Eine flach vermaschte Architektur in der Layer-2 Netz-Topologie Ethernet Fabric – der Königsweg zum einfachen Netzwerken

Autor / Redakteur: Christopher Feussner / Ulrike Ostler

Überall in IT-Architekturen wird optimiert. Doch oftmals liegt der Fokus nicht auf der eigentlichen Grundlage – dem Netzwerk. Ein großer Fehler. Denn nichts geht ohne Netzwerke. Und jetzt werden sie virtuell.

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Das Netzwerk verbindet, Menschen, Rechner und Programme, doch nur noch Weniges muss fix bleiben; die Mobilität ivon virtuellen Maschinen etwa basiert auf einem skalierbaren und verfügbaren Layer-2 Netzwerk mit höherer Nutzung der Netzwerkbandbreiten.
Das Netzwerk verbindet, Menschen, Rechner und Programme, doch nur noch Weniges muss fix bleiben; die Mobilität ivon virtuellen Maschinen etwa basiert auf einem skalierbaren und verfügbaren Layer-2 Netzwerk mit höherer Nutzung der Netzwerkbandbreiten.
(Bild: Brocade)

Client-Server-Apps, Web Services, Unified Communications, das Management virtueller Maschinen und die Sicherung von Traffic in virtualisierten Speicherumgebungen – ohne ein geeignetes Netzwerk? Kein Gedanke!

Auch eine Private oder Hybrid Cloud Infrastruktur wäre nicht möglich ohne ein leistungsfähiges, skalierbares Netzwerk, das obendrein noch durch einfache Verwaltung und Konfigurierung punktet. Und bei Software-Defined Networking ist das Netzwerk schon im Namen.

Das traditionelle Netz ist an seine Grenzen gestoßen – nicht nur was Virtualisierung und System-Management Tools angeht. Seine klassische Architektur bietet den Unternehmen nicht mehr die benötigte Leistung, Verfügbarkeit, Sicherheit und Mobilität wie sie beispielsweise für Cloud Computing unerlässlich sind.

Igitt! Management und Orchestrierung

Die heutigen Tools für System-Management und Orchestrierung sind komplex und müssen in hohem Maße auf die individuellen Bedürfnisse eines Unternehmens angepasst werden. Damit werden sie teuer und schwieriger zu nutzen.

Um das aber zu ändern, muss die zugrunde liegende Infrastruktur – also in erster Linie das Netzwerk – verändert werden. Es darf sich nicht mehr auf die Verwaltung physikalischer Ports konzentrieren, sondern vielmehr auf das Management von Flows (von virtuellem Server zu virtuellem Server oder zu virtueller Speicherkommunikation). Es muss einfacher werden im Set-Up, im Betrieb und vor allem: es muss skalierbar, flexibel und robust sein und VMs erkennen.

Ethernet Fabrics – die universelle Lösung?

Einige der anspruchsvollsten Kommunikationsanbieter der Welt nutzen bereits einen anderen Weg: Sie kontrollieren ihre Netzwerke mit Ethernet Fabrics und stocken damit ihre Kapazitäten auf ohne Abstriche bei Performance, Zuverlässigkeit oder Bedienbarkeit zu machen. Im Vergleich zu den hierarchischen Ethernet-Architekturen bieten Ethernet Fabrics genau die Vorteile, die ein Operator wirklich braucht.

Christopher Feussner ist Autor dieses Artikels. Er sagt: „Ethernet Fabrics ist eine Alternative, über die es sich in jedem Fall nachzudenken lohnt.“
Christopher Feussner ist Autor dieses Artikels. Er sagt: „Ethernet Fabrics ist eine Alternative, über die es sich in jedem Fall nachzudenken lohnt.“
(Bild: Brocade)
Was aber sind Ethernet Fabrics? Technisch gesprochen ist verbirgt sich hinter dem Begriff eine flach vermaschte Architektur innerhalb der Layer-2 Netzwerk-Topologie. IDC definiert Ethernet Fabric als Switch Netzwerk, das wesentlich flexibler und einfacher als das bisherige Layer-3 geroutete Netzwerk ist. Pragmatisch gesehen lösen sie also viele der klassischen Probleme eines Administrators.

Vereinfachtes Virtualisieren

Zum Beispiel wird die Virtualisierung einfacher: Standard-Ethernet-Switching erfordert die Konfiguration aller Switch-Ports – nur wird das problematisch, wenn immer mehr virtuelle Maschinen (VM) pro Switch-Port konfiguriert werden müssen. Wird nun eine VM zwischen physikalischen Servern bewegt, zum Beispiel bei Load Balancing, Wartung oder Disaster Recovery, müssen alle Ports neu konfiguriert werden.

Diese Mobilität findet typischerweise innerhalb eines Clusters physikalischer Server statt, die sich im selben IP-Netzwerksegment und VLAN befinden. Die Voraussetzung für flexible VM-Mobilität ist ein skalierbares und verfügbares Layer-2 Netzwerk mit höherer Nutzung der Netzwerkbandbreiten.

Die Flexibilität im Netz steigt

Migriert eine VM zwischen Servern, müssen viele Server-Attribute von Ursprungs-und Ziel-Server identisch sein. Dies setzt sich ins Netzwerk fort und betrifft für Switch Ports VLAN, Access Control List (ACL), Quality of Service (QoS) und Security-Profile. Ein verteilter virtueller Switch in VMware vSphere 4 hilft hier weiter, aber auf Kosten physikalischer Server-Ressourcen für Switching, von mehr Komplexität bei der Verwaltung von Netzwerk-Policies bei verschiedenen Switch-Ebenen und von weniger Konsistenz bei der Security für VM-to-VM Traffic.

Ethernet Fabrics arbeiten intern ohne Spanning-Tree-Protokoll, sind schnell, suchen den besten Pfad und dienen als Grundlage für SDN.
Ethernet Fabrics arbeiten intern ohne Spanning-Tree-Protokoll, sind schnell, suchen den besten Pfad und dienen als Grundlage für SDN.
(Bild: Brocade)
Ethernet Fabrics hingegen ermöglichen den Austausch gemeinsamer Konfigurationsinformationen zwischen den Switches; ein manueller Eingriff ist nicht mehr nötig. Der kürzeste Weg wird dank Multipath Routing automatisch gewählt und die Latenzzeiten sinken.

Connectivity skaliert

Ethernet Fabrics bieten always-on active-active Connectivity – eine ideale Grundlage für ein Software-Defined Networks. Sie arbeiten intern ohne Spanning-Tree-Protokoll, aber mit bestehenden Ethernet-Netzen und nutzen statt STP eine „Selbst-Aggregation“ von ISL-Verbindungen zwischen den angebundenen Ethernet Fabric Switches.

Verbindet sich beispielsweise ein Server mit einem Port in der Fabric, wissen das alle Switches. Sobald dieses Gerät nun Daten zu einem anderen Gerät sendet, identifiziert die Fabric automatisch den kürzesten Pfad. Gerade neue Traffic-Typen wie eine VM Migration sind sehr empfindlich gegenüber Latenzzeiten – und die werden auf diesem Wege minimiert.

Performance und Belastbarkeit überzeugen

Flexible und Equal Cost Multiple Pfade garantieren Höchstleistung und Belastbarkeit, denn die elastischen Ethernet Fabrics lassen sich leicht skalieren.

Fabric - eine belastbare Grundlage für die Virtualisierung.
Fabric - eine belastbare Grundlage für die Virtualisierung.
(Bild: James Steidl)
Bei normalen Multi-Tier Architekturen sind das Netzwerk und seine Schnittmenge mit anderen Domains schwierig zu verwalten. Der Access Layer besteht meist aus verschiedenen Switching-Stufen, die von einem Software-Switch im Hypervisor, einem Softswitch, bis hin zu Top-of-Rack, Mid-of-Row und End-of-Row Switches reichen.

Jedes Mal, wenn ein neues Server-Rack VMs hostet, muss bisher jeder Switching-Layer neu konfiguriert werden – mit entsprechend mehr Kosten und Komplexität. Um es noch etwas schwieriger zu machen: LANs, SANs und Blade Server, Network Interface Cards (NICs) und Host Bus Adapters (HBAs) haben eigene Tools für das Management der Connectivity.

So, als ob es einer wäre

Ethernet Fabrics hingegen machen das Management verschiedener Switch-Ebenen überflüssig. Sie verwalten Policies und Traffic über mehrere Switche hinweg so, als wäre es nur ein Switch und skalieren Netzwerk-Bandbreiten ohne manuelle Rekonfiguration von Switch Ports oder der Netzwerk-Policies.

Sie bieten den Administratoren von Servern, Netzwerk und Speicher einen einheitlichen Blick auf den Netzwerk-Status. Die aktuelleren Versionen bieten sogar Funktionen, die man eher von Fibre Channel kennt: Sie gestalten sich selbst und agieren als einzige logische Einheit, in der sich alle Switches automatisch gegenseitig sowie die angebundenen physikalischen und logischen Geräte erkennen. Das Management ist eher Domain-basiert und über Policies definierbar als eine Daueraufgabe.

Und das Business?

Traditionelles Ethernet mit seinen Beschränkungen ist nicht nur eine technische Frage. Es gibt viele Situationen in denen die IT bisher auf neue Anforderungen nicht schnell genug reagieren konnte. Mit Ethernet Fabrics geht die Umsetzung von Anforderungen erheblich schneller – egal, ob es darum geht, neue Geräte mit komplexen Funktionalitäten zu bedienen – in Zeiten von BYOD kein Einzelfall, Systeme, Plattformen und Netzwerke eines anderen Unternehmens (bei M&A) zu integrieren oder Load Balancing in einer Filiale umzusetzen.

Nicht nur das spart Kosten: weniger Redundanz im Netzwerk heißt auch mehr Effizienz und weniger Investitionsdruck. Auch mehr Automatisierung im Betrieb spart. Kurz: Ethernet Fabrics ist eine Alternative, über die es sich in jedem Fall nachzudenken lohnt.

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