16
TU Braunschweig Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund Verteilte Systeme Prof. Dr. Stefan Fischer Kapitel 11: Konsistenz, Replikation und Fehlertoleranz Prof. Dr. Stefan Fischer IBR, TU Braunschweig Verteilte Systeme Kapitel 11: Replikation u. Fehlertoleranz 11-2 Überblick • Motivation: warum Replikation? warum ein Konsistenzproblem? • Konsistenzmodelle Verteilungs- und Konsistenzprotokolle • Fehlertoleranz Prof. Dr. Stefan Fischer IBR, TU Braunschweig Verteilte Systeme Kapitel 11: Replikation u. Fehlertoleranz 11-3 Sinn der Replikation Replikation bedeutet das Halten einer oder mehrerer Kopien eines Datums Ein Prozess, der auf dieses Datum zugreifen will, kann auf jede beliebige Replika zugreifen. Im Idealfall erhält er immer das gleiche Ergebnis. Was also erreicht werden muss, ist die Konsistenz der Kopien – wobei unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Anforderungen an die Striktheit der Konsistenz haben. Prof. Dr. Stefan Fischer IBR, TU Braunschweig Verteilte Systeme Kapitel 11: Replikation u. Fehlertoleranz 11-4 Ziele der Replikation Zwei große Ziele Steigerung der Verlässlichkeit eines Dienstes bzw. der Verfügbarkeit eines Datums Wenn ein Replikat nicht mehr verfügbar ist, können andere verwendet werden. Besserer Schutz gegen zerstörte/gefälschte Daten: gleichzeitiger Zugriff auf mehrere Replikate, das Ergebnis der Mehrheit wird verwendet Steigerung der Leistungsfähigkeit des Zugriffs auf ein Datum Bei großen Systemen: Verteilung der Replikate in verschiedene Netzregionen oder einfache Vervielfachung der Server an einem Ort

Konsistenzmodelle • Verteilungs- und Konsistenzprotokolle ... · TU Braunschweig Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund Verteilte Systeme Prof. Dr. Stefan Fischer Kapitel

  • Upload
    dangthu

  • View
    216

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

TU

Bra

unsc

hwei

gIn

stitu

t für

Bet

riebs

syst

eme

und

Rec

hner

verb

und

Ver

teilt

e S

yste

me

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

er

Kap

itel

11:

K

on

sist

enz,

Rep

likat

ion

un

d

Feh

lert

ole

ran

z

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

Übe

rblic

k

•M

otiv

atio

n:

–w

arum

Rep

likat

ion?

–w

arum

ein

Kon

sist

enzp

robl

em?

•K

onsi

sten

zmod

elle

•V

erte

ilung

s-un

d K

onsi

sten

zpro

toko

lle•

Feh

lert

oler

anz

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

Sin

n de

r R

eplik

atio

n

•R

eplik

atio

nbe

deut

et d

as H

alte

n ei

ner

oder

meh

rere

r K

opie

n ei

nes

Dat

ums

•E

in P

roze

ss, d

er a

uf d

iese

s D

atum

zug

reife

n w

ill,

kann

auf

jede

bel

iebi

ge R

eplik

azu

grei

fen.

Im Id

ealfa

ll er

hält

er im

mer

das

gle

iche

Erg

ebni

s.•

Was

als

o er

reic

ht w

erde

n m

uss,

ist d

ie K

onsi

sten

zde

r K

opie

n –

wob

ei u

nter

schi

edlic

he A

nwen

dung

en

unte

rsch

iedl

iche

Anf

orde

rung

en a

n di

e S

trik

thei

tder

K

onsi

sten

z ha

ben.

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

Zie

le d

er R

eplik

atio

n

•Z

wei

gro

ße

Zie

le–

Ste

iger

ung

der

Ver

läss

lichk

eit e

ines

Die

nste

s bz

w.

der

Ver

fügb

arke

it ei

nes

Dat

ums

•W

enn

ein

Rep

likat

nich

t meh

r ve

rfüg

bar

ist,

könn

en

ande

re v

erw

ende

t wer

den.

•B

esse

rer

Sch

utz

gege

n ze

rstö

rte/

gefä

lsch

te D

aten

: gl

eich

zeiti

ger

Zug

riff a

uf m

ehre

re R

eplik

ate,

das

E

rgeb

nis

der

Meh

rhei

t wird

ver

wen

det

–S

teig

erun

g de

r Le

istu

ngsf

ähig

keit

des

Zug

riffs

auf

ei

n D

atum

•B

ei g

roß

en S

yste

men

: Ver

teilu

ng d

er R

eplik

ate

in

vers

chie

dene

Net

zreg

ione

n od

er e

infa

che

Ver

viel

fach

ung

der

Ser

ver

an e

inem

Ort

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

Das

gro

ße

Pro

blem

•D

ie v

ersc

hied

enen

Kop

ien

müs

sen

kons

iste

nt

geha

lten

wer

den.

•D

as is

t ins

beso

nder

e ei

n P

robl

em–

Wen

n es

vie

le K

opie

n gi

bt–

Wen

n di

e K

opie

n w

eit v

erst

reut

sin

d.

•E

s gi

bt e

ine

Rei

he v

on L

ösun

gen

zur

abso

lute

n K

onsi

sten

zhal

tung

in n

icht

-ver

teilt

en S

yste

men

, die

je

doch

die

Lei

stun

g de

s G

esam

tsys

tem

s ne

gativ

be

einf

luss

en.

•D

ilem

ma:

wir

wol

len

bess

ere

Ska

lierb

arke

it un

d da

mit

bess

ere

Leis

tung

err

eich

en, a

ber

die

dazu

no

twen

dige

n M

echa

nism

en v

ersc

hlec

hter

n di

e P

erfo

rman

ce.

•E

inzi

ge L

ösun

g: k

eine

str

ikte

Kon

sist

enz

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-6

Anw

endu

ngsb

eisp

iel:

New

s

•A

nsic

ht1:

•A

nsic

ht2:

•P

robl

eme:

Nac

hric

hten

tauc

hen

in u

nter

schi

edlic

her

Rei

henf

olge

auf

.–

Sie

kom

men

übe

rhau

pt n

icht

an.

•F

ür N

ews

ist d

as O

K, a

ber

ande

re A

nwen

dung

en?

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-7

Sys

tem

-Mod

ell

•D

aten

im S

yste

m=

Sam

mlu

ng v

on O

bjek

ten

(Dat

ei,

Java

-Obj

ekt,

etc.

)•

Jede

s lo

gisc

he O

bjek

t wird

dur

ch e

ine

Rei

he

phys

isch

er O

bjek

te r

ealis

iert

, den

Rep

likat

en.

•D

ie R

eplik

ate

müs

sen

nich

t zu

jede

r Z

eit a

bsol

ut

iden

tisch

sei

n –

sie

könn

en e

s ta

tsäc

hlic

h au

ch n

icht

se

in.

•D

ie R

eplik

atio

ns-I

ntel

ligen

zka

nn in

den

Obj

ekte

n pl

atzi

ert s

ein

oder

auß

erha

lb (

in e

iner

Mid

dlew

are)

.–

Vor

teil

der

letz

tere

n M

etho

de: A

nwen

dung

spro

gram

mie

rer

ist f

rei v

on Ü

berle

gung

en z

ur R

eplik

atio

n

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-8

Mod

ell e

ines

ver

teilt

en D

aten

spei

cher

s

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-9

Rep

lika-

Man

agem

ent

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

0

Kon

sist

enzm

odel

le

•K

onsi

sten

zmod

ell:

–Im

Prin

zip

ein

Ver

trag

zw

isch

en e

inem

Dat

ensp

eich

er u

nd

den

dara

uf z

ugre

ifend

en P

roze

ssen

–„W

enn

sich

die

Pro

zess

e an

gew

isse

Reg

eln

halte

n, a

rbei

tet

der

Dat

ensp

eich

er k

orre

kt.“

–E

rwar

tung

: der

Pro

zess

, der

ein

Rea

dau

sfüh

rt, e

rwar

tet a

ls

Erg

ebni

s de

n W

ert d

es le

tzte

n W

rite

–F

rage

: was

ist d

as le

tzte

Writ

ein

Abw

esen

heit

eine

r gl

obal

en U

hr?

–Lö

sung

: ver

schi

eden

e K

onsi

sten

zmod

elle

(ni

cht n

ur s

trik

t)

•D

aten

-zen

trie

rte

Kon

sist

enzm

odel

le: S

icht

des

D

aten

spei

cher

s•

Clie

nt-z

entr

iert

e K

onsi

sten

zmod

elle

: Sic

ht d

es C

lient

, w

enig

er s

tark

e A

nnah

men

, ins

beso

nder

e ke

ine

glei

chze

itige

n U

pdat

es

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

1

Str

ikte

Kon

sist

enz

•D

aten

-zen

trie

rt•

Kon

sequ

ente

stes

Kon

sist

enzm

odel

l•

Mod

ell:

„Jed

es R

ead

liefe

rt a

ls E

rgeb

nis

den

Wer

t der

le

tzte

n W

rite-

Ope

ratio

n.“

•N

otw

endi

g da

zu: a

bsol

ute

glob

ale

Zei

t•

Unm

öglic

h in

ein

em v

erte

ilten

Sys

tem

, dah

er n

icht

im

plem

entie

rbar

•(a

) ko

rrek

t

(b

) in

korr

ekt

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

2

Seq

uent

ielle

Kon

sist

enz

•E

twas

sch

wäc

here

s M

odel

l, ab

er im

plem

entie

rbar

.•

Aus

sage

: Wen

n m

ehre

re n

eben

läuf

ige

Pro

zess

e au

f D

aten

zug

reife

n, d

ann

ist j

ede

gülti

ge K

ombi

natio

n vo

n R

ead-

und

Writ

e-O

pera

tione

nak

zept

abel

, so

lang

e al

le P

roze

sse

dies

elbe

Fol

ge s

ehen

.•

Zei

t spi

elt k

eine

Rol

le

•B

eisp

iel:

(a)

ist k

orre

kt, (

b) n

icht

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

3

Line

aris

ierb

arke

it

•Li

egt i

n de

r S

trik

thei

tzw

isch

en s

trik

ter

und

sequ

entie

ller

Kon

sist

enz

•Id

ee: v

erw

ende

ein

e M

enge

syn

chro

nisi

erte

r U

hren

, auf

der

en B

asis

Zei

tste

mpe

l für

die

O

pera

tione

n ve

rgeb

en w

erde

n•

Ver

glic

hen

mit

sequ

entie

ller

Kon

sist

enz

ist

die

Ord

nung

dan

n ni

cht b

elie

big,

son

dern

auf

de

r B

asis

die

ser

Zei

tste

mpe

l•

Kom

plex

e Im

plem

entie

rung

, wird

ha

upts

ächl

ich

eing

eset

zt z

ur fo

rmal

en

Ver

ifika

tion

nebe

nläu

figer

Alg

orith

men

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

4

Kau

sale

Kon

sist

enz

•S

chw

äche

res

Mod

ell a

ls d

ie s

eque

ntie

lle K

onsi

sten

z•

Ver

glei

chba

r m

it La

mpo

rts

„hap

pene

d-be

fore

“-R

elat

ion

•R

egel

: Writ

e-O

pera

tione

n, d

ie p

oten

tiell

in e

inem

ka

usal

en V

erhä

ltnis

ste

hen,

müs

sen

bei a

llen

Pro

zess

en in

der

selb

en R

eihe

nfol

ge g

eseh

en

wer

den.

Für

nic

ht in

die

ser

Bez

iehu

ng s

tehe

nde

Ope

ratio

nen

ist d

ie R

eihe

nfol

ge g

leic

hgül

tig. Kau

sal k

onsi

sten

t, ab

er n

icht

seq

uent

iell

oder

str

ikt

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

5

Ver

glei

ch d

er M

odel

le

All

proc

esse

s se

e w

rites

from

eac

h ot

her

in th

e or

der

they

wer

e us

ed.

Writ

es fr

om d

iffer

ent p

roce

sses

m

ay n

ot a

lway

s be

see

n in

that

ord

erF

IFO

All

proc

esse

s se

e ca

usal

ly-r

elat

ed s

hare

d ac

cess

es in

the

sam

e or

der.

Cau

sal

All

proc

esse

s se

e al

l sha

red

acce

sses

in th

e sa

me

orde

r. A

cces

ses

are

not o

rder

ed in

tim

eS

eque

ntia

l

All

proc

esse

s m

ust s

ee a

ll sh

ared

acc

esse

s in

the

sam

e or

der.

Acc

esse

s ar

e fu

rthe

rmor

e or

dere

d ac

cord

ing

to a

(no

nuni

que)

glo

bal t

imes

tam

pLi

near

izab

ility

Abs

olut

e tim

e or

derin

g of

all

shar

ed a

cces

ses

mat

ters

.S

tric

t

Des

crip

tio

nC

on

sist

ency

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

6

Eve

ntua

lCon

sist

ency

•Id

ee: ü

ber

lang

e Z

eits

pann

en k

eine

Upd

ates

, da

nn w

erde

n im

Lau

fe d

er Z

eit a

lle R

eplik

ate

kons

iste

nt s

ein

•B

eisp

iele

für

typi

sche

Anw

endu

ngen

, bei

de

nen

ein

solc

hes

Mod

ell a

usre

icht

–D

NS

–W

eb C

achi

ng

•V

orte

il: m

eist

seh

r ei

nfac

h zu

impl

emen

tiere

n,

Writ

e-W

rite-

Kon

flikt

etr

eten

mei

st n

icht

auf

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

7

Pro

blem

bei

Eve

ntua

lCon

sist

ency

•E

in P

robl

em tr

itt a

uf, w

enn

der

Clie

nt d

ie

Rep

lika

wec

hsel

t, au

f die

er

zugr

eift.

•B

eisp

iel:

mob

iler

Ben

utze

r m

acht

Upd

ates

, w

echs

elt d

ann

an a

nder

en P

latz

. Upd

ates

si

nd e

vent

uell

noch

nic

ht d

ort a

ngek

omm

en

-> B

enut

zer

stel

lt in

kons

iste

ntes

Ver

halte

n fe

st•

Lösu

ng: c

lient

-zen

trie

rte

Mod

elle

, bei

den

en

für

eine

n C

lient

die

Kon

sist

enz

gara

ntie

rt

wird

, jed

och

nich

t für

neb

enlä

ufig

en Z

ugrif

f du

rch

meh

rere

Clie

nts

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

8

Illus

trat

ion

des

Pro

blem

s

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-1

9

Mon

oton

icR

ead

Con

sist

ency

•B

eisp

iel f

ür e

in c

lient

-zen

trie

rtes

K

onsi

sten

zmod

ell

•R

egel

: Wen

n ei

n P

roze

ss d

en W

ert e

iner

Var

iabl

e x

liest

, dan

n w

ird je

de w

eite

re R

ead-

Ope

ratio

nde

nsel

ben

oder

ein

en n

euer

en W

ert v

on x

lief

ern.

•(a

) ko

rrek

t

(b

) ni

cht k

orre

kt•

Bei

spie

l: Z

ugrif

f auf

Em

ail-B

ox v

on v

ersc

h. O

rten

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

0

Ver

teilu

ngsp

roto

kolle

•W

elch

e M

öglic

hkei

ten

gibt

es

nun,

Rep

likat

ezu

ver

teile

n?•

Wir

betr

acht

en V

erte

ilung

spro

toko

lle u

nd

ansc

hlie

ßen

d sp

ezie

lle

Kon

sist

enze

rhal

tung

spro

toko

lle.

•B

eim

Des

ign

solc

her

Pro

toko

lle m

üsse

n ve

rsch

iede

ne F

rage

n be

antw

orte

t wer

den

–W

o, w

ann

und

von

wem

wer

den

die

Rep

likat

epl

atzi

ert?

–W

ie w

erde

n U

pdat

es p

ropa

gier

t?

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

1

Pla

tzie

rung

der

Rep

likat

e

•E

s kö

nnen

dre

i ver

schi

eden

e A

rten

von

K

opie

n un

ters

chie

den

wer

den

–P

erm

anen

te R

eplik

ate

–S

erve

r-in

itiie

rte

Rep

likat

e–

Clie

nt-in

itiie

rte

Rep

likat

e

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

2

Per

man

ente

Rep

likat

e

•G

rund

lege

nde

Men

ge v

on R

eplik

aten

, die

m

eist

bei

m D

esig

n ei

nes

Dat

ensp

eich

ers

scho

n an

gele

gt w

erde

n•

Bei

spie

le:

–re

pliz

iert

e W

eb-S

ite (

Clie

nt m

erkt

nic

hts

von

der

Rep

likat

ion)

, –

Mirr

orin

g(C

lient

suc

ht b

ewus

st e

in R

eplik

atau

s)

•M

eist

nur

seh

r w

enig

e R

eplik

ate

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

3

Ser

ver-

initi

iert

e R

eplik

ate

•K

urzf

ristig

initi

iert

bei

hoh

em B

edar

f, m

eist

in d

er

(Net

z-)G

egen

d, in

der

der

Bed

arf a

uftr

itt•

Wic

htig

e G

rund

lage

für

das

Ges

chäf

tsm

odel

l vo

n W

eb H

ostin

gS

ervi

ces

•S

chw

ierig

e E

ntsc

heid

ung:

wan

n un

d w

o so

llen

die

Rep

likat

eer

zeug

t wer

den?

•E

xist

iere

nde

Alg

orith

men

ver

wen

den

die

Nam

en d

er

gesu

chte

n D

atei

en, d

ie A

nzah

l und

Her

kunf

t der

R

eque

sts

zur

Ver

teilu

ng v

on D

atei

en (

Web

-Sei

ten)

•D

iese

r A

nsat

z ka

nn p

erm

anen

te R

eplik

aser

setz

en,

wen

n ga

rant

iert

ist,

dass

imm

er m

inde

sten

s ei

n S

erve

r ei

n D

atum

vor

rätig

häl

t.

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

4

Clie

nt-in

itiie

rte

Rep

likat

e

•M

eist

als

(C

lient

) C

ache

bez

eich

net

•M

anag

emen

t des

Cac

hes

blei

bt v

öllig

dem

Clie

nt

über

lass

en, d

.h.,

der

Ser

ver

küm

mer

t sic

h ni

cht u

m

Kon

sist

enze

rhal

tung

•E

inzi

ger

Zw

eck:

Ver

bess

erun

g de

r D

aten

zugr

iffsz

eite

n•

Dat

en w

erde

n m

eist

für

begr

enzt

e Z

eit g

espe

iche

rt

(ver

hind

ert p

erm

anen

ten

Zug

riff a

uf a

lte K

opie

)•

Der

Cac

he w

ird m

eist

auf

der

Clie

nt-M

asch

ine

plat

zier

t, od

er z

umin

dest

in d

er N

ähe

von

viel

en

Clie

nts.

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

5

Pro

pagi

erun

g vo

n U

pdat

es

•U

pdat

es w

erde

n ge

nere

ll vo

n ei

nem

Clie

nt

auf e

iner

Rep

lika

durc

hgef

ührt

.•

Die

se m

üsse

n da

nn a

n di

e an

dere

n R

eplik

asw

eite

r ge

gebe

n w

erde

n.•

Ver

schi

eden

e D

esig

n-G

esic

htsp

unkt

e fü

r di

e en

tspr

eche

nden

Pro

toko

lle–

Was

wird

zu

den

ande

ren

Rep

likat

enpr

opag

iert

?–

Wird

pul

l ode

r pu

sh e

inge

setz

t?–

Uni

cast

oder

Mul

ticas

t?

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

6

Was

wird

pro

pagi

ert?

•S

pont

an w

ürde

man

sag

en, d

ass

derje

nige

Ser

ver,

de

ssen

Rep

likat

geän

dert

wur

de, d

iese

n ne

uen

Wer

t an

alle

and

eren

sch

ickt

.•

Das

mus

s ab

er n

icht

unb

edin

gt s

o ge

mac

ht w

erde

n.•

Alte

rnat

iven

:–

Sen

de n

ur e

ine

Ben

achr

icht

igun

g, d

ass

ein

Upd

ate

vorl

iegt

(w

ird v

on In

valid

atio

nP

roto

cols

verw

ende

t und

ben

ötig

t seh

r w

enig

Ban

dbre

ite)

–T

rans

ferie

re d

ie d

as U

pdat

e au

slös

ende

Ope

ratio

n zu

den

an

dere

n S

erve

rn (

benö

tigt e

benf

alls

min

imal

e B

andb

reite

, ab

er a

uf d

en S

erve

rn w

ird m

ehr

Rec

henl

eist

ung

erfo

rder

lich)

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

7

Pul

l ode

r P

ush?

•P

ush:

die

Upd

ates

wer

den

auf I

nitia

tive

des

Ser

vers

, bei

dem

das

U

pdat

e vo

rgen

omm

en w

urde

, ver

teilt

. –

Die

and

eren

Ser

ver

schi

cken

kei

ne R

eque

sts

nach

Dat

en–

Typ

isch

, wen

n ei

n ho

her

Gra

d an

Kon

sist

enz

erfo

rder

lich

ist

•P

ull:

umge

kehr

tes

Vor

gehe

n–

Ser

ver

frag

en n

ach

neue

n U

pdat

es fü

r D

aten

–O

ft vo

n C

lient

Cac

hes

verw

ende

t

•V

ergl

eich

Fet

ch-u

pdat

e tim

eIm

med

iate

(or

fetc

h-up

date

tim

e)R

espo

nse

time

at c

lient

Pol

l and

upd

ate

Upd

ate

(and

pos

sibl

y fe

tch

upda

te la

ter)

Mes

sage

s se

nt

Non

eLi

st o

f clie

nt r

eplic

as a

nd c

ache

sS

tate

of s

erve

r

Pu

ll-b

ased

Pu

sh-b

ased

Issu

e

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

8

Uni

cast

oder

Mul

ticas

t

•U

nica

st: s

ende

ein

e N

achr

icht

mit

dem

selb

en In

halt

an je

den

Rep

lika-

Ser

ver

•M

ultic

ast:

send

e nu

r ei

ne e

inzi

ge N

achr

icht

und

üb

erla

sse

dem

Net

z di

e V

erte

ilung

•M

eist

wes

entli

ch e

ffizi

ente

r, in

sbes

onde

re in

LA

Ns

•M

ultic

astw

ird m

eist

mit

Pus

h-P

roto

kolle

n ve

rbun

den,

di

e S

erve

r si

nd d

ann

als

Mul

ticas

t-G

rupp

eor

gani

sier

t•

Uni

cast

pass

t bes

ser

zu P

ull,

wo

imm

er n

ur e

in

Ser

ver

nach

ein

er n

euen

Ver

sion

ein

es D

atum

s fr

agt.

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-2

9

Pro

toko

lle z

ur K

onsi

sten

zerh

altu

ng

•W

ie la

ssen

sic

h nu

n di

e ve

rsch

iede

nen

Kon

sist

enzm

odel

le im

plem

entie

ren?

•D

azu

benö

tigt m

an P

roto

kolle

, mit

dere

n H

ilfe

sich

die

ver

schi

eden

en R

eplik

a-S

erve

rab

stim

men

.•

Man

unt

ersc

heid

et z

wei

gru

ndle

gend

e A

nsät

ze fü

r di

ese

Pro

toko

lle:

–P

rimar

y-ba

sed

Pro

toco

ls(W

rite-

Ope

ratio

nen

gehe

n im

mer

an

dies

elbe

Kop

ie)

–R

eplic

ated

-Writ

eP

roto

cols

(Writ

e-O

pera

tione

nge

hen

an b

elie

bige

Kop

ien)

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

0

Prim

ary-

Bas

edP

roto

cols

•W

enn

alle

Writ

e-O

pera

tione

nim

mer

nur

an

eine

Kop

ie g

ehen

, kan

n m

an n

och

einm

al

unte

rsch

eide

n,

–O

b di

ese

Kop

ie im

mer

am

sel

ben

entfe

rnte

n P

latz

bl

eibt

–O

b di

e P

rimär

kopi

e zu

dem

sch

reib

ende

n C

lient

ve

rlage

rt w

ird.

•D

emen

tspr

eche

nd w

erde

n un

ters

chie

dlic

he

Alg

orith

men

und

Pro

toko

lle v

erw

ende

t.

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

1

Rem

ote-

Writ

e-P

roto

kolle

•al

le U

pdat

es a

uf e

inem

ein

zige

n en

tfern

ten

Ser

ver

•Le

se-O

pera

tione

n au

f lok

alen

Kop

ien

•N

ach

Upd

ate

Akt

ualis

ieru

ng d

er K

opie

n, A

CK

zu

rück

an

Prim

ary,

der

dan

n de

n C

lient

in

form

iert

da

mit

blei

ben

alle

Kop

ien

kons

iste

nt•

Pro

blem

: Per

form

ance

, des

halb

wird

auc

h no

n-bl

ocki

ngU

pdat

e ei

nges

etzt

(ab

er h

ier

wie

der

Pro

blem

mit

Feh

lert

oler

anz)

•B

este

Um

setz

ung

für

sequ

entie

lle K

onsi

sten

zP

rof.

Dr.

Ste

fan

Fis

cher

IBR

, TU

Bra

unsc

hwei

gV

erte

ilte

Sys

tem

eK

apite

l 11:

Rep

likat

ion

u. F

ehle

rtol

eran

z11

-32

Abl

auf v

on R

emot

eW

rite

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

3

Loca

l-Writ

e-P

roto

kolle

•Je

der

Pro

zess

, der

ein

Upd

ate

ausf

ühre

n w

ill,

loka

lisie

rt d

ie P

rimar

yC

opy

und

bew

egt d

iese

da

nn a

n se

inen

eig

enen

Pla

tz.

•G

utes

Mod

ell a

uch

für

mob

ile B

enut

zer:

hole

prim

ary

copy

–br

eche

Ver

bind

ung

ab–

Arb

eite

–ba

ue s

päte

r V

erbi

ndun

g w

iede

r au

f –

kein

e U

pdat

es d

urch

and

ere

Pro

zess

e!

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

4

Abl

auf v

on L

ocal

Writ

e

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

5

Rep

licat

ed-W

rite

Pro

toco

ls

•B

ei d

iese

r A

rt v

on P

roto

kolle

n kö

nnen

Writ

e-O

pera

tione

nau

f bel

iebi

gen

Rep

likat

enau

sgef

ührt

wer

den.

•E

s m

uss

dann

ent

schi

eden

wer

den,

wel

ches

de

r ric

htig

e W

ert e

ines

Dat

ums

ist.

•Z

wei

Ans

ätze

:–

Act

ive

Rep

licat

ion:

ein

e O

pera

tion

wird

an

alle

R

eplik

asw

eite

r ge

gebe

n–

Quo

rum

-bas

ed: e

s w

ird a

bges

timm

t, di

e M

ehrh

eit

gew

innt

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

6

Akt

ive

Rep

likat

ion

•Je

de R

eplik

abe

sitz

t ein

en P

roze

ss, d

er d

ie U

pdat

es

durc

hfüh

rt.

•U

pdat

es w

erde

n m

eist

als

Ope

ratio

n pr

opag

iert

•W

icht

igst

es P

robl

em: a

lle U

pdat

es m

üsse

n au

f alle

n R

eplik

asin

der

selb

en R

eihe

nfol

ge a

usge

führ

t wer

den,

D.h

., es

wird

Mul

ticas

tmit

tota

ler

Ord

nung

ben

ötig

t (s.

K

apite

l übe

r Z

eit.)

, im

plem

entie

rt m

ittel

s La

mpo

rt-U

hren

•S

kalie

rt a

ber

nich

t gut

•A

ltern

ativ

e: z

entr

aler

Pro

zess

, der

die

S

eque

ntia

lisie

rung

über

nim

mt

•K

ombi

natio

n au

s be

iden

Ans

ätze

n ha

t sic

h al

s br

auch

bar

erw

iese

n

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

7

Rep

lizie

rte

Obj

ektu

fruf

e

•W

as p

assi

ert,

wen

n ei

n re

pliz

iert

es O

bjek

t ein

an

dere

s O

bjek

t auf

ruft?

•Je

de R

eplik

aru

ft da

s O

bjek

t auf

!•

Lösu

ng: v

erw

ende

eine

Mid

dlew

are,

die

sich

der

Rep

likat

ion

bew

usst

ist.

•Lö

st a

uch

das

Pro

blem

der

Ver

-ar

beitu

ngde

rA

ntw

orte

n

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

8

Koo

rdin

atio

n de

r re

pliz

iert

en O

bjek

te

a)W

eite

rleitu

ng e

ines

Auf

rufs

von

ein

em

repl

izie

rten

Obj

ekts

an

ein

ande

res

b)R

ückg

abe

der

Ant

wor

t

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-3

9

Quo

rum

-Bas

edP

roto

cols

•Id

ee: C

lient

s m

üsse

n zu

r A

usfü

hrun

g ei

ner

Rea

d-od

er W

rite-

Ope

ratio

ndi

e E

rlaub

nis

meh

rere

r S

erve

r ei

nhol

en•

Jede

s O

bjek

t bes

itzt e

ine

Ver

sion

snum

mer

.•

Wen

n de

r C

lient

ein

Rea

dod

er W

rite

durc

hfüh

ren

will

, mus

s er

die

Erla

ubni

s vo

n N

/2+

1 al

ler

N S

erve

r er

halte

n.

•Is

t das

der

Fal

l, ka

nn k

ein

ande

rer

Clie

nt e

ine

ents

prec

hend

e O

pera

tion

ausf

ühre

n, d

a er

au

f kei

nen

Fal

l meh

r al

s di

e H

älfte

der

Ser

ver

„hin

ter

sich

“ ha

t.

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

0

Feh

lert

oler

anz

•C

hara

kter

istis

che

Eig

ensc

haft

vert

eilte

r S

yste

me:

pa

rtie

lle F

ehle

r/A

usfä

lle (

ande

rs a

ls E

in-M

asch

inen

-S

yste

me)

•D

urch

par

tielle

Feh

ler

könn

en K

ompo

nent

en

beei

nflu

sst w

erde

n, w

ähre

nd a

nder

e pr

oble

mlo

s w

eite

r ar

beite

n kö

nnen

•D

aher

Zie

l in

vert

. Sys

tem

en: k

onst

ruie

re S

yste

m s

o,

dass

es

part

ielle

Aus

fälle

ver

kraf

ten

kann

, ohn

e da

ss

die

Leis

tung

sfäh

igke

it zu

seh

r le

idet

•In

sbes

onde

re s

ollte

es

wäh

rend

der

Rep

arat

ur w

eite

r ar

beite

n•

Das

Sys

tem

ist d

ann

fehl

erto

lera

nt (

faul

t-to

lera

nt)

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

1

Ver

läss

liche

Sys

tem

e

•F

ehle

rtol

eran

z hä

ngt e

ng m

it ve

rläss

liche

n S

yste

men

zu

sam

men

.•

Ver

läss

lichk

eit u

mfa

sst m

ehre

re K

onze

pte:

–V

erfü

gbar

keit:

das

Sys

tem

ist s

ofor

t ben

utzb

ar

–Z

uver

läss

igke

it: d

as S

yste

m lä

uft f

ortw

ähre

nd o

hne

Feh

ler

–S

iche

rhei

t (S

afet

y): „

noth

ing

bad

happ

ens“

–W

artb

arke

it: s

agt a

us, w

ie le

icht

und

sch

nell

ein

ausg

efal

lene

s S

yste

m r

epar

iert

wer

den

kann

•D

ie F

ähig

keit,

ver

läss

liche

Sys

tem

e zu

bau

en, h

ängt

st

ark

von

der

Fäh

igke

it ab

, auf

Aus

fälle

rea

gier

en z

u kö

nnen

.

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

2

Feh

lerm

odel

le (

Wdh

g.)

•Z

wec

k:–

Kla

ssifi

katio

n vo

n F

ehle

rn–

Ang

abe

der

Feh

lert

oler

anz

von

Pro

gram

men

mit

Bez

ug a

uf d

ie F

ehle

rkla

ssen

A s

erve

r m

ay p

rodu

ce a

rbitr

ary

resp

onse

s at

arb

itrar

y tim

esA

rbitr

ary

failu

re

The

ser

ver's

res

pons

e is

inco

rrec

tT

he v

alue

of t

he r

espo

nse

is w

rong

The

ser

ver

devi

ates

from

the

corr

ect f

low

of c

ontr

ol

Res

pons

e fa

ilure

Val

ue fa

ilure

Sta

te tr

ansi

tion

failu

re

A s

erve

r's r

espo

nse

lies

outs

ide

the

spec

ified

tim

e in

terv

alT

imin

g fa

ilure

A s

erve

r fa

ils to

res

pond

to in

com

ing

requ

ests

A s

erve

r fa

ils to

rec

eive

inco

min

g m

essa

ges

A s

erve

r fa

ils to

sen

d m

essa

ges

Om

issi

on fa

ilure

Rec

eive

om

issi

onS

end

omis

sion

A s

erve

r ha

lts, b

ut is

wor

king

cor

rect

ly u

ntil

it ha

ltsC

rash

failu

re

Des

crip

tio

nT

ype

of

failu

re

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

3

Mas

kier

ung

von

Feh

lern

•B

este

Vor

gehe

nsw

eise

: Ver

berg

en d

er F

ehle

r vo

r an

dere

n K

ompo

nent

en (

Mas

kier

ung)

•W

ird e

rrei

cht d

urch

Red

unda

nz–

Info

rmat

ions

redu

ndan

z:

•V

erw

endu

ng z

usät

zlic

her

Bits

, um

den

mög

liche

n A

usfa

ll an

dere

r B

its a

bzuf

ange

n•

Bei

spie

le: F

orw

ard

Err

or C

orre

ctio

n, A

udio

-CD

–Z

eitli

che

Red

unda

nz:

•W

iede

rhol

ung

von

Akt

ione

n•

Bei

spie

l: T

rans

aktio

nen

–P

hysi

sche

Red

unda

nz•

Zus

ätzl

iche

Har

dwar

e od

er P

roze

sse

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

4

Mas

snah

men

zur

Ste

iger

ung

der

Feh

lert

oler

anz

•W

ie k

ann

man

Feh

lert

oler

anz

erre

iche

n?•

Bas

ism

echa

nism

us: R

eplik

atio

n, d

aher

eng

er

Zus

amm

enha

ng z

u F

ehle

rtol

eran

z•

Wir

betr

acht

en d

rei M

assn

ahm

en:

–A

usfa

llsic

herh

eit v

on P

roze

ssen

–Z

uver

läss

iger

RP

C–

Zuv

erlä

ssig

e G

rupp

enko

mm

unik

atio

n

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

5

Pro

zess

-Aus

falls

iche

rhei

t

•G

ener

elle

s V

orge

hen:

Rep

likat

ion

von

Pro

zess

en (

die

dann

die

gle

iche

Auf

gabe

er

fülle

n)–

Zus

amm

enfa

ssun

g in

Pro

zess

grup

pen

–E

rgeb

nis:

fehl

erto

lera

nte

Gru

ppe

von

Pro

zess

en

–W

ird e

ine

Nac

hric

ht a

n di

e G

rupp

e ge

schi

ckt,

beko

mm

t jed

er

Pro

zess

die

Nac

hric

ht

•W

ir be

trac

hten

–O

rgan

isat

ion

der

Gru

ppen

–F

ehle

rmas

kier

ung

und

Rep

likat

ion

–E

rzie

lung

von

Übe

rein

stim

mun

g in

fehl

erha

ften

Sys

tem

en

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

6

Gru

ppen

orga

nisa

tion

•D

ynam

isch

e G

rupp

en–

Kön

nen

erze

ugt u

nd g

elös

cht w

erde

n–

Pro

zess

e kö

nnen

ein

-un

d au

stre

ten

–P

roze

sse

könn

en M

itglie

d m

ehre

rer

Gru

ppen

sei

n

•Z

wec

k de

s E

insa

tzes

von

Gru

ppen

: A

bstr

aktio

n vo

n de

n E

inze

lpro

zess

en,

Dar

stel

lung

geg

enüb

er d

er A

ußen

wel

t als

ei

ne E

inhe

it•

Gru

ppen

orga

nisa

tion:

–st

rukt

urlo

s od

er–

Hie

rarc

hisc

h (e

in K

oord

inat

or)

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

7

Gru

ppen

orga

nisa

tion

•K

ein

sing

le-p

oint

-of-

failu

re•

Jede

Ent

sche

idun

g er

ford

ert A

bstim

mun

g

•S

chne

ller

im

Nor

mal

betr

ieb

•P

robl

em b

ei A

usfa

ll de

s K

oord

inat

ors

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

8

Mas

kier

ung

von

Feh

lern

•A

nwen

dung

der

Rep

likat

ions

stra

tegi

en–

Prim

ary-

Bas

ed:

•K

oord

inat

or, d

er a

lle W

rite-

Ope

ratio

nen

koor

dini

ert

•W

enn

der

Koo

rdin

ator

abs

türz

t, w

ähle

n di

e üb

rigen

Pro

zess

e ei

nen

neue

n

–A

ctiv

eR

eplic

atio

n:•

Pas

st g

ut z

u fla

chen

Gru

ppen

•W

icht

ige

Fra

ge: w

ievi

elR

eplik

atio

nis

t nöt

ig?

–H

ängt

sta

rk v

om F

ehle

rver

halte

n ab

–W

enn

Pro

zess

e b

yzan

tinis

che

Feh

ler

zeig

en, d

ann

benö

tigt

man

2k+

1 P

roze

sse,

um

k F

ehle

r ab

fang

en z

u kö

nnen

–K

ann

man

abe

r so

gen

au s

agen

, das

s m

axim

al k

Feh

ler

auftr

eten

? ->

sta

tistis

che

Ana

lyse

n

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-4

9

Übe

rein

stim

mun

g in

fehl

erha

ften

Sys

tem

en•

Sch

on k

urz

besp

roch

en in

Kap

itel 8

•P

robl

em: w

ie k

omm

t man

zu

eine

r Ü

bere

inst

imm

ung

über

ein

e du

rchz

ufüh

rend

e A

ktio

n im

Fal

le–

Per

fekt

er P

roze

sse,

abe

r fe

hler

hafte

r K

omm

unik

atio

nska

näle

–F

ehle

rhaf

ter

Pro

zess

e, a

ber

perf

ekte

r K

omm

unik

atio

n

•A

nalo

gien

:–

Das

2-A

rmee

n-P

robl

em–

Das

Pro

blem

der

byz

antin

isch

en G

ener

äle

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

0

Das

2-A

rmee

n-P

robl

em

•B

lau

will

rot

ang

reife

n, k

ann

aber

nur

gem

eins

am

gew

inne

n (Ü

berz

ahl)

•N

otw

endi

g: A

bstim

mun

g üb

er Z

eitp

unkt

des

Ang

riffs

•B

ote

mus

s du

rch

das

rote

Lag

er, k

ann

gefa

ngen

w

erde

n ->

unz

uver

läss

ige

Übe

rtra

gung

•W

elch

es P

robl

em h

at B

, wen

n de

r B

ote

sich

er b

ei A

an

geko

mm

en is

t?•

Man

kan

n ze

igen

, das

s di

e be

iden

Pro

zess

e ni

cht z

u ei

ner

Übe

rein

stim

mun

g ko

mm

en k

önne

n.

AB

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

1

Die

byz

antin

isch

en G

ener

äle

•S

zena

rio: r

ote

Arm

ee im

Tal

, n b

laue

Arm

eete

ile in

de

n H

ügel

n•

Kom

mun

ikat

ion

über

zuv

erlä

ssig

e V

erbi

ndun

g (T

elef

on)

•P

robl

em: m

der

n G

ener

äle

sind

Ver

räte

r, v

ersu

chen

di

e Ü

bere

inst

imm

ung

der

ande

ren

zu v

erhi

nder

n•

Fra

ge: k

önne

n di

e lo

yale

n G

ener

äle

trot

zdem

ein

e Ü

bere

inst

imm

ung

erzi

elen

?•

Uns

er F

reun

d La

mpo

rtha

t auc

h hi

erzu

ein

e Lö

sung

. Fun

ktio

nier

t, w

enn

meh

r al

s 2/

3 al

ler

Gen

eräl

e lo

yal s

ind.

•B

eisp

iel:

Übe

rein

stim

mun

g üb

er d

ie T

rupp

enza

hl s

oll

erre

icht

wer

den

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

2

Lösu

ng fü

r di

e G

ener

äle

•S

zena

rio: n

=4,

m=

1•

G1,

G2

und

G4

nenn

en d

ie

korr

ekte

Stä

rke,

G3

lügt

zu

alle

n•

4 S

chrit

te•

Sch

ritt 1

(B

ild (

a)):

alle

G

ener

äle

mel

den

ihre

Stä

rke

an a

lle a

nder

en

in S

chrit

t 2

Erg

ebni

s in

Vek

tor

Bild

(b)

•S

chrit

t 3: j

eder

Gen

eral

mel

det

sein

en V

ekto

r au

s (b

) an

alle

an

dere

n (G

3 lü

gt w

iede

r he

ftig)

E

rgeb

nis

in (

c)

•S

chrit

t 4: J

eder

Gen

eral

übe

rprü

ft di

e S

palte

n, w

enn

es e

ine

Meh

rhei

t gi

bt, i

st d

er W

ert k

orre

kt

•Ü

bere

inst

imm

ung:

(1,

2,un

know

n, 4

)

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

3

Zuv

erlä

ssig

er R

PC

•R

PC

/RM

I abs

trah

iert

von

ein

er

Kom

mun

ikat

ions

bezi

ehun

g, a

ber

dahi

nter

ste

ht

imm

er K

omm

unik

atio

n üb

er e

in N

etz

•W

enn

Kan

al u

nd P

roze

sse

perf

ekt f

unkt

ioni

eren

, ist

R

PC

zuv

erlä

ssig

.•

Mög

liche

Pro

blem

e:–

Clie

nt fi

ndet

den

Ser

ver

nich

t–

Die

Anf

rage

geh

t ver

lore

n

–D

er S

erve

r st

ürzt

nac

h E

rhal

t der

Anf

rage

ab

–D

ie A

ntw

ort g

eht v

erlo

ren

–D

er C

lient

stü

rzt n

ach

Sen

den

der

Anf

rage

ab.

•B

ehan

dlun

g di

eser

Pro

blem

e?

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

4

Clie

nt fi

ndet

den

Ser

ver

nich

t

•U

rsac

hen

–S

erve

r do

wn

–U

nter

schi

edlic

he V

ersi

onen

von

Stu

bun

d S

kele

ton

•Lö

sung

:–

Exc

eptio

nau

f der

Clie

nt-S

eite

–A

llerd

ings

geh

t dad

urch

etw

as T

rans

pare

nz

verlo

ren

–N

icht

alle

Spr

ache

n un

ters

tütz

en E

xcep

tions

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

5

Anf

rage

geh

t ver

lore

n

•Le

icht

este

s P

robl

em•

Bet

riebs

syst

em s

tart

et T

imer

bei

m

Abs

chic

ken

der

Nac

hric

ht•

Nac

hric

ht w

ird e

rneu

t ges

chic

kt, w

enn

der

Tim

er v

or E

intr

effe

n ei

ner

Ant

wor

t abl

äuft

–Is

t die

Nac

hric

ht ta

tsäc

hlic

h ve

rlore

n ge

gang

en,

mer

kt d

er S

erve

r ke

inen

Unt

ersc

hied

–E

rhäl

t der

Ser

ver

die

Nac

hric

ht d

oppe

lt, d

ann

mus

s er

die

s er

kenn

en

sieh

e be

i ver

lore

nen

Ant

wor

tnac

hric

hten

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

6

Ser

ver-

Cra

sh

•D

er S

erve

r ka

nn a

bstü

rzen

, bev

or (

c) o

der

nach

dem

(b

) er

die

Ope

ratio

n au

sgef

ührt

hat

.•

Bei

de F

älle

müs

sen

unte

rsch

iedl

ich

beha

ndel

t w

erde

n–

Bei

(b)

wird

ein

Aus

nahm

efeh

ler

erze

ugt (

beim

Clie

nt)

–B

ei (

c) k

ann

die

Nac

hric

ht e

infa

ch e

rneu

t (an

ein

en a

nder

en

Ser

ver)

ges

chic

kt w

erde

n•

Pro

blem

: wie

erk

ennt

das

Clie

nt-B

S d

ie S

ituat

ion?

K

ein

erke

nnba

rer

Unt

ersc

hied

.

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

7

Ser

ver-

Cra

sh

•Lö

sung

: ver

schi

eden

e A

nsic

hten

–„A

t lea

st o

nce“

Sem

antik

: •

führ

e di

e O

pera

tion

sola

nge

aus,

bis

sie

erf

olgr

eich

war

, d.

h., b

is e

ine

Ant

wor

t ein

getr

offe

n is

t.

•D

ie O

pera

tion

wird

min

dest

ens

einm

al a

usge

führ

t

–„A

t mos

tonc

e“ S

eman

tik:

•S

ofor

tige

Auf

gabe

, Feh

lerm

eldu

ng

•R

PC

wur

de h

öchs

tens

ein

mal

aus

gefü

hrt,

evtl.

gar

nic

ht

–K

eine

Gar

antie

•C

lient

wird

alle

in g

elas

sen

•Le

icht

zu

impl

emen

tiere

n

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

8

Ant

wor

t geh

t ver

lore

n

•P

robl

em: f

ür d

en C

lient

nic

ht z

u un

ters

chei

den

von

eine

m d

er v

orhe

rigen

Feh

ler

•K

ann

eine

Ope

ratio

n ei

nfac

h w

iede

rhol

t wer

den,

w

enn

sie

scho

n au

sgef

ührt

wur

de?

•Id

empo

tent

eP

roze

dure

n: e

in A

ufru

f änd

ert n

icht

s am

Z

usta

nd, k

önne

n be

liebi

g of

t auf

geru

fen

wer

den

•V

ersu

che,

mög

lichs

t nur

idem

pote

nte

Pro

zedu

ren

zu

verw

ende

n (g

eht n

icht

imm

er)

•M

öglic

he L

ösun

gen:

zust

ands

beha

ftete

Ser

ver,

die

sic

h S

eque

nznu

mm

ern

von

Clie

nt-R

eque

sts

mer

ken

–Id

entif

ikat

ion

von

Wie

derh

olun

gsan

frag

en d

urch

ein

Bit

im

Hea

der

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-5

9

Clie

nt-C

rash

•C

lient

stü

rzt a

b, b

evor

Ser

ver

Ant

wor

t sen

det

die

ents

tehe

nden

„el

tern

lose

n“A

ntw

orte

n kö

nnen

zu

Pro

blem

en fü

hren

–R

esso

urce

nver

schw

endu

ng

–K

onfu

sion

bei

Neu

star

t des

Clie

nts

und

ansc

hlie

ßen

dem

E

mpf

ang

der

Ant

wor

t

•M

öglic

he L

ösun

gen

–E

xter

min

atio

n: m

erke

Dir

alle

ang

esto

ssen

enO

pera

tione

n in

pe

rman

ente

m S

peic

her,

lösc

he d

ann

nach

Neu

star

t noc

h ei

ntre

ffen

de A

ntw

orte

n–

Rei

nkar

natio

n: V

erw

endu

ng v

on „

Epo

chen

“, L

eben

szei

t des

C

lient

. Wen

n C

lient

neu

sta

rtet

, beg

innt

neu

e E

poch

e, a

lte

Req

uest

sw

erde

n ge

lösc

ht

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-6

0

Zuv

erlä

ssig

e G

rupp

enko

mm

unik

atio

n

•P

roze

ssgr

uppe

n si

nd e

in w

icht

iges

Mitt

el z

ur

Erz

ielu

ng v

on F

ehle

rtol

eran

z.•

Des

weg

en s

piel

t auc

h di

e zu

verlä

ssig

e G

rupp

enko

mm

unik

atio

n ei

ne g

roß

e R

olle

•U

nglü

cklic

herw

eise

ist d

iese

vie

l sch

wer

er z

u er

reic

hen

als

die

einf

ache

G

rupp

enko

mm

unik

atio

n.–

Insb

eson

dere

Ska

lierb

arke

it!–

Gru

ppen

dyna

mik

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-6

1

Gru

ndle

gend

es S

chem

a

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-6

2

Ska

lierb

arke

it

•D

as S

chem

a fu

nktio

nier

t nic

ht g

ut, w

enn

es

viel

e E

mpf

änge

r gi

bt.

•Lö

sung

en:

–N

AC

K-b

asie

rtes

Sch

ema:

nur

nic

ht e

mpf

ange

ne

Nac

hric

hten

wer

den

gem

elde

t–

Bei

vie

len

verlo

rene

n N

achr

icht

en k

ehrt

sic

h de

r V

orte

il um

–W

eite

rer

Nac

htei

l: S

ende

r m

uss

im Z

wei

fel

Nac

hric

hten

für

imm

er im

Puf

fer

beha

lten

–W

eite

re Id

ee: H

iera

rchi

sche

Fee

dbac

k-K

ontr

olle

Pro

f. D

r. S

tefa

n F

isch

erIB

R, T

U B

raun

schw

eig

Ver

teilt

e S

yste

me

Kap

itel 1

1: R

eplik

atio

nu.

Feh

lert

oler

anz

11-6

3

Hie

rarc

hisc

he F

eedb

ack-

Kon

trol

le

•M

ehrs

tufig

es V

erfa

hren

, m

ehre

re

Zw

isch

enkn

oten

hal

ten

N

achr

icht

en u

ndüb

erne

hmen

die

Ret

rans

mis

sion

s.•

Wic

htig

ste

Auf

gabe

: Kon

-st

rukt

ion

des

Bau

mes