Mit 4 Schritten per SDN bereit für die Cloud Eine Checkliste für IT-Experten zum Software Defined Networking

Bei Netzwerk-Verantwortlichen und Datacenter-Strategen ist das Software-Defined Networking (SDN) zurzeit in aller Munde. SDN hat das Zeug dazu, die Branche zu revolutionieren – darin sind sich die Experten einig. Doch was ist SDN und welche Vorteile ergeben sich dadurch für das Rechenzentrum? Und welches sind die technologischen Grundlagen?

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Eine der wesentlichen Herausforderungen, vor die IT-Professionals der Cloud-Ära heute gestellt sind, resultierend aus der zunehmenden Zentralisierung und Virtualisierung von Rechenzentrums- und Cloud-Diensten, sind die Verschmelzung und das stetige Wachstum unterschiedlichster Datenverkehrsarten. SDN verspricht die Lösung für die gegenwärtigen und zukünftigen Anforderungen. Durch die Anwendung von flexiblen Software-definierten Regeln können einzelne Datenströme von zentraler Stelle und in Echtzeit gesteuert, identifiziert und bei Bedarf gesondert weitergeleitet werden.

Im Vergleich zu herkömmlichen Netzwerk- und Switching-Architekturen weisen Software-Defined Networks einige Besonderheiten auf. Welches sind die Kriterien, damit man von einem wirklichen SDN sprechen kann? Hier eine Checkliste:

1. Separierung von Kontroll- und Datenpfad:

Trennung der Control Plane von der Data beziehungsweise Forwarding Plane auf Layer 2 und 3 von Switches und Routern. Die Control Plane ist für die Konfiguration eines Switch oder Router zuständig, außerdem für das Programmieren der Pfade, über die Daten transportiert werden. Bei SDN wird die Control Plane aus Switches und Routern extrahiert und in ein separates System verlagert – den SDN-Controller.

2. Virtualisierung des Netzwerks oder Network Function Virtualisation (NFV):

Unter NFV versteht man den Ersatz dedizierter Hardware durch Software Lösungen. So kann beispielsweise ein physischer Load Balancer durch eine Load Balancer-Software (Virtual Load Balancer), die auf einer eigenen Virtual Maschine oder auf einem dedizierten Server läuft, ersetzt werden. Je nach Blickwinkel kann NFV als ein Teil von SDN oder als eine Ergänzung zu SDN gesehen werden.

3. Orchestrierung

Unter der Orchestrierung in einem Software-definierten Netzwerk versteht man die zentrale Konfiguration ganzer Rechenzentren bis hin zu Cloud Service Provider-Infrastrukturen, inklusive der Konfiguration von virtualisierten Compute-Umgebungen, virtuellen Maschinen (VMs), Storage-Lösungen sowie des Netzwerks. Durch ein zentralisiertes und effizientes Orchestration-Tool lassen sich große Cloud-Umgebungen kostengünstig und dynamisch verwalten. Statt vieler einzelner Konfigurations- und Implementierungs-Aufgaben werden individuelle, virtualisierte IT-Umgebungen zügig ohne physische Eingriffe, zum Teil über Customer Portal-Lösungen, automatisiert eingerichtet und getestet.

Bei der Orchestration müssen die beteiligten Komponenten geeignete Management-Schnittstellen bereitstellen (zum Beispiel: RESTful APIs) und ein zentraler Konfigurator über diese Schnittstellen die verfügbaren Ressourcen effizient konfigurieren und verwalten. Für den Einsatz im Rechenzentrum gibt es neben Herstelleransätzen auch Open Source-Ansätze, wie beispielsweise OpenStack oder CloudStack.

Soll eine bestimmte Ressource mit einer bestimmten Orchestrierungssoftware konfiguriert werden, muss hierfür ein geeigneter Treiber beziehungsweise ein Plug-In in dem Orchestration-Tool zur Verfügung stehen. Dabei ist sowohl die Integration in Hersteller-Lösungen als auch in Open-Source-Orchestration-Umgebungen, zum Beispiel OpenStack, sehr wichtig.

4. Flow Management (Programmatic Control):

Unter Flow Management oder „Programmatic Control“ versteht man das zentrale Management einzelner Datenpaket-Ströme (Flows). Dieser Teilbereich von SDN wird oft als das zentrale Thema von SDN angesehen.

Durch die Open Networking Foundation (ONF) wurde der OpenFlow-Standard definiert, der den direkten Zugriff auf die Forwarding Plane eines Switches oder Routers, egal ob physisch oder virtuell, definiert. Damit lassen sich Forwarding und Control Plane eines Netzknotens trennen.

Statt der klassischen dezentralen Implementierung von Forwarding und Control Plane in einem Netzknoten durch den Hersteller kann die Control Plane vom individuellen Netzknoten getrennt und zentral implementiert werden. Dies erlaubt flexiblere und effizientere Möglichkeiten der Steuerung von Paket-Strömen sowohl im Rechenzentrums-LAN als auch im Campus-Netz, MAN oder WAN. Die Entkopplung von Geräte- und Controller-Entwicklung ermöglicht zudem eine schnellere, netzweite Bereitstellung neuer Funktionen.

Beim Flow Management gibt es zwei unterschiedliche Ansätze:

• Beim Node-basierten Ansatz Flow-Management werden die einzelnen Netzknoten individuell über einen zentralen Controller mit Hilfe des OpenFlow-Standards gesteuert. Dies ist der bevorzugte Ansatz bei Neu-Implementierungen.

• Beim Overlay Ansatz, zum Beispiel „VxLAN“ werden einzelne Daten-Ströme durchgehend durch Standard IP-Netze getunnelt. Hierdurch wird vermieden, dass das gesamte Netz OpenFlow-kompatibel sein muss. Es müssen jeweils nur die entsprechenden Tunnel initiiert werden. Dies ist der bevorzugte Ansatz für Implementierungen in bestehenden Netzumgebungen.

SDN bietet viele Möglichkeiten und Vorteile wie Flexibilität, Effizienz, verbesserte Skalierung und kürzere Innovationszyklen – sowohl im Rechenzentrum als auch in den Weitverkehrsnetzen (WAN). Technische Grundlage im Bereich der Rechenzentrumsvernetzung ist die Ethernet Fabric – eine Technik, die es ermöglicht, dass Ethernet auch in einer Fabric-Architektur anstelle in einer traditionellen starren Architektur eingesetzt werden kann.

Ziel der Ethernet Fabric ist der Aufbau eines hochflexiblen, Cloud-fähigen und besonders widerstandsfähigen Rechenzentrumsnetzwerks. Durch das Zusammenspiel einer Ethernet Fabric und eines Software-definierten Netzwerks wie oben beschrieben lässt sich die Leistungsfähigkeit der Netzwerke so optimieren, dass sie den schnell wachsenden Anforderungen des Cloud-Zeitalters gerecht werden.

Warum SDN gerade jetzt so populär ist?

Weil es dringend gebraucht wird und es auch längst höchste Zeit ist!

Der Autor:

Johannes Weingart arbeitet als Product Manager bei Brocade.

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