Was steckt hinter dem Master/Slave-Prinzip?

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.