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\chapter{Grafische Benutzeroberfläche (GUI)}

\section{Einfacher Modus}

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=12cm]{images/ss-neues-fenster}}
	\caption{Der Simulator nach dem ersten Starten}
	\label{fig:NeuesFenster}
\end{figure}

Der Simulator ben\"{o}tigt die JRE 6.0 (1.6) und lässt sich mit dem Befehl \textit{java -jar VS-Sim.jar} starten. Der Simulator präsentiert sich danach so wie auf Abbildung \ref{fig:NeuesFenster}. zu sehen ist. Für die Erstellung einer neuen Simulation wird im Menü ``Datei'' (Abbildung \ref{fig:DateiMenue}.) der Punkt ``Neue Simulation'' ausgewählt, wo anschließend das Einstellungsfenster für die neue Simulation erscheint.  Auf die einzelnen Optionen wird später genauer eingegangen und es werden nun nur die Standardeinstellungen übernommen. Die GUI mit einer frischen Simulation sieht aus wie auf Abbildung \ref{fig:NeuErstellteSimulation}.

Standardm\"{a}ßig wird der Simulator im ``einfachen Modus'' gestartet. Daneben gibt es noch einen ``Expertenmodus'', auf welchen sp\"{a}ter eingegangen wird.

\subsubsection{Die Menüzeile}

Im Datei-Menü (Abbildung \ref{fig:DateiMenue}.) lassen sich neue Simulationen erstellen oder die aktuell geöffnete Simulation schließen. Neue Simulationen öffnen sich standardmäßig in einem neuen Tab. Es können allerdings auch neue Simulationsfenster, die wiederum eigene Tabs besitzen, geöffnet oder geschlossen werden. In jedem Tab befindet sich eine, von den anderen vollständig unabhängige Simulation. Es können somit beliebig viele Simulationen parallel ausgeführt werden. Die Menüeinträge ``Öffnen'', ``Speichern'' und ``Speichern unter'' dienen für das Laden und Speichern von Simulationen. 

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=6.5cm]{images/ss-datei-menu}}
	\caption{Datei-Menü}
	\label{fig:DateiMenue}
\end{figure}

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=12cm]{images/ss-neue-simulation}}
	\caption{Eine neue Simulation}
	\label{fig:NeuErstellteSimulation}
\end{figure}

Über das Editieren-Menü gelangt der Anwender zu den Simulationseinstellungen, worauf später genauer eingegangen wird. In diesem Menü werden auch alle beteiligten Prozesse zum Editieren aufgelistet. Wählt der Anwender dort einen Prozess aus, dann öffnet sich der dazugehörige Prozesseditor. Auf diesen wird ebenso später genauer eingegangen. Das Simulator-Menü bietet die selben Optionen wie die Toolbar, welche im nächsten Teilkapitel beschrieben wird, an.

Einige Menüunterpunkte sind erst erreichbar, wenn im aktuellen Fenster bereits eine Simulation erstellt oder geladen wurde.

\subsubsection{Die Toolbar}

Oben links im Simulator befindet sich die Toolbar (Abbildung \ref{fig:Toolbar}.). Die Toolbar enthält die Funktionen die vom Anwender am häufigsten benötigt werden.

Die Toolbar bietet vier verschiedene Funktionen an:

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=5cm]{images/ss-neue-simulation-toolbar}}
	\caption{Die Menüzeile inklusive Toolbar}
	\label{fig:Toolbar}
\end{figure}

\begin{itemize}
	%\setlength{\itemsep}{-1mm}
	\item Zurücksetzen der Simulation; kann nur betätigt werden, wenn die Simulation pausiert wurde oder wenn die Simulation abgelaufen ist.
	\item Wiederholen der Simulation; kann nicht betätigt werden, wenn die Simulation noch nicht gestartet wurde. 
	\item Pausieren der Simulation; kann nur betätigt werden, wenn die Simulation derzeit läuft.
	\item Starten der Simulation; kann nur betätigt werden, wenn die Simulation derzeit nicht läuft und noch nicht abgelaufen ist.
\end{itemize}

\newpage
\subsubsection{Die Visualisierung}

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=12cm]{images/ss-visualisierung}}
	\caption{Visualisierung einer noch nicht gestarteten Simulation}
	\label{fig:Visualisierung}
\end{figure}

Mittig rechts befindet sich die grafische Simulationsvisualisierung. Die X-Achse gibt die Zeit in Millisekunden an und auf der Y-Achse sind alle beteiligten Prozesse aufgeführt. Die Demo-Simulation endet nach genau 15 Sekunden. Auf Abbildung \ref{fig:Visualisierung}. sind 3 Prozesse (mit den PIDs 1, 2 und 3) dargestellt, die jeweils einen eigenen horizontalen schwarzen Balken besitzen. Auf diesen Prozessbalken kann der Anwender die jeweilige lokale Prozesszeit ablesen. Die vertikale rote Linie stellt die globale Simulationszeit dar. 

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=8.8cm]{images/ss-rechtsklick-prozessbalken}}
	\caption{Rechtsklick auf einen Prozessbalken}
	\label{fig:RechtsklickProzessbalken}
\end{figure}

Die Prozessbalken dienen auch für Start- und Zielpunkte von Nachrichten. Wenn beispielsweise Prozess 1 eine Nachricht an Prozess 2 verschickt, so wird eine Linie vom einen Prozessbalken zum anderen gezeichnet. Nachrichten, die ein Prozess an sich selbst verschicken, werden nicht visualisiert. Sie werden aber im Logfenster (mehr dazu später) protokolliert.

Eine andere Möglichkeit einen Prozesseditor aufzurufen ist ein Linksklick auf den zum Prozess gehörigen Prozessbalken. Dies muss also nicht immer über das Simulator-Menü geschehen. Ein Rechtsklick hingegen öffnet ein Popup-Fenster mit weiteren Auswahlmöglichkeiten (Abbildung \ref{fig:RechtsklickProzessbalken}.). Ein Prozess kann über das Popup-Menü nur während einer laufenden Simulation zu einem Absturz oder einer Wiederbelebung bewegt werden.

Generell kann die Anzahl der Prozesse nach Belieben variieren. Die Dauer der Simulation beträgt mindestens \textit{5} und höchstens \textit{120} Sekunden. Die Simulation endet erst, wenn sie die globale Zeit, die angegebene Simulationsendzeit (hier \textit{15} Sekunden) erreicht hat, und nicht, wenn eine lokale Prozesszeit diese Endzeit erreicht. 

\subsubsection{Farbliche Differenzierung}


Farben helfen dabei die Vorgänge einer Simulation besser zu deuten. Standardmäßig werden die Prozesse (Prozessbalken) und Nachrichten mit den Farben, wie in Tabelle \ref{tb:Farben}. aufgelistet, dargestellt. Dies sind lediglich die Standardfarben, welche über die Einstellungen geändert werden können.

\begin{table}
	\fbox{
	\begin{tabular}{c|l}
		\textbf{Prozessfarbe} & \textbf{Bedeutung} \\
		\hline 
		 	Schwarz & Die Simulation läuft derzeit nicht\\
		\hline 
		 	Orange & Die Maus befindet sich über den Prozessbalken\\
		\hline 
		 	Rot & Der Prozess ist abgestürzt\\
			& \\
		\textbf{Nachrichtenfarbe} & \textbf{Bedeutung} \\
		\hline 
		 	Grün & Die Nachricht ist noch unterwegs und hat das Ziel noch nicht erreicht\\
		\hline 
		 	Blau & Die Nachricht hat das Ziel erfolgreich erreicht\\
		\hline 
		 	Rot & Die Nachricht ging verloren\\
	\end{tabular}\\
	}
	\caption{Farbliche Differenzierung von Prozessen und Nachrichten}
	\label{tb:Farben}
\end{table}

\newpage
\subsubsection{Die Sidebar}

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=9cm]{images/ss-sidebar}}
	\caption{Die Sidebar mit leerem Ereigniseditor}
	\label{fig:Sidebar}
\end{figure}

Mit Hilfe der Sidebar lassen sich Prozessereignisse programmieren. Oben auf Abbildung \ref{fig:Sidebar}. ist der zu verwaltende Prozess selektiert (hier mit der PID 1). In dieser Prozessauswahl gibt es auch die Möglichkeit ``Alle Prozesse'' auszuwählen, womit alle programmierten Ereignisse aller Prozesse gleichzeitig dargestellt werden. Unter ``Lokale Ereignisse'' versteht man diejenigen Ereignisse, die auftreten, wenn eine bestimmte lokale Zeit des dazugehörigen Prozesses eingetreten ist. Die darunter liegende Ereignistabelle listet alle programmierten Ereignisse (hier noch keine vorhanden) mitsamt Eintrittszeiten sowie den PIDs auf.

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=9cm]{images/ss-sidebar-mit-ereignissen}}
	\caption{Der Ereigniseditor mit 3 programmierten Ereignissen}
	\label{fig:SidebarMitEreignissen}
\end{figure}

Für die Erstellung eines neuen Ereignisses kann der Anwender entweder mit einem Rechtsklick auf einen Prozessbalken (Abbildung \ref{fig:RechtsklickProzessbalken}.) klicken und dort ``Lokales Ereignis einfügen'' wählen, oder unterhalb der Ereignistabelle ein Ereignis auswählen (Abbildung \ref{fig:Ereignisauswahl}.), im darunter liegenden Textfeld die Ereigniseintrittszeit eintragen und auf ``Übernehmen'' gehen. Beispielsweise wurden auf Abbildung \ref{fig:SidebarMitEreignissen}. drei Ereignisse hinzugefügt: Absturz nach \textit{123ms}, Wiederbelebung nach \textit{321ms} und erneuter Absturz nach \textit{3000ms} des Prozesses mit der ID 1. 

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=9cm]{images/ss-ereignisauswahl}}
	\caption{Die Ereignisauswahl via Sidebar}
	\label{fig:Ereignisauswahl}
\end{figure}

Mit einem Rechtsklick auf den Ereigniseditor lassen sich alle selektierten Ereignisse entweder kopieren oder löschen. Mit Hilfe der Strg-Taste können auch mehrere Ereignisse gleichzeitig markiert werden. Die Einträge der Spalten für die Zeit und der PID lassen sich nachträglich editieren. Somit besteht eine komfortable Möglichkeit bereits programmierte Ereignisse auf eine andere Zeit zu verschieben oder einen anderen Prozess zuzuweisen. Allerdings sollte der Anwender darauf achten, dass er nach dem ändern der Ereigniseintrittszeit die Enter-Taste betätigt, da sonst die Änderung unwirksam ist.

In der Sidebar gibt es neben dem Ereignis-Tab einen weiteren Tab ``Variablen''. Hinter diesem Tab verbirgt sich der Prozesseditor des aktuell ausgewählten Prozesses (Abbildung \ref{fig:NeueSimulationVariablen}. links). Dort können alle Variablen des Prozesses editiert werden und ist somit eine weitere Möglichkeit einen Prozesseditor aufzurufen. 

\subsubsection{Das Logfenster}

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=16.5cm]{images/ss-loggfenster}}
	\caption{Das Logfenster}
	\label{fig:Logfenster}
\end{figure}

Das Logfenster (Abbildung \ref{fig:NeuErstellteSimulation}., unten) protokolliert  in chronologischer Reihenfolge alle eingetroffenen Ereignisse. Auf Abbildung \ref{fig:Logfenster}. ist das Logfenster nach Erstellung der Demo-Simulation zu sehen, an welcher 3 Prozesse beteiligt sind. Am Anfang eines Logeintrages wird stets die globale Zeit in Millisekunden protokolliert. Bei jedem Prozess werden ebenso seine lokalen Zeiten sowie die Lamport- und die Vektor-Zeitstempel aufgeführt. Hinter den Zeitangaben werden weitere Angaben, wie beispielsweise welche Nachricht mit welchem Inhalt verschickt wurde und welchem Protokoll sie angehört, gemacht. Dies wird später noch anhand von Beispielen demonstriert.

Mit dem Deaktivieren des Logging-Schalters lässt sich das Loggen von Nachrichten temporär ausstellen. Mit deaktiviertem Loggen werden keine neuen Nachrichten mehr ins Logfenster geschrieben. Nach Reaktivieren des Schalters werden alle ausgelassenen Nachrichten nachträglich in das Fenster geschrieben. Ein deaktiviertes Loggen kann zu verbessertem Leistungsverhalten des Simulators führen. Dieser Umstand ist der sehr langsamen Java-Implementierung der JTextArea-Klasse zu verdanken, die schnelle Updates nur sehr träge durchführt.

Über den Schalter ``Expertenmodus'' wird der Expertenmodus aktiviert, beziehungsweise deaktiviert. 

\section{Expertenmodus}

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=12cm]{images/ss-simulation-expertenmodus}}
	\caption{Der Simulator im Expertenmodus}
	\label{fig:SimulationExpertenmodus}
\end{figure}

Der Simulator kann in zwei verschiedenen Modi betrieben werden. Es gibt einen einfachen und einen Expertenmodus. Der Simulator startet standardmäßig im einfachen Modus, so dass sich der Anwender nicht mit der vollen Funktionalität des Simulators auf einmal auseinandersetzen muss. Der einfache Modus ist übersichtlicher, bietet jedoch weniger Funktionen an. Der Expertenmodus eignet sich mehr für erfahrene Anwender und bietet dementsprechend auch mehr Flexibilität. Der Expertenmodus kann über den gleichnamigen Schalter unterhalb des Logfensters oder über die Simulationseinstellungen aktiviert oder deaktiviert werden.  Auf Abbildung \ref{fig:SimulationExpertenmodus}. ist der Simulator im Expertenmodus zu sehen. Wenn der Expertenmodus mit dem einfachen Modus verglichen wird, so fallen einige Unterschiede auf:

\subsubsection{Neue Funktionen in der Sidebar}

Der erste Unterschied ist in der Sidebar erkennbar (Abbildung \ref{fig:SidebarExpertenmodus}.). Dort sind nun, zusätzlich zu den lokalen Ereignissen, auch globale Ereignisse editierbar.  Wie bereits erwähnt sind unter lokale Ereignisse diejenigen Ereignisse zu verstehen, die auftreten, wenn eine bestimmte lokale Zeit des dazugehörigen Prozesses eingetreten ist. Globale Ereignisse hingegen sind diejenigen Ereignisse, die auftreten, wenn eine bestimmte globale Zeit eingetreten ist. Ein globales Ereignis nimmt die globale Simulationszeit und ein lokales Ereignis die lokale Prozesszeit als Eintrittskriterium. Globale Ereignisse machen somit nur einen Unterschied, wenn sich die lokalen Prozesszeiten von der globalen Zeit unterscheiden.

Des Weiteren kann der Anwender bei der Programmierung eines neuen Ereignisses direkt die dazugehörige PID selektieren. Im einfachen Modus wurde hier immer standardmäßig die PID des aktuell (in der obersten Combo-Box) ausgewählten Prozesses verwendet (hier mit PID 1). 

\subsubsection{Lamportzeit-, Vektorzeit- und Anti-Aliasing Schalter}

Weitere Unterschiede machen sich unterhalb des Logfensters bemerkbar. Dort gibt es unter anderem zwei neue Schalter ``Lamportzeit'' und ``Vektorzeit''.  Aktiviert der Anwender einen dieser beiden Schalter, so werden die Lamport- beziehungsweise die Vektor-Zeitstempel in der Visualisierung dargestellt. Damit die Übersichtlichkeit nicht leidet, kann der Anwender nur jeweils einen dieser beiden Schalter zur gleichen Zeit aktiviert haben. 

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=9cm]{images/ss-sidebar-expertenmodus}}
	\caption{Die Sidebar im Expertenmodus}
	\label{fig:SidebarExpertenmodus}
\end{figure}

Der Anti-Aliasing-Schalter ermöglicht dem Anwender Anti-Aliasing zu aktivieren beziehungsweise zu deaktivieren. Mit Anti-Aliasing werden alle Grafiken der Visualisierung gerundet dargestellt. Aus Performance-Gründen ist Anti-Aliasing standardmäßig nicht aktiv.

\subsubsection{Der Logfilter}

Je komplexer eine Simulation wird, desto unübersichtlicher werden die Einträge im Logfenster. Hier fällt es zunehmend schwerer die Übersicht aller Ereignisse zu behalten. Um dem entgegenzuwirken gibt es im Expertenmodus einen Logfilter, welcher es ermöglicht nur die wesentlichen Daten aus den Logs zu filtern. 

Der Logfilter wird anhand des dazugehörigen Schalters ``Filter'' aktiviert und deaktiviert. In der dahinterliegenden Eingabezeile kann ein regulärer Ausdruck in Java-Syntax, beschrieben in \cite{Regexp}, angegeben werden. Beispielsweise werden mit ``\textit{PID: (1|2)}'' nur Logzeilen angezeigt, die entweder ``\textit{PID: 1}'' oder ``\textit{PID: 2}'' beinhalten. Alle anderen Zeilen, die zum Beispiel nur ``\textit{PID: 3}'' beinhalten, werden dabei nicht angezeigt. Mit Logfilter werden nur die Logzeilen angezeigt, auf die der angegebene reguläre Ausdruck passt. Der Logfilter kann auch nachträglich aktiviert werden, da bereits protokollierte Ereignisse nach jeder Filteränderung erneut gefiltert werden. 

Der Logfilter kann auch während einer laufenden Simulation verwendet werden. Bei Filterdeaktivierung werden alle Nachrichten wieder dargestellt. Lognachrichten, die aufgrund des Filters noch nie angezeigt wurden, werden dann nachträglich angezeigt.

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics[width=12cm]{images/ss-neue-simulation-variablen}}
	\caption{Der Prozesseditor in der Sidebar}
	\label{fig:NeueSimulationVariablen}
\end{figure}

\section{Ereignisse}

Es wird zwischen zwei Haupttypen von Ereignissen unterschieden: Programmierbare Ereignisse und nicht programmierbare Ereignisse. Programmierbare Ereignisse lassen sich im Ereigniseditor programmieren und editieren und deren Eintrittszeiten hängen von den lokalen Prozessuhren oder der globalen Uhr ab. Nicht programmierbare Ereignisse lassen sich hingegen nicht im Ereigniseditor programmieren und treten nicht wegen einer bestimmten Uhrzeit ein, sondern aufgrund anderer Gegebenheiten wie zum Beispiel das Eintreffen einer Nachricht oder das Ausführen einer Aktion aufgrund eines Weckers, worauf später nochmal genauer eingegangen wird.

\subsubsection{Prozessabsturz- und Wiederbelebung (programmierbar)}

Die beiden einfachsten Ereignisse sind ``Prozessabsturz'' sowie ``Prozesswiederbelebung''. Wenn ein Prozess abgestürzt ist, so wird sein Prozessbalken in rot dargestellt. Ein abgestürzter Prozess kann keine weiteren Ereignisse mehr verarbeiten und wenn bei ihm eine Nachricht eintrifft, dann kann sie nicht verarbeitet werden und geht deshalb verloren. Die einzige Ausnahme bietet ein Wiederbelebungsereignis. Ein abgestürzter Prozess kann nichts, außer wiederbelebt werden. Während eines Prozessabsturzes läuft die lokale Prozessuhr, abgesehen von den Lamport- und Vektor-Zeitstempel, normal weiter. Das heißt, es besteht die Möglichkeit, dass ein Prozess einige seiner Ereignisse gar nicht ausführt, da er zu den Ereigniseintrittszeiten abgestürzt ist. Wenn im echten Leben ein Computer abstürzt oder abgeschaltet wird, dann läuft seine Hardware-Uhr unabhängig vom Betriebssystem auch weiter.

\subsubsection{Aktivierung und Deaktivierung von Protokollen sowie Starten von Anfragen (programmierbar)}
Es ist bereits bekannt, dass ein Prozess mehrere Protokolle client- und auch serverseitig unterstützen kann. Welches Protokoll von einem Prozess unterstützt wird, kann der Anwender anhand von Protokollaktivierungs- und Protokolldeaktivierungsereignissen konfigurieren. Somit besteht die Möglichkeit, dass ein gegebener Prozess ein bestimmtes Protokoll erst zu einem bestimmten Zeitpunkt unterstützt und gegebenenfalls ein anderes Protokoll ablöst. Jedes Protokoll kann entweder server- oder clientseitig aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden. Welche Protokolle es gibt wird später behandelt. Der Anwender hat somit die Auswahl zwischen fünf verschiedenen Protokollereignistypen: 

\begin{itemize}
	\item Aktivierung des Clients eines gegebenen Protokolls
	\item Aktivierung des Servers eines gegebenen Protokolls
	\item Deaktivierung des Clients eines gegebenen Protokolls
	\item Deaktivierung des Servers eines gegebenen Protokolls
	\item Starten einer Client/Server-Anfrage eines gegebenen Protokolls
\end{itemize}

Ob sich das Ereignis für das Starten einer Anfrage auf einen Client oder einen Server bezieht, hängt vom verwendeten Protokoll ab. Es gibt Protokolle, wo der Client die Anfragen starten muss, und es gibt Protokolle, wo der Server diese Aufgabe übernimmt. Beispielsweise startet bei dem ``Ping-Pong Protokoll'' der Client und bei dem ``Commit-Protokollen'' der Server immer die Anfragen. Es gibt kein Protokoll, wo der Client und der Server jeweils Anfragen starten können. 

\subsubsection{Nachrichtenempfang sowie Antwortnachrichten (nicht-programmierbar)}

Nachdem ein Prozess eine Nachricht empfängt wird zuerst überprüft, ob er das dazugehörige Protokoll unterstützt. Wenn der Prozess das Protokoll unterstützt, wird geschaut, ob es sich um eine Client- oder eine Servernachricht handelt. Wenn es sich um eine Clientnachricht handelt, so muss der Empfängerprozess das Protokoll serverseitig unterstützen und virce versa. Wenn alles passt, dann führt der Empfängerprozess die vom Protokoll definierten Aktionen aus. In der Regel berechnet der Prozess einen bestimmten Wert und schickt ihn über eine Antwortnachricht zurück. Es können aber auch beliebig andere Aktionen ausgeführt werden. Welche dies sind hängt vom Protokoll ab.

\subsubsection{Callback-Ereignisse (nicht-programmierbar)}

Ein Callback-Ereignis kann von einem Protokoll ausgelöst werden. Das Protokoll setzt einen Wecker, der angibt zur welcher lokalen Uhrzeit eine weitere Aktion ausgeführt werden soll. Zum Beispiel lassen sich hiermit Timeouts realisieren: Wenn ein Protokoll eine Antwort erwartet, diese aber nicht eintrifft, dann kann nach einer bestimmten Zeit eine Anfrage erneut verschickt werden! Es können beliebig viele Callback-Ereignisse definiert werden. Wenn sie noch nicht ausgeführt wurden und aufgrund eines anderen Ereignisses nicht mehr benötigt werden, dann können sie vom Protokoll wieder nachträglich entfernt werden. Wenn ein Callback-Ereignis ausgeführt wird, dann kann es sich selbst wieder für eine weitere Ausführung erneut planen. So lassen sich periodisch wieder-eintreffende Ereignisse realisieren. Beispielsweise verwenden die ``Commit-Protokolle'' (mehr dazu später) Callback-Ereignisse, indem solange Anfragen verschickt werden, bis alle benötigten Antworten vorliegen.

\subsubsection{Zufallsereignisse (nicht-programmierbar)}

Die Eintrittszeit eines Zufallsereignisses wird vom Simulator zufällig gewählt. Es besteht lediglich die Möglichkeit die Wahrscheinlichkeit, dass das Ereignis überhaupt eintritt, einzustellen. Ein Beispiel ist ein zufälliger Prozessabsturz, dessen Wahrscheinlichkeit unter den Prozessvariablen konfiguriert werden kann. Diese Variable wird im Abschnitt über den Prozesseditor noch ausführlicher beschrieben.


\section{Einstellungen}

\begin{table}
	\centering
	\fbox{
	\begin{tabular}{l|l}
		\textbf{Typ} & \textbf{Beschreibung}\\
		\hline 
			\textit{Boolean} & Boolescher Wert, z.B. \textit{true} oder \textit{false}\\
			\textit{Color} & Java-Farbobjekt\\
			\textit{Float} & 32-Bit Fließkommazahl\\
			\textit{Integer[]} & Vektor aus 32-Bit Integer\\
			\textit{Integer} & 32-Bit Integer\\
			\textit{Long} & 64-Bit Long\\
			\textit{String} & Java-Stringobjekt\\
	\end{tabular}
	}
	\caption{Verfügbare Datentypen für editierbare Variablen}
	\label{tb:VariablenDatentypen}
\end{table}


In diesem Abschnitt wird genauer auf die möglichen Konfigurationsmöglichkeiten eingegangen. Zunächst gibt es globale Simulationseinstellungen. Diese beinhalten Variablen die die gesamte Simulation betreffen. Zudem hat jeder Prozess seine eigenen lokale Einstellungen. Darüber hinaus kann jedes Protokoll (Client- sowie Serverseite) für jeden Prozess separat eingestellt werden. 

\subsection{Variablendatentypen}

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics{images/ss-simulationseinstellungen}}
	\caption{Das Fenster zu den Simulationseinstellungen}
	\label{fig:Simulationseinstellungen}
\end{figure}


Der Simulator unterscheidet zwischen mehreren Datentypen, in denen die einstellbaren Variablen vorliegen können (Tabelle \ref{tb:VariablenDatentypen}.). Jede Variable besitzt einen Namen, einen Wert und eine optionale Beschreibung. Wenn eine Variablenbeschreibung vorhanden ist, so wird sie anstelle des Variablennamen in einem Editor (mehr zu Editoren später) angezeigt. Der Variablenname wird vom Simulator lediglich für die interne Verwendung benötigt. Im folgenden bedeutet \textit{Typ: varname = wert}, dass die Variable vom Typ \textit{Typ} ist, der interne Variablenname \textit{varname} lautet, und standardmäßig den Wert \textit{wert} zugewiesen hat. Vom Anwender lassen sich lediglich die Variablenwerte, jedoch nicht die Variablentypen, Variablennamen und Beschreibungen ändern.

\subsection{Simulationseinstellungen}


Beim Erstellen einer neuen Simulation erscheint zunächst das dazugehörige Einstellungsfenster (Abbildung \ref{fig:Simulationseinstellungen}.). In der Regel reicht es, wenn der Anwender hier, bis auf die Anzahl beteiligter Prozesse, die Standardwerte übernimmt. Es besteht auch die Möglichkeit die Einstellungen nachträglich zu editieren, indem das Einstellungsfenster via ``Editieren $\rightarrow$ Einstellungen'' erneut aufgerufen wird.

Im Folgenden werden alle in den Simulationseinstellungen verfügbaren Variablen beschrieben. Die Klammern geben die Typen, Namen und die Standardwerte an, in denen die Variablen vorliegen. 

\begin{figure}[h]
	\centering
	\fbox{\includegraphics{images/ss-simulationseinstellungen-experten}}
	\caption{Weitere Simulationseinstellungen im Expertenmodus}
	\label{fig:SimulationseinstellungenExperten}
\end{figure}


\begin{itemize}
	\item \textbf{Prozesse empfangen eigene Nachrichten} \textit{(Boolean: sim.message.own.recv = false)}: Standardmäßig können Prozesse keine Nachrichten empfangen, die sie selbst verschickt haben. Dies trägt zur Übersichtlichkeit der Simulation bei. Wenn diese Variable jedoch auf \textit{true} gesetzt wird, dann kann ein Prozess auch selbst verschickte Nachrichten empfangen und auf diese ebenso antworten. Die Zeit für das Versenden und Empfangen einer Nachricht an sich selbst beträgt jedoch stets \textit{0ms}. Diese Variable sollte mit Vorsicht verwendet werden, da bedingt durch den \textit{0ms} Endlosschleifen entstehen können. 
	\item \textbf{Mittelwerte der Nachrichtenverlustwahrscheinlichkeiten bilden} \textit{(Boolean: sim.message.prob.mean = true)}: Jede Nachricht, die verschickt wird, hat, je nach Einstellungen, eine vom verschickenden Prozess abhängige zufällige Verlustwahrscheinlichkeit. Wenn diese Option aktiviert ist, so wird hier der Mittelwert aus den Verlustwahrscheinlichkeiten vom Sender- und Empfängerprozess gebildet. Ansonsten wird stets die Verlustwahrscheinlichkeit, die beim Senderprozesses angegeben wurde, verwendet. 
	\item \textbf{Mittelwerte der Übertragungszeiten bilden} \textit{(Boolean: sim.message.sendingtime.mean = true)}: Jede Nachricht, die verschickt wird, hat, je nach Einstellungen, eine vom verschickenden Prozess abhängige zufällige Übertragungszeit bis sie ihr Ziel erreicht (siehe Prozesseinstellungen später). Wenn diese Option aktiviert ist, so wird der Mittelwert vom Sender- und Empfängerprozess gebildet. Ansonsten wird stets die Übertragungszeit, die beim Senderprozesses angegeben wurde, verwendet.
	\item \textbf{Nur relevante Nachrichten anzeigen} \textit{(Boolean: sim.messages.relevant = true)}: Wenn nur alle relevanten Nachrichten angezeigt werden, dann werden Nachrichten an einen Prozess die er selbst nicht verarbeiten kann, weil er das dazugehörige Protokoll nicht unterstützt, nicht angezeigt. Dies verbessert die Übersicht.
	\item \textbf{Expertenmodus aktivieren} \textit{(Boolean: sim.mode.expert = false)}: Hier lässt sich der Expertenmodus aktivieren beziehungsweise deaktivieren. Alternativ kann dies über den gleichnamigen Schalter unterhalb des Logfensters geschehen.
	\item \textbf{Simulation periodisch wiederholen} \textit{(Boolean: sim.periodic = false)}: Wenn diese Variable auf \textit{true} gesetzt ist, dann wird die Simulation jedes Mal nach Ablauf automatisch erneut gestartet. 
	\item \textbf{Lamportzeiten betreffen alle Ereignisse} \textit{(Boolean: sim.update.lamporttime.all = false)}: Wenn diese Variable auf \textit{true} gesetzt ist, dann werden bei jedem Ereignis alle Lamport-Zeitstempel aller Prozesse jeweils inkrementiert. Bei einem Wert \textit{false} inkrementieren sich die Lamport-Zeitstempel jeweils nur, wenn eine Nachricht empfangen oder verschickt wurde.
	\item \textbf{Vektorzeiten betreffen alle Ereignisse} \textit{(Boolean: sim.update.vectortime.all = false)}: Wenn diese Variable auf \textit{true} gesetzt ist, dann werden bei jedem Ereignis alle Vektor-Zeitstempel aller Prozesse jeweils inkrementiert. Bei einem Wert \textit{false} inkrementieren sich die Vektor-Zeitstempel jeweils nur, wenn eine Nachricht empfangen oder verschickt wurde.

	Lamport- und Vektor-Zeitstempel werden später anhand eines Beispiels verdeutlicht.
	\item \textbf{Abspielgeschwindigkeit der Simulation} \textit{(Float: sim.clock.speed = 0.5)}: Gibt den Faktor der Simulationsabspielgeschindigkeit an. Wenn als Faktor \textit{1} gewählt wird, dann dauert eine simulierte Sekunde so lange wie eine echte Sekunde. Der Faktor \textit{0.5} gibt somit an, dass die Simulation mit halber Echtzeitgschwindigkeit abgespielt wird.
	\item \textbf{Anzahl der Prozesse} \textit{(Integer: sim.process.num = 3)}: Gibt die Anzahl beteiligter Prozesse an. Der Anwender kann auch nachträglich via Rechtsklick auf den Prozessbalken den jeweiligen Prozess aus der Simulation entfernen oder weitere Prozesse hinzufügen.
	\item \textbf{Dauer der Simulation} \textit{(Integer: sim.seconds = 15)}: Gibt die Dauer der Simulation in Sekunden an.
\end{itemize}

Die weiteren Simulationseinstellungen unter ``Einstellungen für neue Prozesse'' sowie ``Nachrichteneinstellungen für neue Prozesse'' geben lediglich Standardwerte an, die für neu zu erstellende Prozesse verwendet werden. Die dort verfügbaren Variablen werden im folgenden Teilkapitel genauer beschrieben.

\subsection{Prozess- und Protokolleinstellungen}

Jeder Prozess besitzt folgende Variablen, die entweder via dem Variablen-Tab in der Sidebar oder ``Editieren $\rightarrow$ Prozess \textit{PID}'' oder Linksklick auf den Prozessbalken editiert werden können. Auf allen drei Wegen kommt jeweils der selbe Prozesseditor zum Vorschein.

\begin{itemize}
	\item \textbf{Uhrabweichung} \textit{(Float: process.clock.variance = 0.0)}: Gibt den Wert an, um den die lokale Prozessuhr abweicht. Der Wert \textit{0.0} besagt beispielsweise, dass die Uhr keine Abweichung hat und somit global-korrekt läuft. Ein Wert von \textit{1.0} würde hingegen bedeuten, dass die Uhr mit doppelter Geschwindigkeit- und ein Wert von \textit{-0.5}, dass die lokale Prozessuhr mit halber Geschwindigkeit der globalen Uhr fortschreitet. Es sind nur Werte > \textit{-1.0} erlaubt, da sonst die Prozessuhr rückwärts laufen könnte. Bei allen anderen Werten wird die Einstellung wieder automatisch auf \textit{0.0} gesetzt. Da der Simulator intern mit Fließkommazahlen doppelter Genauigkeit arbeitet, kann es zu kleinen, jedoch vernachlässigbaren, Rundungsfehlern kommen. 
	\item \textbf{Prozessausfallwahrscheinlichkeit} \textit{(Integer: process.prob.crash = 0)}: Gibt eine Wahrscheinlichkeit in Prozent an, ob der gegebene Prozess während der Simulation zufällig abstürzt. Die Wahrscheinlichkeit bezieht sich auf die komplette Simulationsdauer. Bei einer Einstellung von \textit{100} Prozent und der Simulationsdauer von \textit{15} Sekunden stürzt der Prozess auf jeden Fall zwischen \textit{0ms} und \textit{15000ms} ab. An welcher Stelle dies geschieht wird zufällig bestimmt. Wenn der Prozess nach seinem Absturz wiederbelebt wird, stürzt er nicht noch einmal zufällig ab. Dies gilt allerdings nicht, wenn die Prozesseinstellungen nach dem Zufallsabsturz erneut geändert und übernommen werden, da dann das Zufallsabstürzereignis erneut erstellt wird. 
	\item \textbf{Lokale Zeit} \textit{(Long: process.localtime = 0)}: Gibt die lokale Prozesszeit in Millisekunden an. 
	\item \textbf{Nachrichtenverlustwahrscheinlichkeit} \textit{(Integer: message.prob.crash = 0)}: Gibt eine Wahrscheinlichkeit in Prozent an, ob eine vom aktuell ausgewählten Prozess verschickte Nachricht unterwegs verloren geht. An welcher Stelle die Nachricht zwischen dem Sende- und Empfängerprozess verloren geht wird vom Simulator zufällig gewählt.
	\item \textbf{Maximale Übertragungszeit} \textit{(Long: message.sendingtime.max = 2000)}: Gibt die Dauer in Millisekunden an, die eine vom Prozess verschickte Nachricht maximal benötigt, bis sie einen Empfängerprozess erreicht. Im weiteren Verlauf wird dieser Wert mit $t_{max}$ bezeichnet. 
	\item \textbf{Minimale Übertragungszeit} \textit{(Long: message.sendingtime.min = 500)}: Gibt die Dauer in Millisekunden an, die eine vom Prozess verschickte Nachricht minimal benötigt, bis sie einen Empfängerprozess erreicht. Im weiteren Verlauf wird dieser Wert mit $t_{min}$ bezeichnet. 
		
Wenn die Übertragungszeiten von Nachrichten immer exakt die selbe Zeit in Anspruch nehmen sollen, dann müssen alle Prozesseinstellungen mit $t_{min} = t_{max}$ konfiguriert werden. Wenn die aktuelle globale Zeit $t_g$ ist und die Simulationseinstellung ``Mittelwerte der Übertragungszeiten bilden'' nicht aktiv ist, dann wird die Ereigniseintrittszeit $t_e$ für den Empfang der Nachricht wie folgt berechnet:

\begin{equation*}
	t_e := t_g + rand(t_{min}, t_{max})
\end{equation*}

Das heißt, dass die Nachricht nach einer zufälligen Zeit zwischen $t_{min}$ und $t_{max}$ beim Empfänger eintrifft. Für jeden Empfänger wird hierbei ein neuer Zufalls-wert gewählt. Für den Fall, dass die Einstellung ``Mittelwerte der Übertragungszeiten bilden'' aktiviert ist, und wenn $t'_{min}$ und $t'_{max}$ die beim Empfängerprozess eingestellten Werte entsprechen, dann wird die Nachrichtenempfangszeit wie folgt berechnet:

\begin{equation*}
	t_e := t_g + \frac{1}{2} (rand(t_{min}, t_{max}) + rand(t'_{min}, t'_{max}))
\end{equation*}

Das heißt, dass stets der Mittelwert der Nachrichtenübertragungszeiten des Sender- und Empfängerprozesses verwendet wird.

\end{itemize}

Im selben Fenster (im Prozesseditor) lassen sich auch die Protokollvariablen editieren. Die Protokollvariablen werden jedoch später bei den Protokollen beschrieben.

\subsection{Einstellungen im Expertenmodus}

\begin{table}
	\centering
	\fbox{
	\begin{tabular}{l|l}
		\textbf{Schlüssel} & \textbf{Beschreibung}\\
		\hline 
			\textit{col.background} & Die Hintergrundfarbe der Simulation\\
			\textit{col.message.arrived} & Nachrichtenfarbe wenn sie ihr Ziel erreicht hat\\
			\textit{col.message.lost} & Nachrichtenfarbe wenn sie verloren ging\\
			\textit{col.message.sending} & Nachrichtenfarbe wenn sie noch unterwegs ist\\
			\textbf{\textit{col.process.crashed}} & Prozessfarbe wenn er abgestürzt ist\\
			\textbf{\textit{col.process.default}} & Prozessfarbe wenn die Simulation aktuell nicht läuft und \\
				& der Prozess aktuell nicht abgestürzt ist \\
			\textbf{\textit{col.process.highlight}} & Prozessfarbe wenn die Maus über seinem Balken liegt\\
			\textit{col.process.line} & Farbe, in der die kleine ``Prozessfane'' an der auch die \\
				& lokale Prozesszeit angegeben wird, dargestellt wird\\
			\textbf{\textit{col.process.running}} & Prozessfarbe wenn er nicht abgestürzt ist und die\\
				& Simulation aktuell läuft\\
			\textit{col.process.secondline} & Farbe in der die Sekunden-Zeitgitter dargestellt werden \\
			\textit{col.process.sepline} & Farbe der globalen Zeitachse\\
			\textbf{\textit{col.process.stopped}} & Prozessfarbe wenn die Simulation pausiert wurde\\
	\end{tabular}
	}
	\caption{Farbeinstellungen}
	\label{tb:Farbeinstellungen}
\end{table}

Im Expertenmodus lassen sich zusätzliche Variablen, wie beispielsweise diverse Farbwerte und Anzahl oder Pixel verschiedener der GUI-Elemente, editieren. Auf Abbildung \ref{fig:SimulationseinstellungenExperten}. sieht der Anwender alle einstellbaren Farben. Die fett-gedruckten Schlüssel in Tabelle \ref{tb:Farbeinstellungen}. dienen nur als Standardwerte für die neu zu erstellenden Prozesse und sind auch jeweils in den Prozesseinstellungen für jeden Prozess separat editierbar.