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Infrastruktur

Die beste Ethernet-Fabric

20. Februar 2012, 16:10 Uhr | Reinhard Lichte, Senior Network Consultant, Brocade.

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Einschränkungen im klassischen Ethernet-Netzwerk

Um die Vorzüge einer Ethernet-Fabric besser verstehen zu können, sollen zunächst kurz die Einschränkungen, die sich beim Einsatz von klassischem Ethernet in Rechenzentren ergeben, aufgezeigt werden. Ein einzelner Switch ist typischerweise nicht in der Lage alle benötigten Ports im Rechenzentrum bereitzustellen. Selbst wenn er es wäre, möchte kein Kunde einen Switch für 2000 Ports kaufen, wenn er anfänglich nur 30 Ports benötigt - ganz zu schweigen von der fehlenden Ausfallsicherheit beim Einsatz eines einzigen Switches. Um diese Nachteile zu umgehen, werden hierarchische oder auch als „Baum“ bezeichnete Netzwerk-Topologien aufgebaut. Die Server sind dann pro Rack an einem oder zwei ToR-Switches (Top-of-Rack) angeschlossen. Diese ToR-Switches selbst, sind dann wieder untereinander mehrfach durch ISLs (Inter-Switch-Links) verbunden. Diese Mehrfachverbindungen, die im besten Fall ein vollvermaschtes Netzwerk darstellen, erzeugen höchste Ausfallsicherheit. Anderseits entstehen aber durch Mehrfachverbindungen auf Ethernetprotokollebene aber auch Layer-2-Loops, die im Ethernet wiederum verboten sind. Hier wird das Rapid-Spanning-Tree-Protocol (RSTP) genutzt, um immer nur eine der Mehrfachverbindungen aktiv zu nutzen und die anderen Verbindungen zu blocken. Der große Nachteil ist dabei, dass Bandbreiten zwischen den Switches ungenutzt bleiben und nur im Fehlerfall genutzt werden.

Ein weiterer Nachteil sind die zum Teil langen Umschaltzeiten im RSTP. Wird eine Leitung hinzu gesteckt, ändert sich die Topologie und RSTP kann den gesamten Netzwerk-Verkehr anhalten wenn sich daraus eine neue Struktur ergibt. Fällt eine Leitung aus, so dauert das Umschalten etwa eine Sekunde, fällt allerdings die Rootbridge im RSTP aus, so dauert das Umschalten bis zu einer Minute.

Mit den heutigen Anforderungen der Anwendung nach Hochverfügbarkeit und dem immer stärker zunehmenden Speicherverkehr in Ethernet-Netzwerken kann das vor vielen Jahren entwickelte RSTP nicht mehr mithalten. Eine Unterbrechung des Datenpfades, die zwischen einer Sekunde und einer Minute liegt ist nicht mehr akzeptabel. Schließlich muss man immer vom ungünstigsten Fall ausgehen und der liegt dann immerhin bei der einen Minute, was jede Datenverbindung abreißen lässt.

Ein weiteres typisches Merkmal eines klassischen Ethernet-Netzwerkes ist die Eigenständigkeit eines jeden Switches. Jeder Switch behandelt ein Datenpaket neu. Jeder Switch verfügt über seine eigene Control-, Management- und Data-Plane. Das bedeutet erhöhter Betriebsaufwand, da jeder Switch mit den gleichen Konfigurationsparametern wie VLANs, ACLs, Policies, QoS-Parametern, etc. versehen werden muss.

Auch die Wahrscheinlichkeit, dass die Konfiguration aller Switches nicht konsistent ist, steigt. Flüchtigkeitsfehler schleichen sich besonders bei solch stupiden Konfigurationsaufgaben ein, wo ein und derselbe Parameter, etwa ein neues VLAN, auf zig Switches konfiguriert werden muss.