Interaktionen

Verteilte Anwendungen

Wintersemester 06/07

© Wolfgang Schönfeld

Wie arbeiten VS mit ihrem Material (im einfachsten Fall)?

Interaktion

bezeichnet das wechselseitige Aufeinander-Wirken von Akteuren oder Systemen.

Der Begriff ist eng verknüpft mit dem der Kommunikation.

Manchmal werden diese beiden Begriffe sogar synonym verwendet.

(Wikipedia)

Wir verwenden den Begriff für• (Mengen von) Aktionen• und die Beziehungen zwischen ihnen

Interaktionen

kennt man auch in• Physik• Jura: Zusammenwirken aller Prozessbeteiligten• Soziologie• Biologie• Informatik

Weil es direkte Wirkungen zwischen Rechnern nicht gibt, ist der Austausch von Nachrichten (über Kanäle / Speicher) die einzige Möglichkeit zur Interaktion zwischen Rechnern.

Kausalität

Aktionen und gegenseitige Wirkungen (Ursachen)

stellt man übersichtlich dar:• Aktionen durch Knoten• Wirkungen(Ursachen) durch Pfeile

Solche Schaubilder werden auch als Begründung, Erklärung, ... benutzt.

Beispiel: Krankheiten

Kausalordnung

ist eine Halbordnung (partielle Ordnung) auf einer Menge von Aktionen.

Eine Aktion A ist eine Ursache von Aktion B (A<B)

oder, gleichbedeutend, B ist eine Wirkung von A (A>B).

Gilt weder A<B noch B<A, so schreibt man A || B.

Zeit und Kausalordnung

Liegt eine Aktion A in der Kausalordnung vor einer Aktion B, so muss A vor B stattfinden.

Liegt A in der Kausalordnung nicht vor B, so können sie trotzdem gleichzeitig stattfinden ("zufällig").

Die Zeit ist linear geordnet, Aktionen durch die Kausalität dagegen nicht.

nicht A < B bedeutet nicht A || B

Aktionen

können sich gegenseitig• aufheben• verstärken• überlagern• ausschließen

sich selbst verstärkende Wirkungen

entstehen dadurch, dass eine Aktion auf das die Wirkung hervorrufende Objekt wirkt

treten - über Nachrichtenaustausch - auch bei Informationen auf (z.B. bei Gerüchten)

sind letztlich die Voraussetzung von Selbstorganisation

Ausschluß

Eine Aktion schließt eine andere aus: Es sollen nicht beide gleichzeitig stattfinden (symmetrisch!) .

Wenn es doch geschieht, ist das Ergebnis unvorhersehbar.Man kann dann nicht mehr auf das Vorhandensein einer

bestimmten Ursache schließen. Es gibt dafür kein Programmierkonstrukt, kann

also nicht einfach explizit "angewiesen“ werden.

(einfache) Nachrichten

Nachrichten über Nachrichten– Stimmt Nachricht?– Für welche x stimmt Nachricht(x)?– Nachricht stimmt nicht. (Widerrede)

Fragen und Antworten (zwischen zwei Akteuren)

Abstimmungen (zwischen mehreren Akteuren)

Man spricht auch bei System und Benutzer von Interaktionen.

Interaktionen (Beispiele)

Nachrichten

Wenn Informationen auf Medien aufgebracht werden, nennt man sie Nachrichten.

Dies kann geschehenkurzfristig: Kanälelangfristig: Speicher

durch denselben Akteur oder einen anderen:Ein Sender schreibt die Information auf das Medium, ein (eventuell mehrere) Empfänger liest sie dort ab.

Selbstverständlich gilt Schreiben < Lesen.

Mehrere Sender können nur dann gleichzeitig schreiben, wenn sie sich koordinieren.

Medium

schreiben lesen

Übertragung von Nachrichten (zwei Aktionen)

Üblicherweise sieht man bei einer Übertragung die beiden Aktionen Senden und Empfangen getrennt.

Das gibt die Wirklichkeit genauer wieder.

Denn Nachrichten können verloren gehen (two-army problem).

Fasst man das Übertragen als eine einzige Aktion auf, so ist das Systemverhalten übersichtlicher (weil weniger Zuständer).

Wir werden in der Vorlesung beide Sichten verwenden• pessimistische Sicht (Was kann alles bei der

Übertragung passieren?)• optimistische Sicht (Es wird schon alles gut gehen.)

je nachdem, welche praktikabler ist.

Übertragung von Nachrichten (eine Aktion)

Ausbreitung

Ob und wie sich Nachrichten ausbreiten, hängt vom Medium ab

• Melder• Papier• Luft• Draht• leerer Raum

und davon, wie die Nachrichten auf dem Medium aufgebracht sind.

komplexere Interaktionen

Bestätigung ist eine einfache nicht-triviale Interaktion:Hat B eine bestimmte Information (Nachricht) von A

erhalten? Wenn A nichts empfängt, kann seine Nachricht an B oder

die Bestätigung von B verlorengegangen sein. eigentlich: Meta-Information (Information über

Informationen) Meta-Informationen sind erforderlich, weil Informationen unvollständig sein können.

Weitere Beispiele sind Fragen und Antworten, Aufgaben und Lösungen, …

A

B

sendet

empfängt und bestätigt

empfängt Bestätigung

komplexere Übertragungen (Netze)

werden gebildet von den mehreren Akteuren, die (in irgendeiner Weise) kooperieren.

Standardisierung: Protokolle

meist Text, mit festem Format

Das Medium eines Netzes kann auch virtuell sein (durch Vermittlung gebildet).

Vermitteln (Weiterleiten)

Ein Rechner (Router) liest von einem Medium und schreibt auf ein anderes.

auch unterschiedliche physikalische Medien Gesamtheit dieser Rechner: Netz. Beispiel: Internet (Topologie aus einem Atlas des Internet).

komplexere Objekte

Ein Transaktion ist die Zusammenfassung der Änderungen bestimmter Teile eines komplexen Objektes.

• Man merkt sich den ursprünglichen Zustand.• Dann führt man die "kleinen" Zustandsänderungen

nacheinander aus.• Wenn eine fehlschlägt, setzt man auf den

ursprünglichen Zustand zurück („rollback“).