Che cosa si nasconde dietro l’architettura master-slave?

L’architettura master-slave è un sistema usato in informatica per la gestione degli accessi su risorse condivise. Il master controlla e decide quando gli slave possono utilizzare le risorse. Il sistema è utilizzato ad esempio nella generazione di picoreti tramite Bluetooth.

Che cosa si intende con master-slave?

L’architettura master-slave descrive un sistema di controllo e distribuzione delle risorse nel campo dell’informatica. Il sistema è importante nei casi in cui più dispositivi, processi o applicazioni sono assegnati alle stesse risorse. Questo caso si verifica, ad esempio, nella trasmissione di dati tramite bus dati. Il master-slave gestisce le richieste in modo che la comunicazione avvenga senza disturbi e alterazione dei segnali da parte di altri utenti e che tutti i processi siano eseguibili correttamente.

N.B.

Il termine “Master-Slave”, per via del riferimento allo schiavismo (slave = schiavo) è discutibile; pertanto si utilizzano sempre più spesso termini alternativi, come “primario e secondario” o “primario e replica”.

Casi applicativi del master-slave

Ad esempio, l’architettura master-slave viene utilizzata nei seguenti casi applicativi:

  • Regolazione e coordinazione di sistemi bus per lo scambio di informazioni: il master coordina e controlla gli slave e assicura che il bus dati riceva ed elabori correttamente le informazioni.
  • Organizzazione di risorse nell’ambito di una rete di computer: le risorse a disposizione su una rete vengono rese disponibili dal master in base a una logica definita, garantendo così che tutti gli utenti possano svolgere i propri compiti.
  • Creazione di una picorete di terminali tramite Bluetooth: il sistema master-slave è utilizzato per la creazione di picoreti. Le picoreti sono una [Personal Area Network], ossia un determinato tipo di rete personale nella quale i terminali si connettono tramite Bluetooth.
  • Controllo degli accessi su un sistema host: un computer host fornisce le risorse all’interno di una rete di computer. Il master gestisce gli accessi degli utenti.

Come funziona l’architettura master-slave?

Nell’architettura master-slave, a decidere è sempre il master: ogni comunicazione funziona solo dal master verso lo slave. La comunicazione dallo slave verso il master non è prevista. Le risorse, quindi, vengono sempre gestite in modo unidirezionale.

Il master assegna allo slave i permessi di cui necessita, ad esempio permessi di accesso o comunicazione. Lo slave agisce solo su richiesta del master, mentre il master opera liberamente e senza dover ricevere richieste.

Quali sono le caratteristiche del master-slave?

La principale caratteristica dell’architettura master-slave è che il controllo è in mano al master, che va inteso come istanza di controllo. Tutti gli slave integrati sono sempre passivi e in attesa del permesso da parte del master per poter utilizzare le risorse desiderate. Il master è dotato di maggiori funzionalità per via della sua funzione di controllo. Inoltre, è in grado di gestire un gran numero di slave. L’indirizzamento degli slave da parte del master funziona tramite un indirizzo o un cavo fisico. Su determinati sistemi è possibile definire il master di stazioni con le stesse autorizzazioni in fase di inizializzazione di un sistema.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dell’architettura master-slave?

Il master-slave è un concetto di controllo e regolazione di risorse condivise. Un vantaggio determinante è il fatto che il master controlla tutte le condizioni di accesso. Il master è al centro dei sistemi e ne facilita notevolmente la progettazione. Inoltre, il suo utilizzo impedisce lo scambio di informazioni non autorizzato. Uno svantaggio di questa architettura è la comunicazione unidirezionale: gli slave non sono in grado di comunicare direttamente con il master. L’interrogazione degli slave da parte del master per mezzo del cosiddetto polling (un’interrogazione che rileva lo stato dell’hardware o del software) non è quindi un metodo efficiente.

Quali sono le alternative all’architettura master-slave?

L’architettura master-slave non è l’unico modello per il controllo delle risorse. Un’alternativa ben nota è il modello client-server. Questo modello utilizza server che forniscono servizi utilizzati dai client a seconda del fabbisogno e costituisce il modello di architettura più utilizzato su internet. L’invio di e-mail tramite SMTP, IMAP o POP, l’invio di richieste http a un server web o il trasferimento di dati a un server tramite File Transfer Protocol, in breve FTP, sono esempi di implementazione del modello client-server.

Un’ulteriore architettura applicabile in questo contesto è il modello peer-to-peer. In questo caso, un programma peer funge contemporaneamente da server e da client. A differenza del principio master-slave, i peer hanno tutti gli stessi diritti e svolgono sia funzioni server che funzioni client. L’architettura peer-to-peer è utilizzata soprattutto nei servizi di file sharing o di grid computing.

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