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Definition Was ist das Master-Slave-Modell?

Das Master-Slave-Modell ist ein Architekturkonzept, das die Kommunikation und den Ressourcenzugriff mehrerer Geräte, Anwendungen oder Prozesse regelt. Ein Master übernimmt Steuerfunktionen und erteilt ein oder mehreren Slaves das Recht, zu kommunizieren oder Ressourcen zu nutzen. Alternative Modelle sind das Client-Server-Modell oder das Peer-to-Peer-Modell.

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Das Master-Slave-Modell regelt im IT-Umfeld die Kommunikation zwischen mehreren Stationen oder den Zugriff auf Ressourcen. Ein Master übernimmt die Steuerung eines oder mehrerer Slaves und erteilt Zugriffs- oder Kommunikationsberechtigungen. Alternative Begriffe für Master und Slave sind Primary und Secondary oder Primary und Replica.

In einem System mit Master-Slave-Architekturkonzept geht die Initiative und die Kontrollrichtung immer vom Master in Richtung der Slaves. Slaves können nicht selbständig eine Kommunikation anstoßen oder den Zugriff auf Ressourcen initiieren. Die Begriffe Master und Slave stehen je nach Anwendungsbereich des Modells für physische Geräte, für Anwendungen oder für Prozesse.

Entstanden ist das Master-Slave-Modell aus der Notwendigkeit, den Informationsaustausch auf einer gemeinsamen Leitung, einem gemeinsamen Datenkanal oder einem gemeinsamen Übertragungsmedium zu steuern. Das Modell verhindert, dass mehrere Stationen gleichzeitig Informationen senden oder Ressourcen belegen und sich gegenseitig beeinträchtigen. Typische Anwendungsbereiche des Master-Slave-Konzepts sind die Steuerung der Kommunikation auf Bussystemen wie dem Feldbus, die Replikation von Datenbanken oder die Realisierung von Pico-Netzen auf Basis der Bluetooth-Technologie. Neben dem Master-Slave-Modell existieren alternative Architekturkonzepte wie das Client-Server-Modell oder das Peer-to-Peer-Modell.

Typische Merkmale des Master-Slave-Modells

Das Master-Slave-Modell besitzt einige typische Merkmale. Diese sind:

  • der Master übernimmt die Funktion der Kontrollinstanz
  • Slaves verhalten sich zunächst passiv und benötigen die Erlaubnis des Masters, um zu kommunizieren oder auf Ressourcen zuzugreifen
  • ein Master kann ein oder mehrere Slaves steuern
  • Master-Station haben einen größeren Funktionsumfang als Slaves
  • Master adressieren Slaves über logische Adressen oder physische Leitungszuordnungen
  • in einigen Systemen wird der Master in der Initialisierungsphase aus einer Gruppe gleichberechtigter Stationen ausgewählt - alle anderen Stationen übernehmen die Rolle der Slaves

Funktionsprinzip des Master-Slave-Modells

Das Master-Slave-Modell basiert auf einer unidirektionalen Steuerung. Ein Master steuert ein oder mehrere zunächst passive Slaves. Slaves erhalten erst Kommunikationsrechte oder Zugriff auf Ressourcen, nachdem der Master ihnen die Erlaubnis erteilt hat. Nur der Master kann unaufgefordert agieren. Um die Steuerungsaufgaben wahrzunehmen, benötigen Master-Stationen höhere Intelligenz und einen größeren Funktionsumfang als Slaves. Die Adressierung der Slaves nimmt der Master abhängig vom System über verschiedene Methoden vor. So lässt sich ein Slave über die Aktivierung einer dedizierten Datenleitung oder das Senden eines Datenframes an eine bestimmte zuvor per Hardware oder Software festgelegte Adresse ansprechen.

Alternative Architekturmodelle

Neben dem Master-Slave-Modell existieren weitere alternative Architekturmodelle zur Bereitstellung von Ressourcen und zur Steuerung der Kommunikation wie das Client-Server-Modell oder das Peer-to-Peer-Modell (P2P-Modell).

Beim Client-Server-Modell sind die Aufgaben im Netzwerk klar verteilt. Die Server bieten Dienste an, die Clients nehmen die Dienste in Anspruch. Im Internet ist das Client-Server-Modell eines der am häufigsten angewandten Modelle. Zahlreiche Services und Kommunikationsprotokolle in TCP/IP-Netzwerken wie das Empfangen und Senden von E-Mails per SMTP, IMAP oder POP, das Abrufen von Internetseiten per HTTP, das Transferieren von Dateien per FTP oder das Auflösen von Domainnamen per DNS basieren auf dem Client-Server-Modell.

Ein weiteres Architekturmodell ist das Peer-to-Peer-Modell. In diesem Architekturkonzept sind die Peers untereinander gleichberechtigt. Sie können gleichzeitig Server- und Client-Aufgaben erfüllen. Typische Anwendungsbereiche des P2P-Modells sind Filesharing-Services im Internet oder verteiltes Computing (Grid Computing).

Anwendungsbereiche des Master-Slave-Modells

Anwendungsbereiche des Master-Slave-Modells im IT-Umfeld sind:

  • die Steuerung der Kommunikation auf Bussystemen wie dem Feldbus
  • die Synchronisation von Zeitsignalen und Systemuhren
  • die Replikation von Datenbanken
  • die Steuerung des Zugriffs auf Host-Systeme
  • der Aufbau von Pico-Netzen per Bluetooth

Vorteile des Master-Slave-Modells

Das Master-Slave-Modell bietet den Vorteil einer einfach zu verwaltenden, zentralen Steuerung aller Abläufe durch den Master. Es werden nur erlaubte Kommunikationsbeziehungen aufgebaut und unberechtigter Informationsaustausch auf Bussystemen unterbunden. Slaves kommen mit weniger Intelligenz und geringerem Funktionsumfang aus.

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