Die Potenziale von Data Center Ethernet
Von der SAN-Fabric zur Rechenzentrums-Fabric
IT-Abteilungen stehen unter dem Druck, die Kosten zu reduzieren, gleichzeitig die steigende Datenmenge fachgerecht zu sichern und zudem die IT-Umgebung flexibel an die aktuellen Unternehmensanforderungen anzupassen. So setzen sie zunehmend auf die Virtualisierung. Damit die Systeme in einem Rechenzentrum Ressourcen effizient zuweisen und selbst bei sehr dynamischer Workload ausreichende Verfügbarkeit garantieren können, benötigen sie Verfahren in den Fabrics, die Server-to-Server-, Server-to-Storage- sowie Storage-to-Storage-Verbindungen ermöglichen und ein flexibles, dynamisches Routing zwischen Fabrics erlauben.
Die Rechenzentren befinden sich im Umbruch. Die wichtigsten Ziele dabei sind die Konsolidierung
physischer Ressourcen zu offenen Ressourcen-Pools sowie dynamische virtuelle Verbindungen zwischen
Anwendungen und Daten, die die festen, physischen Zuordnungen ersetzen sollen. Realisiert wird dies
über virtuelle Server- und Storage-Lösungen sowie über optimierte Infrastrukturlösungen. Hierzu
kann der Anwender mit einer Data Center Fabric und FC-over-Ethernet-Komponenten (FC: Fibre Channel)
arbeiten und seine Fabrics über Routing miteinander verbinden. Dies würde die Verbindungen zwischen
virtuellen Servern und dem Storage im Rechenzentrum auf intelligente Weise optimieren und den
Netzwerkverkehr konsolidieren.
Dabei sollte der Anwender darauf achten, dass sich die vorhandene und neue SAN-Infrastruktur in
das Backbone unterbrechungsfrei integrieren lässt, sodass er vorhandene Ressourcen bis zum Ende
ihrer wirtschaftlichen Nutzungsdauer verwenden kann. Damit umgeht der Anwender technische Risiken
sowie Kosten durch ungewollte Upgrades. Ferner sollte die eingesetzte Fabric-Managementlösung das
Workload-Management der virtuellen Server sowie eine Provisionierung und unterschiedlichen
Kapazitätsplanungs-Tools unterstützen und dies durch ein anwendungsbezogenes intelligentes
Infrastrukturmanagement ergänzen.
Damit auch in der Fabric-Infrastruktur Datenmobilität möglich ist, sollte das System über eine
skalierbare Fabric-Applikationsplattform verfügen, die sich auch für eine Storage-Virtualisierung
und -Replizierung eignet. Dies soll die Betriebskosten senken und das Management trotz
Virtualisierung vereinfachen. Diese Architekturen lassen sich zudem möglichst dynamisch und
unterbrechungsfrei erweitern.
Damit verfügt das Rechenzentrum der Zukunft über eine hochgradig verknüpfte und skalierbare
Fabric. Sie ist für virtuelle Serverumgebungen optimiert und stellt intelligente beziehungsweise
anwendungsbezogene Services bereit. Dabei verlangt die Serverkonsolidierung eine fundamentale
Anpassung oder Änderung der Fabrics, um Hunderte oder Tausende virtueller Rechner zu unterstützen.
Je mehr ein Unternehmen es schafft, seine SANs möglichst zu einem zusammenzufassen, umso
effizienter wird das Management und umso niedriger der Energie- sowie Platzverbrauch. Zudem
ermöglicht eine solche Architektur ein hohes Maß an Automatisierung, basierend auf
anwendungsbezogenen Richtlinien. Viele Unternehmen haben bereits mit dem Einsatz von virtuellen
Servern der Enterprise-Kategorie begonnen und fahren damit Anwendungen, die traditionell nicht an
gemeinsame Netzwerke angebunden waren und bei dem Data-Center-Fabric-Konzept zusammen einzelne
Leitungen nutzen. Diese Anwendungen benötigen Fabrics, die höhere Bandbreiten, mehr Skalierbarkeit
und Performance für parallel übertragene Daten bieten als herkömmliche Systeme.
Da Anwendungen zunehmend über mehrere virtuelle Server und Infrastrukturen verteilt werden, muss
die Infrastruktur entsprechend ausgelegt sein und die Fähigkeiten besitzen, um virtuelle Server
optimal zu unterstützen. Das beginnt zum Beispiel bei der Bereitstellung von virtuellen Kanälen in
einer Fabric. Für einen nahtlosen Zugriff auf gemeinsam genutzte Storage-Ressourcen und
Netzwerkservices benötigt die Servervirtualisierung auch eine Verwaltung der virtuellen
End-to-End-Kommunikation, etwa eine Server-zu-Storage-Kommunikation über eine gemeinsam genutzte
physische Verbindung. Hier helfen auch neue Techniken des Service-Managements, die unter dem
Begriff "Adaptive Networking" zusammengefasst werden und verschiedene Möglichkeiten der
Priorisierung und Bandbreitensicherung enthalten. Zudem entlasten Plug-in-Services die
Fabric-Anwendungsserver und sorgen so für höhere Datensicherheit, Datenmobilität und
End-to-End-Sicherheit.
Richtlinienbasierte Automatisierung und Adaptive Networking
Die Fabric muss sich an wechselnde Lasten der Anwendungen anpassen und automatisch Server- und
Storage-Ressourcen sowie die zugehörigen Bandbreiten basierend auf Service-Level-Anforderungen,
Geschäfts- oder Anwendungsrichtlinien bereitstellen. Damit die entsprechende Bandbreite und die
Ressourcen uneingeschränkt zur Verfügung stehen, müssen diese Richtlinien von der Anwendung über
die Fabric bis zum Storage einem End-to-End-Konzept unterliegen und einheitlich und übersichtlich
zu verwalten sein.
Förderlich ist es, wenn das System eine einfache Integration in möglichst viele
Managementanwendungen von Drittanbietern erlaubt. Dies ist entscheidend für die Entwicklung
optimaler Lösungen und verhindert zudem, dass sich Unternehmen an nur einen Anbieter binden
müssen.
Die Brocade-Lösung
Brocade arbeitet zum Beispiel mit einem Shared-Ressourcenmodell. Das Brocade DCX-Backbone, neue
Switches und Direktoren sowie die neuen Host-Bus-Adapter des Herstellers sind mit
Converged-Network-Adaptern (CNAs) ausgestattet und unterstützen damit das
Data-Center-Fabric-Konzept, also datei- und blockbasierte Daten, virtuelle Server- und
Storage-Inseln sowie Multiprotokollkonnektivität.
Die Architektur erlaubt es, den vollen Nutzen aus wichtigen aber oft nicht offensichtlichen
Fähigkeiten der Produkte zu ziehen, insbesondere die Verwendung von virtuellen Kanälen, dem
Adaptive Networking, dem Routing und speziell für virtuelle Umgebungen geschaffenen Funktionen wie
beispielsweise die Zuordnung von WWN (World Wide Names) auf virtuelle Server.
FC over Ethernet bei Cisco
Auch Cisco will die unterschiedlichen Netzwerktopologien im Rechenzentrum zusammenführen, um die
Anzahl der parallel errichteten und zu wartenden Komponenten zu minimieren. Das als Unified Fabric
bezeichnete Konzept soll dazu führen, dass Fibre Channel und Ethernet gemeinsam eine integrierte
Infrastruktur nutzen. Die Switches der Nexus-5000-Serie von Cisco bieten eine Unified Fabric für
das Network-Access-Layer sowie für Bereiche, in denen Server an ein LAN, ein SAN sowie an ein
Server-Cluster angebunden sind. Hierzu sind die Switches wie bei Brocade mit den neuen CNAs für das
künftige Data Center Ethernet, das IEEE 802 derzeit standardisiert, ausgestattet. Damit lässt sich
der FC-Traffic auf 10GbE-Netze ausweiten, und es entfallen doppelte Adapter, Kabel und Ports. Der
Anwender benötigt nur eine Schnittstellenkarte und ein Kabelset, um einen Server an das Ethernet-
und FC-Netz anzuschließen. Herkömmlich Server verfügen zum Beispiel über vier GbE-Adapter und zwei
FC-Adapter. Diese sechs Adapter lassen sich auf zwei CNAs reduzieren.
Diese Switches bieten immer noch native FC-Uplinks. Doch in Zukunft will Cisco FC over Ethernet
(FCoE) in die Highend-Rechenzentrums-Switches Nexus 7000 integrieren, um eine Konsolidierung über
das Access-Layer hinaus zu ermöglichen. Hierzu muss FCoE aber lossless arbeiten, das heißt,
FC-Pakete müssen verlustfrei über Ethernet transportierbar sein. Deshalb erweitert IEEE 802 derzeit
den Ethernet-Standard um das "Data Center Ethernet". Das betrifft IEEE 802.1 Qau mit dem Thema "
Congestion Management" und IEEE 802.3ar mit Erweiterungen für das Rate Limiting sowie die
IETF-Trill- und die T11-FC-BB-5-Arbeitsgruppe.
Data Center Ethernet wird laut Ulrich Hamm von Cisco Deutschland in drei Phasen eingeführt: Die
erste bezieht sich auf den Anschluss der Server und den CNA. Dieser transportiert Ethernet/IP und
FCoE über ein Interface. Neben Brocade und Emulex (in den Cisco-Geräten) haben auch Qlogics und LSI
CNAs im Programm.
In der zweiten Phase sollen DCE/FCoE-Interfaces auf den Markt kommen, die ein tatsächliches
Unified I/O beziehungsweise eine durchgängige Unified Fabric ermöglichen. Damit unterstützen dann
zum Beispiel Blade- oder Standalone-Server FCoE. In der dritten Phase schließlich sollen auch
Storage Arrays und Tape Libraries mit FCoE-Schnittstellen ausgeliefert werden.
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