Ethernet-only im Rechenzentrum Programmierbare Switches im Datacenter und sonstigen Netzwerken

Autor: Ulrike Ostler

In dem Report „The Forrester Wave: Open, Programmable Switches For A Businesswide SDN“ postulieren die Analysten, dass eine einzige, unternehmensweite Switching-Fabric zur De-facto-Architektur wird. Denn Unternehmen benötigen Flexibilität, um Anwendungen und Daten über private Clouds, öffentliche Clouds und Edge-Compute-Bereiche zu verteilen und: Dieser Trend hebt die Unterscheidung traditioneller Netzwerksegmente - Campus-LAN, Rechenzentrums-LAN oder Zweigstellen-LAN – auf.

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Die Datennetze im Rechenzentrum, aber auch darum herum, ändern sich stark; sie werden softwaredefiniert und die Hardware programmierbar, die Grenzen zur Edge und zum Campus weichen auf und 'Ethernet only´wird zum Trend.
Die Datennetze im Rechenzentrum, aber auch darum herum, ändern sich stark; sie werden softwaredefiniert und die Hardware programmierbar, die Grenzen zur Edge und zum Campus weichen auf und 'Ethernet only´wird zum Trend.
(Bild: Gerd Altmann auf Pixabay)

Die Voraussetzung dafür sind fünf Grundsätze für eine virtuellen Netzwerkinfrastruktur (VNI) (siehe: Abbildung), um ein unternehmensweites softwaredefiniertes Netzwerk (SDN) zu schaffen. Allerdings gibt es noch kein Produkt, das alle fünf Grundsätze erfüllt. So ist sich die Branche noch nicht ganz über die Definition eines Netzwerks der nächsten Generation im Klaren. Facebook, Google und Microsoft haben beispielsweise sehr unterschiedliche offene, programmierbare Switching Fabrics.

Die fünf Kieterien für eine virtuelle Netzinfrastruktur (VNI)
Die fünf Kieterien für eine virtuelle Netzinfrastruktur (VNI)
(Bild: Forrester)

Die Untersuchung von Forrester beschäftigt sich mit den Anbietern Arista Networks, Juniper Networks, Huawei und Nvidia Cumulus; diese führen den Markt an. Pluribus Networks, Cisco IOS-XE und H3C sind als „starke Leistungsträger“ gekennzeichnet und Cisco NX-OS, Nvidia Mellanox, Dell EMC und Extreme Networks sowie Pica8 sind die „Herausforderer“.

In jedem Fall benötigen die Kunden ein offenes, programmierbares Switching-Betriebssystem. Denn viele Organisationen wollen mit der Automatisierung des Netzwerks beginnen, aber es gibt keinen einheitlichen Startpunkt. Somit muss das gewählte Produkt offen und flexibel sein, um die abzulösenden Geräte in jeder Evolutionsstufe ersetzen zu können. Außerdem sollten sie sich in den folgenden fünf bis sieben Jahren linear weiterentwickeln lassen.

Pica8 hat nicht an der Untersuchung teilgenommen.
Pica8 hat nicht an der Untersuchung teilgenommen.
(Bild: The Forrester Wave: Open, Programmable Switches For A Businesswide SDN)

In der Regel erfolgt die Technologieübernahme in kleinen Schritten, nicht in großen Sprüngen Ohnehin brauche es Zeit braucht, um Fähigkeiten, Metriken und Prozesse zu entwickeln, so dass die Unternehmen den Wert neuer Technik erst nach bis zu zwei Jahren voll ausschöpfen kann.

Die Forrester-Analysten empfehlen einen Standardisierung des Betriebs über Hardware und virtuelle Umgebungen hinweg. Dazu sollten sich die Anwender die Netzwerke nicht als einen Haufen physischer Switches vorstellen, die in einem Rechenzentrum, auf einem Campus, in einer Cloud oder in einem entfernten Büro untergebracht sind. Ein unternehmensweites Netzwerk verwebe Anwendungen, Daten und Microservices über Rechenzentren, Cloud-Plattformen und Edge-Computing-Standorte hinweg.

Dafür benötigen I&O-Profis, Orchestrierungs- und Automatisierungssoftware sowie Überwachungssysteme einheitliche virtuelle und physische Switch-Funktionen und Schnittstellen. Unikate sind Automatisierungs- und Effizienzkiller.

Ein offenes, programmierbares Switching-Betriebssystem ist Pflicht

Die nächste Empfehlung lautet: Einrichten mit dem geringsten Risiko und den meisten Optionen. Denn Netzwerkabstraktion, Entwickler, Coder und DevOps bringen unterschiedliche Anforderungen, Ziele und Erwartungen mit, wenn sie die Netzwerkressourcen steuern oder nutzen. Mehrere Programmiersprachen, Modellierungsansätze und Protokolle werden somit zu einem wesentlichen Bestandteil, um Netzwerkkomponenten zu verbinden.

Auch deswegen sollte Switching-Hardware offen und flexibel sein, damit I&O-Teams die Switching-Funktionalität maximieren und mit so vielen Controllern, Management-Systemen und Netzwerkdiensten wie möglich verbinden können.

Arista Networks

Arista Networks bietet laut Forrester eine solche offene, programmierbare Switching-Fabric. In zehn Jahren hat sich Arista Networks zu einem der größten Anbieter von Netzwerk-Switches für Rechenzentren entwickelt und hat sein Switching-Portfolio im vergangenen Jahr auf Campus- und Zweigstellen erweitert.

Das Wachstum des Unternehmens ist auf das „EOS“-Betriebssystem von Arista und seinen Fokus auf die Bereitstellung einer offenen, programmierbaren Switching-Plattform zurückzuführen. Tier-1-Cloud-Anbieter haben ihre Netzwerkinfrastruktur auf dieser Art von Plattform aufgebaut.

Arista Networks ermöglicht es Kunden nicht nur, mehrere Automatisierungspfade zu wählen, sondern auch, EOS auf Hardware von Drittanbietern, Cloud-Plattformen und in Containern einzusetzen. Dadurch wird sichergestellt, dass Kunden eine Fabric über private Rechenzentren, Cloud-Plattformen und Edge-Compute-Standorte hinweg erstellen können.

Alles auf dem Schirm

Über die Switches hinaus hat das Unternehmen Ressourcen in zwei wichtige Bereiche investiert: Monitoring und Integration mit anderen Tools. Das sei durchaus bemerkenswert: denn bis vor kurzem war dem Großteil des Netzwerkmarktes nicht bewusst, dass Überwachungsdaten ein wesentlicher Bestandteil eines geschlossenen Systems sind.

Arista Networks aber haben die Notwendigkeit schon vor langer Zeit erkannt und die Herausforderung mit der Veröffentlichung seiner DANZ-, LANZ- und Telemetrie-Funktionen angenommen. Parallel dazu arbeitete das Unternehmen mit Hypervisor-Firmen zusammen, um eine nahtlose Interaktion zwischen den Netzwerk-, Server- und virtuellen Welten sicherzustellen.

Die Empfehlung des Forrester-Reports lautet: I&O-Teams, die ihre Reise in die Automatisierung beginnen wollen oder die über tiefe Programmierkenntnisse verfügen und bereits auf einem guten Weg sind, sollten sich Arista Networks ansehen.

Juniper Networks

Juniper Networks bietet nach Angaben der Forrester-Studie eine umfassende, unternehmensweite Netzwerkplattform. Juniper Networks ist sowohl in der Telekommunikationsbranche als auch im Unternehmensbereich stark vertreten und verfügt über ein Produktportfolio, das auf einem einzigen Betriebssystem, „Junos“, basiert.

Das Betriebssystem unterstützt Switching-Hardware vom Rechenzentrum bis zum Campusrand und bietet einige der robustesten und ausgefeiltesten Sets von Switching- und Routing-Funktionen. Das FreeBSD-basierte Betriebssystem ist disaggregiert und läuft auf einer virtualisierten Linux-Umgebung. Für die Verwaltung der Junos-Infrastruktur bietet das Unternehmen Cloud-basierte und Vor-Ort-Management-Lösungen an. Für Kunden, die virtuelle Netzwerkfunktionen (VNFs) benötigen, hat Juniper Networks hat die „Contrail“-Produktlinie entwickelt.

Juniper Networks habe zudem erkannt, lobt der Report, dass Kunden mehr als nur Technologie und Produkte benötigen, und hat verschiedene Ressourcen entwickelt, um Kunden bei der Gestaltung ihrer Automatisierungsreise zu unterstützen, die Anzahl der Schulungskurse rund um die Programmierung erhöht und verschiedene Bemühungen um offene Standards zur Schaffung offener Netzwerk-Fabrics angeführt.

Die Forrester-Studie empfiehlt: Kunden, die das gesamte Netzwerk mit einem konsistenten Betriebssystem automatisieren möchten, vom Rechenzentrum bis zum Unternehmensrand, sollten sich an Juniper Networks wenden.

Huawei

Huawei baut einen offenen, programmierbaren Ansatz in das größte Switching-Portfolio ein. Als der am schnellsten wachsende Netzwerkanbieter in der Bewertung hat Huawei seine Produktlinie auf die „Cloudengine“-Serie reduziert (siehe: EOM/EOFS Ankündigungen für Huawei Cloudengine 12800E V200R019C10. Das Unternehmen hat seine Firmware nach „VRP, v8“ umgebaut, um die Unterstützung von Funktionen von Drittanbietern zu ermöglichen. Auch das Agile-Verwaltungssystem, das jetzt mit „IMaster NCE“ bezeichnet wird, wurde umgebaut, um separate Agile-Module in einem einzigen Softwarepaket zu kombinieren.

Huawei verfügt über eines der größten Portfolios für Datennetzwerke unter den Anbietern von Unternehmensnetzwerken und hält den größten Netzwerkmarktanteil in China, mit einer starken Präsenz in Afrika, Asien, Europa und Südamerika. Außerdem hat das Unternehmen an neuen ASICs und Überwachungsanwendungen gearbeitet, um ein mehr oder minder autonom laufendes Netzwerk zu entwickeln und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Switching-Plattform und das Betriebssystem eine breite Palette von Tools, Hypervisoren und Cloud-Plattformen unterstützt.

Referenzkunden berichteten Forrester, dass Huawei eine Menge Support für die Bereitstellung und Anleitung für das Unternehmen bietet. Unternehmen, die einen Anbieter mit großer globaler Reichweite suchen, der sich auf ein tiefes Produktportfolio stützt, anstatt eigene Konfigurationstools zu entwickeln, sollten Huawei in die engere Auswahl nehmen.

All Ethernet: DCNs sind wie Autobahnen zwischen Städten

Derzeit stellt Huawei seine „Cloudfabric 3.0“ vor und verspricht: „Mehr Rechenleistung durch All-Ethernet“. „All-Flash“ im Storage im Datacenter sei bereits „normal“ geworden. Nun entwickle sich das Rechenzentrumsnetzwerk (Datacenter Network = DCN) sich hin zu „All-Ethernet“.

Die IT-Architektur, die Rechenressourcen und die Speicherressourcen unterliegen laut Huawei einem dramatischen Wandel. DCNs werden eingesetzt, um Service-, Speicher- und HPC-Netzwerke zu verbinden und alle zwischen Servern ausgetauschten Daten werden über DCNs weitergeleitet.
Die IT-Architektur, die Rechenressourcen und die Speicherressourcen unterliegen laut Huawei einem dramatischen Wandel. DCNs werden eingesetzt, um Service-, Speicher- und HPC-Netzwerke zu verbinden und alle zwischen Servern ausgetauschten Daten werden über DCNs weitergeleitet.
(Bild: Huawei)

Aber das bringe Herausforderungen für herkömmliche Ethernet-Netzwerke mit sich. Die Fragen, die sich Netzwerkbetreiber stellen müssten, lauteten daher:

  • Wie lässt sich die Effizienz des Managements verbessern und der Paketverlust eliminieren, wenn das Service-Netzwerk um ein Hundertfaches erweitert wird?
  • Ist es jetzt zu komplex, um noch manuell betrieben und verwaltet zu werden?
  • Außerdem dürfe es bei High-Performance Computing (HPC) und in Speichernetzwerken keine Paketverluste geben.

Die Version der Konvergenztechnik Cloudfabric 3.0 erlaube sowohl ein verlustfreies Ethernet-HPC-Netzwerk - null Paketverlust bei 100 Prozent Durchsatz - , ein verlustfreies Ethernet-Speichernetzwerk - null Paketverlust bei einer Langstreckenübertragung bis zu 70 Kilometer. Somit ließen sich die erforderlichen rechenzentrumsübergreifenden Verbindungen werden um 90 Prozent reduzieren.

Automatisierung während des gesamten Lebenszyklus- der Verifizierung von Millionen von Konfigurationen und der Service-Breitstellung ebenfalls in wenigen Sekunden

Netzwerkweite intelligente Betriebs- und Wartungsprozesse dank proaktiver Voraussage von 90 Prozent aller Netzwerkfehler

Nvidia Cumulus

2015 betrat Cumulus Networks den Netzwerkmarkt mit einem Linux-basierten Netzwerkbetriebssystem, das Kunden auf Whitebox-Switches von Herstellern wie Delta und Edgecore laden können. I&O-Fachleute können das Netzwerk mit Linux-Befehlen konfigurieren und verwalten, die denen ähneln, die sie bei Servern verwenden.

Im Jahr 2016 ging der Hersteller dazu über, nicht mehr nur Software anzubieten, sondern auch eigene Switching-Hardware, die „Cumulus Express Switches“, die mit dem eigenen Betriebssystem bestückt sind. Inzwischen bietet der Hersteller auch Switches für die Campus-Umgebung an.

Die App-Entwicklungsperspektive im Rechenzentrumsnetzwerk

Aufgrund der Erfahrung von Cumulus in der Server- und Linux-Welt können Kunden Zugang zu einer breiten Palette von Skript- und Konfigurations-Tools erwarten. Referenzkunden geben an, dass der Ansatz von Cumulus es einfacher macht, Initiativen zur Netzwerkautomatisierung zu beschleunigen, da Netzwerkteams die Möglichkeit haben, Mitarbeiter mit umfassender Automatisierungserfahrung zu finden. Außerdem verfügt Cumulus jetzt über eine eigenes Cloud-Netzwerk-Management mit der Bezeichnung „Netq“.

Der Forrester-Report empfiehlt: Unternehmen, die bereits in anderen Bereichen umfangreiche Automatisierungen durchführen und ein einheitliches Software-defined Data Center (SDDC) anstreben, sollten sich an Cumulus wenden.

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Über den Autor

 Ulrike Ostler

Ulrike Ostler

Chefredakteurin Datacenter-Insider, Vogel IT-Medien GmbH/ DataCenter-Insider