2011_6 Brocade Ethernet Fabrics im Rechenzentrum

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Ethernet Fabrics

Die neue Leichtigkeit im Rechenzentrum

Großen Unternehmen fällt es zunehmend schwer, die Anforderungen ihres Tagesgeschäfts im Rahmen bestehender Infrastrukturen und Budgets abzudecken. Die Herausforderung lässt sich in wenige Worte fassen: Trotz exponentiell wachsender Datenmengen [1] muss die Unternehmens-IT Effizienz demonstrieren. Unter diesem Eindruck gewinnt die Migration auf virtualisierte Umgebungen an Attraktivität, verspricht sie doch geringere Kosten, höhere Dienstgüte (Quality of Service) sowie effizientere Nutzung vorhandener Ressourcen.

ie Zeiten endloser Reihen von Serverschränken, in denen mangelhaft ausgelastete Hardware hauptsächlich die Stromrechnung belastet, Kühlleistung erfordert und Personal in zweistelliger Größe bindet, sind aus Unternehmenssicht nicht mehr tragbar.

Aktenzeichen »Datenexplosion«

In einer kürzlich erschienenen Umfrage des renommierten Marktforschungsunternehmens Gartner identifizierten fast die Hälfte der Befragten das Datenwachstum als eine der drei Top IT-Herausforderungen, neben Performance-Anforderungen und Skalierbarkeit. Zwar beeinflussen alle diese Kennzahlen die Kostenstruktur im Rechenzentrum auf die eine oder andere Weise. Alleine Datenwachstum ist aber unmittelbar mit mehreren Kostenstellschrauben verknüpft, beispielsweise den laufenden Ausgaben für Hardware und Software, der Administration sowie den bereitgestellten Services.

Einige Firmen adressieren das Problem durch simples Wettrüsten. Sie nehmen linear mit den steigenden Anforderungen zusätzliche Server in Betrieb. Dies ist auf Dauer keine Lösung. Viele andere aber haben erkannt, dass ein Paradigmenwechsel im Rechenzentrum notwendig ist. Das traditionelle, monolithische Datacenter stellt zwar alle notwendigen Services bereit. Sein Betrieb ist allerdings wenig nachhaltig und skaliert kaum mit dem notwendigen Wachstum. Die Antwort heißt Virtualisierung. Unternehmen sparen massiv Rechenzentrumsgrundfläche und verbrauchen weniger physische Ressourcen. Aber vor allem wird ihre Infrastruktur viel übersichtlicher. Und je mehr Virtualisierung den Weg in die Praxis findet, desto stärker zahlen sich die Skaleneffekte dieser Komplexitätsreduktion aus.

Wie kann eine optimale Vorgehensweise aussehen, wenn Firmen die Vorteile virtualisierter Rechenzentren für sich erschließen möchten? Wie schaffen sie die Basis für umfassende Cloud-Migration? Es genügt nicht, isoliert einzelne Softwareanbieter zu kontaktieren und dabei auf eine allgemein gültige Lösungsstrategie für Virtualisierung zu hoffen. Vielmehr ist der Netzwerk-Layer die Grundlage eines virtualisierten Datacenter. Hier müssen CIOs und IT-Verantwortliche ansetzen.

Eine virtualisierte Umgebung erfordert hohe Leistungsfähigkeit, Verfügbarkeit und Mobilität. Die Netzwerkinfrastruktur muss diese Anforderungen erfüllen und viele mehr: Ein virtualisiertes Rechenzentrum erhöht beispielsweise die Serverauslastung, treibt aber im Gegenzug auch die Belastung des Netzwerks nach oben. Es gilt, die ausrechende Bereitstellung von Netzwerkbandbreite für sämtliche Betriebszustände zu garantieren.

Evolution ist der Schlüssel

Eine Evolution des Netzwerks muss stattfinden. Nur so ist eine optimale Unterstützung virtualisierter Infrastrukturen gewährleistet. Die entscheidenden Adjektive sind: einfach, skalierbar, robust und bereit für die Cloud (»Cloud-optimiert«). Herkömmliche Ethernet-Topologien weisen hier Lücken auf. Um das komplett virtualisierte Datacenter zu ermöglichen, müssen Unternehmen in die Zukunft blicken. Und die heißt Ethernet Fabrics.

Seit Jahrzehnten musste sich Ethernet evolutionär den ständig neuen Anforderungen der Kunden anpassen. Seit die IT-Industrie in rasendem Tempo in immer neue Bereiche vordringt – beispielsweise virtualisierte Maschinen und Cloud Computing – traten seine Schwachstellen, vor allem die nicht verlustfreie Übertragung, zunehmend in den Vordergrund. Nun, nach über dreißig Jahren, ist die Zeit reif für die nächste Generation: Ethernet Fabrics adressieren die Unzulänglichkeiten des »klassischen« Ethernets. Sie sind auf die Anforderungen neuer, virtualisierter und Cloud-optimierter Rechenzentren hin entwickelt und können auf viele Jahre hinweg kommende Anforderungen abdecken.

Ethernet Fabrics: So funktioniert das Netzwerk für die Zukunft

Klassische Ethernet-Switche besitzen drei Primärfunktionen, die sogenannten »Planes«: Die Control-Plane klassifiziert eingehende Frames, die Data-Plane transportiert diese so schnell wie möglich zwischen den Ein-und Ausgangs-Ports und die Management-Plane ist für Konfiguration, Überwachung und Fehlermeldung an die Management-Konsole zuständig. Control- und Management-Plane arbeiten nur auf Switch-Ebene, was die Skalierbarkeit einschränkt.

Der Einsatz einer Ethernet Fabric erweitert diese Funktionalitäten und bringt Control- und Management-Plane über den physikalischen Switch hinaus in die Fabric. So wird das komplette Netzwerk intelligenter: Die Switche »kennen« einander und alle anderen angeschlossenen Geräte. Da sich die Switche die Datenbasis der Control-Plane teilen, muss das Richtlinienmanagement im Netzwerk nur einmal konfiguriert werden und ist dann von allen Switchen gemeinsam nutzbar – das ist einfach und skaliert beliebig.

Fabrics sind nicht dumm

Durch Automatic Migration of Port Profiles (AMPP) verbessert sich das virtuelle Server-Management weiter. Wird eine virtuelle Maschine auf einen anderen Server bewegt, muss auf jedem Switch, über den die virtuelle Maschine »läuft«, ein Virtual Local Area Network (VLAN) für die Kommunikation eingerichtet sein – ein immenser Arbeitsaufwand.

Mithilfe von AMPP wird diese Administration erheblich vereinfacht. Die benötigte VLAN-Information wird einfach in die Port-Profile eingefügt und mit der MAC-Adresse der virtuellen Maschine assoziiert. Damit lassen sich ihr auch Attribute zuweisen, wie etwa Sicherheitsmechanismen oder Quality of Service, die immer an dem Switch konfiguriert werden, an dem sich die virtuelle Maschine aktuell befindet. Was vorher unter großem Aufwand manuell konfiguriert werden musste, geschieht nun automatisiert. Sind mehr Ports erforderlich, kann einfach eine beliebige Anzahl an Switchen hinzugefügt werden. Diese erhalten dann automatisch die vorher festgelegte Konfiguration und sind sogar einzeln administrierbar.

Alte Technologiezöpfe abschneiden

Ethernet Fabrics machen das ineffiziente Spanning Tree Protocol durch die Verwendung mehrerer Inter-Switch Links (ISL) überflüssig. So entsteht ein voll aktives, schleifenfreies Multi-Path-Netzwerk und der Datentransport erfolgt immer über die kürzeste Verbindung. In einer Ethernet Fabric ist ISL selbstkonfigurierend. Wird ein neuer Switch der Fabric hinzugefügt, werden automatisch Inter-Switch Links erzeugt. Sind zwei Switches durch mehrere ISLs verbunden, entstehen Trunks mit Frame-basiertem Load Balancing und automatischem Link-Failover. Der Datenverkehr läuft somit auf kürzest möglichem Weg durch die Fabric, wodurch sich die Latenzzeit erheblich verringert. All dies geschieht ohne Zutun des Netzwerkadministrators. Fällt ein Link im Trunk aus oder wird entfernt, verteilt sich der Datenverkehr unterbrechungsfrei auf die übrigen Links. Im Gegensatz zum Spanning Tree Protocol wird der Datenfluss auf anderen ISLs auch dann nicht beeinträchtigt, wenn ein ISL in der Fabric hinzugefügt oder entfernt wird.

Resümee.

Die Vorteile von Ethernet Fabrics liegen auf der Hand: Sie schaffen flache Netzwerktopologien mit hohem Automatisierungsgrad. Innerhalb der Fabrics ermöglicht ihre Struktur stärkere Performance, bessere Auslastung, höhere Verfügbarkeit und Skalierbarkeit bei gleichzeitig niedrigeren operativen Kosten. Und mehr noch: Der Gewinn an Mobilität und Flexibilität des Netzwerks offeriert Unternehmen optimale Rahmenbedingungen für den Aufbau einer Private, Public oder Hybrid Cloud. So können sie Kosten senken, Umsätze maximieren und in letzter Instanz die Virtualisierungskette über das Rechenzentrum hinaus bis zum Desktop des Anwenders verlängern.

Leo Kappeler

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Leo Kappeler, Director Systems Engineering DACH

[1] Schätzungen gehen laut Search Storage von einem digitalen Gesamtdatenvolumen von 35 Zettabyte bis zum Jahr 2012 aus

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