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Motivationen für verteilte Systeme
- Kommunikation zwischen Computern mit verschiedenen Eigentümern (z.B. Chatnetzwerk, Banküberweisung)
- Teilen von Ressourcen (z.B. Druckerfreigabe)
- Hochverfügbarkeit
- Lastverteilung
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Grundlage des Problems: CAP-Theorem
- Es gibt drei extrem wünschenswerte Eigenschaften. Wähle zwei.
- Konsistenz (Consistency): Lesevorgänge liefern immer die Daten, die zuletzt geschrieben wurden.
- Verfügbarkeit (Availability): Alle Anfragen an das System werden stets beantwortet.
- Partitionstoleranz: Das System kann bei Störungen des Netzwerkes oder einzelner Computer weiterarbeiten.
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Beispiele bekannter Systeme gemäß CAP-Klassifikation
- CP: Banküberweisung, Geldautomat
- CA: Datenbanksysteme (siehe Folge 12)
- AP: DNS (siehe Folge 18)
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Komplexbeispiel: Verteilte Datenbank mit Raft-Konsensalgorithmus
- Computernetzwerk aus N gleichartigen Teilnehmern (N meist ungerade, um Pattsituationen zu vermeiden)
- pro Wahlperiode ein Anführer, alle anderen folgen dem Anführer
- Schreibvorgänge gehen an den Anführer, werden von ihm an die Folger verteilt, und erst quittiert, wenn eine Mehrzahl der Folger Vollzug meldet
- Anführer sagt regelmäßig (Größenordnung 150-300 ms) allen Folgern Bescheid, dass er noch anführt
- bei Ausbleiben der Meldung vom Anführer startet jeder Folger eine neue Wahlperiode und stimmt für sich selbst als neuen Anführer
- pro Wahlperiode:
- wer jemand anderen abstimmen sieht, bevor er selbst abstimmt, folgt sofort der gesehenen Stimme
- wer die Mehrheit der Stimmen auf sich vereinigt, ist der neue Anführer
- bei Pattsituationen beginnt nach einer Wartefrist die nächste Wahlperiode (Wartefrist ist pro Teilnehmer randomisiert, um Kettenpatt zu vermeiden)
- CAP-Bewertung: CA (nicht partitionstolerant, weil eine Mehrheit der Teilnehmer erforderlich ist)
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hier nicht betrachtet: Byzantinische Fehler
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zum Nachlesen: Irrtümer der verteilten Datenverarbeitung
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Sidebar: Volunteer Computing (BOINC, SETI@Home, Folding@Home, etc.)
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Nachtrag: geführte Visualisierung des Raft-Algorithmus (englisch): https://thesecretlivesofdata.com/raft/
