Hochverfügbarkeit inklusive

Je mehr IT-Dienste über die Plattform angeboten werden, desto wichtiger werden stabile Performance und ein zuverlässiger Ausfallschutz. »VSS schaltet bei einer Störung innerhalb von Sekundenbruchteilen auf den anderen Catalyst im virtuellen Switch-Verbund um«, führt Bernd Heimer weiter aus.

Bei einer nicht-virtuellen Topologie könne ein solcher Umschaltprozess länger als eine halbe Minute dauern – und würde dann merkbare Einschränkungen der Netzwerkperformance verursachen.

Das hochverfügbare 10-Gigabit-Netzwerk verbindet die Wildauer Labor- und Lehrgebäude mit dem Nervenzentrum der Hochschul-IT, dem weitgehend virtualisierten Hochschulrechenzentrum. Wer dort genauer umsieht, mag sich fragen, wo all die Kabel untergebracht sind, die andernorts den Blick auf Serverracks verstellen.

»Nirgendwo«, antwortet Bernd Heimer. »Die neue Generation der Nexus-Switches führt zu einer durchgreifenden I/O-Konsolidierung – und zwar dank einer Unified Fabric, mit der sich bisherige Grenzen zwischen Server- und Speichernetzen quasi in Luft auflösen.«

Eine Unified Fabric bringt Storage-Netze, die auf Fibre Channel (FC) basieren, auf transparente Weise mit der Ethernet-basierten IP-Welt zusammen. Der Nexus 5000 nutzt den Standard Fibre Channel over Ethernet (FCoE), um FC-Speicherdaten für den Ethernet-Transport einzukapseln. »Unsere neuen Bladeserver benötigen also keine gesonderten FC-Adapter mehr. Zudem sparen wir die Hälfte der sonst notwendigen Verkabelung am Rack«, so der IT-Chef.

Seinen Worten zufolge passt die FCoE-basierte Nexus-Architektur ideal zu den Server-Blades, die mithilfe der Software von Virtualisierungsspezialist Vmware virtualisiert sind. Durch Virtualisierung steigt der Auslastungsgrad verfügbarer IT-Ressourcen, da ein einzelner Bladeserver viele virtuelle Maschinen versorgen kann.

Diese sind trotzdem vollkommen unabhängig von einem bestimmten physischen Server. Sie können auf der Hardware bewegt werden und ermöglichen so beispielsweise Wartungsarbeiten ohne Serviceunterbrechung.

Virtuell sind aber nicht mehr nur die Server, sondern in zunehmendem Maß auch das Netzwerk selbst. Der Nexus 1000V beispielsweise ist als reiner Software-Switch unmittelbar in die Virtualisierungslösung von Vmware integriert. »Virtuelle Maschinen können praktisch ohne jeden Konfigurationsaufwand zusammen mit allen Netzwerkeinstellungen flexibel auf der Server-Hardware hin und her verschoben werden«, erläutert Bernd Heimer den Effekt.

Die Flexibilität, mit der in virtualisierten Umgebungen IT-Ressourcen angefordert und auch wieder freigegeben werden, legt zudem den Grundstein für Cloud Computing: »Dahinter steht ein neuartiges IT-Paradigma, das sich vom Software-as-a-Service-Konzept herleitet – mit dem Unterschied, dass in der Cloud nicht nur Software, sondern jeder beliebige Infrastrukturdienst via Netzwerk als On-Demand-Service zur Verfügung steht«, so Bernd Heimer.

Mit 80 Prozent Virtualisierungsgrad ist das TH-Rechenzentrum de facto schon heute eine Cloud, die gut 600 Terabyte Speicherkapazität per FCoE mit 3 x 10 Server-Blades verbindet.

Ein weiterer Aspekt der Unified Fabric liegt Bernd Heimer besonders am Herzen: »Weniger Adapter an den Serverracks – das heißt zum einen weniger Geräte und folglich weniger direkte Stromaufnahme. Zum anderen verringert sich die Wärmelast, sodass auch Kühlaggregate weniger Energie verbrauchen.«

Überdies verbessert der erhöhte Auslastungsgrad der virtualisierten Server- und Speicherlandschaft die Energieeffizienz im TH-Rechenzentrum. Trotz massiv gestiegener IT-Leistung lässt sich der Anstieg des Energieverbrauchs nachhaltig begrenzen. Entsprechendes gilt für die IT-bedingten CO2-Emissionen.

Unterdessen arbeitet man im Wildauer Forschungsbereich Materialtechnik an optimierten Verfahren zur Nutzung von Solarenergie. An der TH Wildau werden schrittweise Solarzellen installiert, die Sonnenenergie speichern und Strom auch bei bewölktem Wetter liefern. Die Arbeiten zur Installation der neuen Brennstoffzellen sollen noch im Sommer abgeschlossen sein.

Somit sollen künftig die Verteiler-Switches von solchen Brennstoffzellen versorgt werden. An dieser Stelle reduziert sich der CO2-Ausstoß des Netzwerks dann auf null.

Bis es so weit sein wird, hat Bernd Heimer noch alle Hände voll zu tun: Zurzeit sind drei Gebäude mit 10 GBit/s an die virtualisierte Hochschul-Cloud angebunden. Bis Ende 2010 soll das Projekt abgeschlossen sein und diese Bandbreite campusweit allen Forschern zur Verfügung gestellt werden.

Hervorgegangen aus einer Fachschule für Maschinenbau, hat sich die TH Wildau seit 1991 zu einer festen Größe in der deutschen Bildungslandschaft entwickelt. Die TH hat zirka 3.500 Studenten und beschäftigt knapp 250 Mitarbeiter.

Die 10-Gigabit-Skalierung des bestehenden Cisco-Netzwerks sollte die erweiterten Rechen- und Speicherkapazitäten im weitgehend virtualisierten Hochschulrechenzentrum campusweit flexibel nutzbar machen. Im Rechenzentrum selbst sollte insbesondere die Verkabelung und Adapteranzahl an Bladeserver-Racks eingedämmt werden, um administrativen Aufwand und Kosten zu senken.

Im Core-Netz wurden im ersten Schritt je zwei Cisco-Catalyst-6509 per VSS zu einem virtuellen Switch vereint. Die Bandbreite wird bis Mitte 2010 campusweit auf 10 GBit/s aufgestockt. Im Rechenzentrum selbst überwinden Switches der Nexus-Familie die Grenze zwischen Fibre-Channel- und Ethernet-Welt.