Synchronisation in verteilten Systemen

Der Begriff objektorientiert ist im Moment ein Schlagwort, das vor aHem im Gebiet der Programmentwicklung und des Programmdesigns neue Losungen zu versprechen scheint I. Auch die Idee, ein Betriebssystem mit einer objektorientierten Struktur aufzubauen ist keinesfalls neu. So hat Wulf bereits 1981 ein experimentelles Betriebssystem mit einer objektorientierten Struktur namens Hydra implementiert [WuI81], das auf weitere objektorientierte Vorfahren zuriickblicken konnte. Nachdem dieser Begriff in neuester Zeit eine erweiterte Bedeutung erhalten hat, sollen die Auswirkungen dieses erweiterten Objekthegriffs auf der Betriebssystem-Ehene Hauptgegenstand dieses Buches sein. In den ersten vier, mehr theoretisch ausgerichteten Kapiteln werden die Grundlagen gelegt flir zwei konkrete Vorschlage zur Erweiterung von konventioneHen Betriebssystemen, die in den heiden letzten, praktischen Kapiteln vorgestellt werden. Diese heiden Vorschlage sollen einen Beitrag zu einem immer noch sehr aktueHen Thema leisten, namlich der Synchronisation in verteilten Systemen. Wenn heute Uber das Forschungsgebiet Betriebssysteme gesprochen wird, so ist klar, dass damit auch immer verteilte Betriebssysteme gemeint sind, da aus verschiedenen GrUnden, auf die in diesem Buch noch ausflihrlicher eingegangen wird, der Zusammenschluss von isolierten Maschinen zu einem verteilten System auf der Betriebssystem-Ebene sich als vorteilhafteste Losung erwiesen hat.

1 Verteilte Betriebssysteme — Ein aktueller Ueberblick.- 1.1 Einleitung.- 1.1.1 Motivationen für die Verteilung eines Betriebssystems über mehrere Maschinen.- 1.1.2 Der Grad der Verteiltheit eines Systems.- 1.2 Exemplarische Betrachtung ausgewählter Systeme.- 1.2.1 Einführung.- 1.2.2 Apollo.- 1.2.3 Mach.- 1.2.4 Quicksilver.- 1.2.5 Argus.- 1.2.6 Eingliederung des ISO/OSI-Modells in die Betriebssystem-Umgebung.- 1.3 Entwicklungstendenzen im Gebiet verteilte Betriebssysteme.- 1.3.1 Eine vergleichende Bewertung basierend auf den betrachteten Systemen.- 1.3.2 Forschungsschwerpunkte in diesem Gebiet.- 2 Anwendung von objektorientierten Konzepten in der Betriebssystem-Umgebung.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Betriebssystem-Aspekte von Smalltalk.- 2.2.1 Die virtuelle Maschine.- 2.2.2 Smalltalk-Klassen mit Betriebssystem-Funktionen.- 2.3 Was ist ein objektorientiertes Betriebssystem?.- 2.3.1 Was ist objektorientierte Programmierung?.- 2.3.2 Objektorientierte Konzepte auf der Betriebssystem-Ebene.- 2.3.3 Anforderungen an das objektorientierte Betriebssystem.- 2.4 Problematik der Verteilung eines objektorientierten Betriebssystems.- 2.5 Verteilte Datenbanken versus verteilte Betriebssysteme.- 2.5.1 Weshalb brauchen wir verteilte Datenbanken.- 2.5.2 Anforderungen durch verteilte Datenbanken ans Betriebssystem.- 2.5.3 Anwendung von Resultaten aus der Datenbank-Theorie.- 2.5.4 Objektorientierte Datenbanken.- 3 Ein integrierter Ansatz für eine Betriebssystem-Architektur, basierend auf Prolog.- 3.1 Prolog — eine homogene Lösung von der Systemprogrammierung bis zur Anwendungsprogrammierung.- 3.2 Prolog für den Anwender — micro-Prolog.- 3.3 Prolog für Datenbank-Anwendungen — offene Probleme.- 3.4 Parallelität in Prolog.- 3.5 Die Verteilung von Prolog.- 4 Existierende Konzepte zur Ermöglichung von ereignisgesteuerter Programmierung.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Constraints.- 4.2.1 Implementation von Constraints.- 4.2.2 Auflösung statischer Constraints.- 4.2.3 Triggering von dynamischen Constraints.- 4.3 Hybrid — eine objektorientierte Sprache für die Programmierung mit aktiven Objekten.- 4.3.1 Überblick.- 4.3.2 Triggering von aktiven Objekten.- 4.3.3 Implementation.- 4.4 Active Values in Loops und Kee.- 4.4.1 Loops.- 4.4.2 Kee.- 4.5 Das SunNeWS-Postscript-Taskingsystem.- 4.5.1 Aktivation eines Prozesses.- 4.5.2 Implementation des Event-Interest-Systems.- 4.6 Ein Event/Trigger-Mechanismus zur Unterstützung semantischer Regeln (ETM).- 4.7 Folgerungen aus dem Vergleich schon existierender Mechanismen.- 4.7.1 Constraints.- 4.7.2 Active Values.- 4.7.3 Event/Trigger-Mechanismen.- 5 Eine Betriebssystem-Erweiterung zur Programmierung mit aktiven Objekten.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Beschreibung des Event-Distribution-Mechanismus (EDM).- 5.2.1 Terminologie und Voraussetzungen.- 5.2.2 Aufbau und Funktionsweise des EDM.- 5.2.3 Die Klientenschnittstelle.- 5.3 Implementation des EDM mit NCS unter Sun’s NFS.- 5.3.1 Implementation unter Verwendung von Apollo’s NCS.- 5.3.2 Die Architektur des EDM.- 5.3.3 Die Event-Handler-Funktion.- 5.3.4 Die Implementation von blockierenden Events.- 5.4 Exemplarische Anwendungen des EDM.- 5.4.1 Ressourcen-Locking.- 5.4.2 Atomare Transaktionen.- 5.4.3 Konsistenzerhaltung replizierter Kopien eines Files.- 6 Dynamisch synchronisiertes Locking — Ein Locking-Protokoll für Ressourcen-Locking in einer statuslosen Umgebung.- 6.1 Einleitung und Zielsetzungen.- 6.2 Das statuslose versus das statusbehaftete Client-Server Modell.- 6.2.1 Allgemeines.- 6.2.2 Nachteile des statusbehafteten Servers in einer Netzwerk-Umgebung.- 6.2.3 Die Locking-Problematik für statuslose Server.- 6.3 Existierende Lösungen für das statuslose Locking-Problem.- 6.3.1 Sun’s Lock-Manager.- 6.3.2 Weitere theoretische Ansätze.- 6.4 Dynamisch Synchronisiertes Locking — Das DSL-Protokoll.- 6.4.1 Die grundlegende Idee.- 6.4.2 Berücksichtigung von Client-Crashes.- 6.4.3 Berücksichtigung der Netzwerk-Verzögerung — Kollision von Lock-Requests.- 6.4.4 Unzuverlässiger Broadcast.- 6.4.5 Weitere Schwierigkeiten: Partitionierung des Netzwerks und mehrfache Client-Crashes.- 6.4.6 Zusammenfassung des DSL-Protokolls.- 6.4.7 Informeller Korrektheitsbeweis des DSL-Protokolls.- 6.4.8 Spezifiikation in Pseudocode.- 6.5 Implementation von DSL unter Sun’s NFS.- 6.5.1 Architektur des DSL-Services.- 6.5.2 Einige technische Details.- 6.6 Vergleich zwischen bereits existierenden Lösungen und DSL.- 6.6.1 Vergleich zwischen DSL und dem Sun-Lock-Manager.- 6.6.2 Vergleich zwischen dem DSL-Protokoll und anderen Algorithmen.- 6.7 Mögliche Modifikationen und Erweiterungen von DSL.- 7 Schlussfolgerungen und Ausblick.- Literatur.- Nach Spezialgebieten.- Betriebssysteme.- Netzwerke und Distributed Computing.- Verteilte Datenbanken.- Objektorientiertes Design.- Constraints und Triggering.- Logische Programmierung und Prolog.- Spezielle verteilte Betriebssysteme.- EDM und DSL.- Vollständiges alphabetisches Verzeichnis.- Stichwortverzeichnis Englisch — Deutsch.