Das Master/Slave-Prinzip ist ein Ar­chi­tek­tur­kon­zept in der In­for­ma­ti­ons­tech­nik, das die Ver­wal­tung von Zugriffen auf geteilte Res­sour­cen regelt. Der Master steuert und ent­schei­det, wann die Slaves die Res­sour­cen nutzen. Es findet bei­spiels­wei­se Anwendung bei der Erzeugung von Pi­co­net­zen via Bluetooth.

Was ist Master/Slave?

Das Master/Slave-Prinzip be­schreibt ein Konzept zur Steuerung und Ver­tei­lung von Res­sour­cen in der In­for­ma­ti­ons­tech­nik. Es ist dann relevant, wenn mehrere Geräte, Prozesse oder An­wen­dun­gen auf die gleichen Res­sour­cen an­ge­wie­sen sind. Dies ist bei­spiels­wei­se bei der Da­ten­über­tra­gung via Datenbus der Fall. Das Master/Slave regelt die Anfragen so, dass eine Kom­mu­ni­ka­ti­on ohne Störung und Ver­än­de­rung der Signale durch andere Teil­neh­mer statt­fin­det und alle Prozesse korrekt aus­führ­bar sind.

Hinweis

Der Begriff „Master/Slave“ ist wegen der Be­zug­nah­me auf die Sklaverei mehr als pro­ble­ma­tisch, sodass man zunehmend Al­ter­na­tiv­be­grif­fe verwendet. Al­ter­na­ti­ven zu Master/Slave sind „Primary und Secondary“ oder auch „Primary und Replica“.

An­wen­dungs­fäl­le von Master/Slave

In folgenden An­wen­dungs­fäl­len kommt das Master/Slave-Prinzip bei­spiels­wei­se zum Einsatz:

  • Regelung und Ko­or­di­na­ti­on von Bus­sys­te­men zum In­for­ma­ti­ons­aus­tausch: Der Master ko­or­di­niert und steuert die Slaves und stellt sicher, dass der Datenbus die In­for­ma­tio­nen korrekt aufnimmt und ver­ar­bei­tet.
  • Or­ga­ni­sa­ti­on von Res­sour­cen innerhalb eines Com­pu­ter­netz­werks: Die Res­sour­cen, die innerhalb eines Netzwerks verfügbar sind, gibt der Master nach einer be­stimm­ten Logik frei und stellt so sicher, dass alle Teil­neh­mer ihre Aufgaben ausführen.
  • Er­stel­lung eines Pi­co­net­zes von End­ge­rä­ten via Bluetooth: Master/Slave kommt bei der Er­stel­lung von Pi­co­net­zen zum Einsatz. Dabei handelt es sich um ein Personal Area Network, einen be­stimm­ten Netz­werk­ty­pen, bei dem sich Endgeräte über Bluetooth verbinden.
  • Steuerung von Zugriffen auf ein Host-System: Ein Host­rech­ner stellt Res­sour­cen innerhalb eines Rech­ner­net­zes bereit. Der Master regelt die Zugriffe der Teil­neh­mer.

Wie funk­tio­niert das Master/Slave-Prinzip?

Beim Master/Slave-Prinzip ent­schei­det immer der Master: Jegliche Kom­mu­ni­ka­ti­on funk­tio­niert nur vom Master in Richtung Slave. Eine Kom­mu­ni­ka­ti­on vom Slave in Richtung des Masters ist nicht vor­ge­se­hen. Res­sour­cen werden also immer uni­di­rek­tio­nal gesteuert.

Der Master erteilt dem Slave die Rechte, die er benötigt. Dabei handelt es sich bei­spiels­wei­se um Zugriffs- oder Kom­mu­ni­ka­ti­ons­rech­te. Der Slave handelt nur auf Auf­for­de­rung des Masters, während der Master frei und ohne Auf­for­de­rung agiert.

Welche Merkmale hat Master/Slave?

Die wich­tigs­te Ei­gen­schaft des Master/Slave-Prinzips: Der Master hat die Kontrolle und ist als Kon­troll­in­stanz zu verstehen. Alle ein­ge­bun­de­nen Slaves sind immer passiv und warten auf die Erlaubnis des Masters, um die ge­wünsch­ten Res­sour­cen zu nutzen. Der Master ist aufgrund seiner kon­trol­lie­ren­den Funktion mit einem größeren Funk­ti­ons­um­fang aus­ge­stat­tet. Er ist außerdem in der Lage, eine Vielzahl an Slaves zu steuern. Die Adres­sie­rung der Slaves durch den Master funk­tio­niert entweder über eine Adresse oder eine physische Leitung. Bei be­stimm­ten Systemen existiert die Mög­lich­keit, den Master bei der In­itia­li­sie­rung eines Systems gleich­be­rech­tig­ter Stationen zu de­fi­nie­ren.

Was sind Vor- und Nachteile des Master/Slave-Prinzips?

Master/Slave ist ein gängiges Konzept zur Steuerung und Regelung geteilter Res­sour­cen. Ein ent­schei­den­der Vorteil ist, dass der Master alle Zu­griffs­ver­hält­nis­se be­herrscht. Er steht im Mit­tel­punkt der Planung von Systemen und ver­ein­facht diese damit stark. Außerdem gibt es dadurch keinen un­be­rech­tig­ten In­for­ma­ti­ons­aus­tausch. Nach­tei­lig an dem Konzept ist die uni­di­rek­tio­na­le Kom­mu­ni­ka­ti­on. Slaves sind nicht in der Lage, direkt mit dem Master zu kom­mu­ni­zie­ren. Abfragen der Slaves durch den Master durch so­ge­nann­tes Polling (Abfrage, die den Status von Hard- oder Software ermittelt) sind in­ef­fi­zi­ent.

Welche Master/Slave-Al­ter­na­ti­ven gibt es?

Das Master/Slave-Konzept ist nicht das einzige Ar­chi­tek­tur­mo­dell zur Steuerung von Res­sour­cen. Eine bekannte Al­ter­na­ti­ve stellt das Client-Server-Modell dar. Bei diesem Modell bieten Server Dienste an, die Clients je nach Bedarf nutzen. Im Internet ist das Modell das am häu­figs­ten an­ge­wen­de­te Ar­chi­tek­tur­mo­dell. Das Versenden von E-Mails per SMTP, IMAP oder POP, das Senden von HTTP-Anfragen an einen Webserver sowie der Da­ten­trans­fer auf einen Server via File Transfer Protocol, kurz FTP, sind bei­spiels­wei­se durch das Client-Server-Modell rea­li­siert.

Ein weiteres Ar­chi­tek­tur­mo­dell, das in diesem Zu­sam­men­hang relevant ist, ist das Peer-to-Peer-Modell. Dabei bildet ein Peer-Programm Server und Client gleich­zei­tig ab. Die Peers sind, anders als beim Master-Slave-Prinzip, gleich­be­rech­tigt und erfüllen sowohl Server- als auch Client-Aufgaben. Die Peer-to-Peer-Ar­chi­tek­tur findet ihren Einsatz vor allem bei File­sha­ring-Services oder Grid Computing.

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