Wahl auf Bäumen: FireWire
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- Dörte Friedrich
- vor 7 Jahren
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1 Wahl auf Bäumen: FreWre IEEE 94 Hgh Performance Seral Bus (FreWre) Internatonaler Standard Hochgeschwndgketsbus Transport von dgtalen Audo- und Vdeo-Daten 400 Mbps (94b: 800 MBps Mbps) Hot-pluggable : Geräte können zu belebgen Zetpunkten hnzugefügt und entfernt werden Jedes Gerät kann enen oder mehrere Ports haben Jedes Gerät kennt nur de drekt verbundenen Geräte nsgesamt azyklsches Netzwerk (Baumstruktur) 3 Ports pro Gerät empfohlen Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 73 Wahl auf Bäumen: FreWre Hot-Plug-Operatonen führen zu enem Bus Reset Bus benötgt enen Bus-Master Mt Hlfe enes Wahlalgorthmus wrd en Anführer (Baumwurzel) als Master ermttelt Rahmenbedngungen verbundenes, azyklsches Netzwerk, bdrektonale Kanäle dezentrale, ncht-determnstsche Wahl Endeutge Wahl enes Anführes n endlcher Zet gefordert Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 74
2 Wahl auf Bäumen: FreWre Ablauf Start durch Bus-Reset (entsprcht Electon-Welle) Blattknoten senden Be my parent -Nachrchten Sobald en Knoten auf k-1 Kanten Be my parent empfangen hat, bestätgt er dese durch You are my chld -Nachrchten und sendet auf der verblebenden Kante ene Be my parent - Nachrcht En Knoten, der auf k Kanten Be my parent empfangen hat und selbst noch kene solche Nachrcht ausgesendet hat, wrd Master-Knoten Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 75 Wahl auf Bäumen: FreWre Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 76
3 Wahl auf Bäumen: FreWre Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 83 Wahl auf Bäumen: FreWre Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 84
4 Wahl auf Bäumen: FreWre Konflktfall (Root Contenton) möglch: Auf ener Kante wurde n beden Rchtungen Be my parent sgnalsert Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 85 Wahl auf Bäumen: FreWre Konflktfall (Root Contenton) möglch: Auf ener Kante wurde n beden Rchtungen Be my parent sgnalsert Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 86
5 Wahl auf Bäumen: FreWre Konflktfall (Root Contenton) möglch: Auf ener Kante wurde n beden Rchtungen Be my parent sgnalsert Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 87 Wahl auf Bäumen: FreWre Root Contenton Zwe Knoten haben sch über ene Kante gegensetg Be my parent geschckt (wrd von beden erkannt) Bede Knoten erzeugen ene bnäre Zufallszahl und warten je nach Wert ene kurze Zet ( ns) oder ene lange Zet ( ns) Nach deser Zet wrd erneut Be my parent gesendet, falls noch ken solches Sgnal von der anderen Sete empfangen wurde Wederholung, falls weder en Konflkt auftrtt Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 88
6 Wahl auf Bäumen: Zusammenfassung Interung des Algorthmus durch Start-Welle (Electon-Welle, Bus-Reset-Sgnalserung) Bldung von gerchteten Baumkanten n ener Echo-Welle (bzw. Be my parent -Welle); dabe Informatonssammlung (z.b. größte ID) möglch Es kann genau ene Kante geben, be der Echo-Nachrchten n beden Rchtungen laufen Auswahl enes der beden Knoten an deser Kante als Gewnner: Determnstsch aus IDs Randomsert, wenn kene IDs verwendet werden (FreWre) Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 89 Sequentelle Traverserung des Netzes Pfadverfahren Kantenfärbungsverfahren Parallele Traverserung des Netzes Echo/Electon-Algorthmus... und Varanten davon Konstrukton enes vrtuellen Baums auf dem Netz Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 90
7 Ablauf der sequentellen Traverserung Durch Starter generertes Token durchläuft Graphen nach dem "Depth-Frst"-Prnzp; es kann mehrere Starter geben, aber nur en enzges Token kehrt zu senem Starter zurück Bem Starter: Intal wrd ene Token erzeugt (über ene "vrtuelle Baumkante" empfangen) Wenn das Token vom letzten Nachbar zurückkommt ("über de vrtuelle Baumkante zurückgeschckt wrd), st de Wahl beendet Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 91 Jeder Baumknoten, bem ersten Empfang des Tokens: Falls zuvor berets en Token mt größerer ID empfangen wurde, wrd das Token "verschluckt" Ansonsten sendet der Knoten das Token zu enem Nachbarn, der das Token bsher noch ncht besessen hat Wenn es kenen solchen Nachbarn mehr gbt, wrd das Token über de Kante zurückgesendet, über de es zuerst empfangen wurde Erster Empfang des Tokens : Mehrfacher Empfang des Tokens über verschedene Pfade (Schlefen) muss verhndert oder erkannt werden Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 92
8 Pfadverfahren: Jeder Knoten kennt de Identtät sener Nachbarn, und m Token wrd der komplette bsher durchlaufene Pfad gespechert Jeder Knoten kann selbst entscheden, welche Nachbarn das Token noch ncht besessen haben Kantenfärbungsverfahren: De Knoten müssen de Identtäten der Nachbarn ncht kennen, m Token wrd kene Pfadnformaton gespechert Das Token muss über alle Kanten gesendet werden, um festzustellen, ob der Nachbar das Token berets besessen hat. Berets verwendete Kanten werden markert ("gefärbt"), um jede Kante genau enmal zu verwenden Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 93 Parallele Traverserung des Netzes Zel: Zetgewnn durch Parallelserung Grundprnzp basert auf Echo-Wahlverfahren auf Bäumen Zusätzlch Erkennung von Schlefen, Elmnaton von Kanten und dadurch Bldung enes vrtuellen Baums Gewnner soll der Intatorknoten sen mt der größten ID Her betrachtete Algorthmen: Echo/Electon Adoptonsverfahren Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 94
9 Echo/Electon-Algorthmus (1) En freer Knoten wrd spontan zum Intator: Knoten ε() vrtuelle Baumkante ε() 0 ε() ε() Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 95 (2) En freer Knoten wrd von enem Explorer ε() errecht: a) Grad>1: 0 ε() ε() ε() ε() ε() b) Grad=1: ε() χ() Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 96
10 (3) En Explorer ε(j) trfft auf enen berets mt markerten Knoten (Grad > 1): ε(j) a) j = Falls de letzte Ncht-Baumkante als erledgt festgestellt wrd, wrd en Echo über de Baumkante verschckt. b) j < (d. h. der entreffende Explorer st klener als der zuletzt versandte): Es erfolgt kene Zustandsänderung! (Nachrcht wrd "verschluckt") Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 97 c) j > (d. h. Knoten wrd von stärkerem Intator erobert) ε(j) ε(j) ε(j) j ε(j) ε(j) Falls en Intator erobert wrd, entfällt damt dessen vrtuelle Baumkante. Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 98
11 (4) Es trfft en Echo en: χ(j) a) = j b) j < : Nachrcht wrd gnorert Falls de letzte Ncht-Baumkante als erledgt festgestellt wrd, wrd en Echo über de Baumkante verschckt. Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 99 (5) Zurücksenden enes Echos: χ 0 Falls es sch um enen Intator handelt, d. h. de Baumkante st vrtuell, so st er der Gewnner. Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 0
12 Adoptonsverfahren: Idee B d c 1 2 b a A Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 1 (1) En freer Knoten wrd spontan zum Intator: we bsher + ausgehende Kanten werden mt markert (2) En freer Knoten wrd von enem Explorer ε() errecht: Grad > 1: we bsher + ausgehende Kanten werden m markert Grad = 1: we bsher (3) En Explorer ε(j) trfft auf Knoten mt Markerung (Grad > 1); de Engangskante se mt k markert: k = j, d. h. zwe Explorer glecher Markerung begegnen sch ε(j) k j Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 2
13 k > j, d. h. der entreffende Explorer st klener als der n Gegenrchtung zuletzt versandte: kene Zustandsänderung j > (damt natürlch auch j > k): Adopton: Explorer wrd über de bsherge Baumkante gesendet ε(j) k j ε(j) j Falls en Intator erobert wrd (dessen vrtuelle Baumkante damt entfällt), wrd en ggf. Echo zurückgesandt. Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 3 >= j > = k ε(j) ε() k Falls = j st, glt de Baumkante als erledgt. (4) Es trfft en Echo en: we bsher (5) Zurücksenden enes Echo: we bsher Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 4
14 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 5 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 6
15 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 1 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 8
16 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 9 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 0
17 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 1 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 2
18 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 3 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 4
19 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 5 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 6
20 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 7 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 8
21 Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 9 Zusammenfassung Wahlalgorthmen auf belebgen Topologen: Algorthmen für Baumstrukturen + Zyklenerkennung Explorer- und Echowelle, ggf. Informatonswelle Konstrukton enes vrtuellen Baumes Verschedene Varanten möglch: Sequentelle Traverserung enfach, aber hoher zetlcher Aufwand Parallele Traverserung komplexer, aber wesentlch gerngere Zetkomplextät Vertelte Algorthmen (VA), WS 20/ 0
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