Multicast-Kommunikation in verteilten Systemen

Der Datenaustausch zwischen Prozessen über das Versenden von Nachrichten spielt in verteilten Systemen eine zentrale Rolle. Als Ergänzung zu den bekannten Formen der 1:1-Kommunikation werden in diesem Buch 1:n-Kommunikationen (Multicasts) untersucht und umfassend dargestellt, bei denen mit einer einzigen Botschaft mehrere Prozesse erreicht werden können. Der Multicast kann als allgemeine Kommunikationsform aufgefaßt werden, von der Broadcast und Unicast Spezialfälle sind. Nach einer Übersicht über die vielfältigen Anwendungsgebiete von Multicasts werden die besonderen Schwierigkeiten dieser Kommunikationsform behandelt. Durch eine formale Definition unterschiedlicher Zuverlässigkeitsgrade von Multicast-Operationen wird eine Basis für die Klassifikation von Multicast-Protokollen und ihrer Semantik geschaffen. Nach der Diskussion von Basistechniken für die Abwicklung von Multicasts werden mehrere Protokollvarianten vorgestellt sowie Beispiele für die Unterstützung von Multicasts durch Sprachen, Betriebssysteme und Hardware-Bausteine gegeben. Die Integration einer Multicast-Kommunikationsmöglichkeit in eine verteilte Programmiersprache, die auf einem Mehrrechnersystem implementiert wurde, und die dabei gewonnenen Erfahrungen werden ausführlich dargestellt.

1. Einleitung.- 2. Anwendungsbeispiele für Multicasts.- 3. Problematik der Multicast-Kommunikation.- 3.1 Begriffsfestlegungen.- 3.2 Kommunikationsmodelle.- 3.3 Zuverlässigkeitsaspekte.- 3.4 Festlegung und Verwaltung von Multicast-Gruppen.- 4. Multicast-Protokolle.- 4.1 Basistechniken für Multicast-Protokolle.- 4.2 Direkte Protokolle mit steigenden Zuverlässigkeitsgraden.- 4.3 Atomar-zuverlässige Multicasts.- 4.4 Ordnungserhaltende Multicasts.- 4.5 Byzantinische Protokolle.- 4.6 Zusammenfassung.- 5. Unterstützung von Multicasts durch Sprachen und Betriebssysteme.- 5.1 Die verteilte Systemimplementierungssprache LADY.- 5.2 CSSA.- 5.3 StarMod.- 5.4 Eine Multicast-Erweiterung für LINDA.- 5.5 Multicast-Kommunikation in MEGLOS.- 5.6 Eine Multicast-Schnittstelle für UNIX.- 5.7 Der V-Kernel und das VMTP-Protokoll.- 5.8 Das ISIS-System.- 6. Hardware-Unterstützung.- 6.1 Existierende Hardware-Unterstützung für Multicasts.- 6.2 Verbesserungsmöglichkeiten der Hardware-Unterstützung.- 7. Vergleichende Leistungsbewertung ausgewählter Multicast-Protokolle.- 7.1 Messungen im INCAS-Experimentalsystem.- 7.2 Das Simulationssystem INCSIM.- 7.3 Simulationsergebnisse.- 8. Schlußbemerkungen.- Literatur.