)/2 Quittungen Ja n-2 Ergebnismeldungen Ich O(n)  K(n)  O(n 2 )

5 vs4.35 4.3.2 Virtueller Ring (LeLann 1977, Chang/Roberts 1979) bestimmt ebenfalls größte Station als Koordinator Vor.: Stationen ringartig angeordnet, d.h. jede Station kann nur ihren Nachfolger im Ring direkt ansprechen (Nachrichten werden über den Ring vermittelt) Stationen sind ausfallsicher (!) Zuverlässiger FIFO Unicast

6 vs4.36 Funktionsweise: 1. Beliebige(r) Initiator(en) x schickt Aufruf Wählen!x an seinen Nachfolger und betrachtet sich von da an als wählend. 2. Empfänger y eines Aufrufs Wählen!x mit x  y leitet diese Nachricht weiter (er kommt als Koordinator nicht in Frage) und betrachtet sich als wählend. a) Ist aber x  y, dann kommt y als Koordinator in Frage: ist y bereits wählend, ist nichts zu tun (weil y oder ein z  y bereits weitergeleitet wurde); ist y nicht wählend, leitet y die Nachricht Wählen!y weiter und betrachtet sich als wählend.

7 vs4.37 b) Ist x=y, dann ist die eigene Nachricht unverändert durch den ganzen Ring gelaufen, d.h. x ist zum Koordinator gewählt, und schickt Ergebnis!x an Nachfolger. 3. Empfänger dieser Nachricht merkt sich x als neuen Koordinator, betrachtet sich nicht mehr als wählend und schickt Nachricht weiter - sofern er nicht selbst der Koordinator ist.

8 vs4.38 Kommunikationsaufwand: Günstigster Fall:Größte Station x startet die Wahl  n Wahlaufrufe Wählen!x (1 Umlauf) n Ergebnismeldungen Ergebnis!x (1 Umlauf) 2n  K(n)  3n-1 Ungünstigster Fall:Nachfolger y der größten Station x startet die Wahl  n-1 Wahlaufrufe (fast 1 Umlauf) n Wahlaufrufe Wählen!x (1 Umlauf) n Ergebnismeldungen Ergebnis!x (1 Umlauf)

9 vs4.39 4.3.3 Virtueller Ring mit Stationsausfällen Vor.: Jede Station kann alle ihre Partner adressieren Für das Wahlverfahren kommt ein fest vereinbarter virtueller Ring zum Einsatz. Jede Station kennt die Konfiguration des Rings. Zuverlässiger FIFO Unicast Prinzip: Nicht funktionsfähige Stationen werden beim Herumschicken des Wahlaufrufs übersprungen. Im umlaufenden Wahlaufruf werden die Nummern der funktionsfähigen Stationen akkumuliert; daraus ergibt sich die aktuelle Konfiguration des Rings und der Koordinator. (Beschreibung des Verfahrens: Tanenbaum/van Steen 5.4.2)