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HP über das fehlende Glied der Virtualisierung – die Netzwerkstrukturen Das Netz im Rechenzentrum wird virtuell und konvergent

Autor / Redakteur: Johann Baumeister / Ulrike Ostler

Die Vorzüge der Virtualisierung sind unbestritten. Doch die Netzwerke kommen nicht mit – bis jetzt. Auch Netzwerkkonvergenz verspricht mehr Flexibilität im Rechenzentrum. Das aber funktioniert nur mit dynamischen Kommunikationsschnittstellen. Mit „Virtual Connect FlexFabric“ stellt HP ein erstes Portfolio an Diensten und Produkten vor, die diesen Herausforderungen gewachsen sein sollen.

Netzwerkkonvergenz heißt: iSCSI, Fibre Channel over Ethernet (FCoE) und die LAN-Kommunikation erfolgen über einen 10 Gigabit Ethernet Anschluss, Bild HP
Netzwerkkonvergenz heißt: iSCSI, Fibre Channel over Ethernet (FCoE) und die LAN-Kommunikation erfolgen über einen 10 Gigabit Ethernet Anschluss, Bild HP
( Archiv: Vogel Business Media )

Durch die Virtualisierung werden die IT-Dienste flexibler. Für Server und Storage gilt das bereits heute. Was noch fehlt, sind die Netzwerkstrukturen. Auch sie müssen, um die Vorzüge der Virtualisierung ausschöpfen zu können, flexibler und damit virtuell werden. Dies führt gleichzeitig zur Konvergenz der Kommunikationskanäle. Hierbei erfolgt eine Integration der SAN-Zugriffe mit der LAN-Kommunikation über die gleiche Infrastruktur.

Virtualisierung ist längst nicht mehr nur die Konsolidierung von mehreren Rechnern. Zu den Funktionen, die Virtualisierungssysteme vom VMware, Citrix und Microsoft bereits heute bieten, zählen Werkzeuge für Hochverfügbarkeit, Skalierung von Anwendungen oder Verteilung der Last.

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Der Transfer einer virtuellen Maschine, egal ob es sich dabei um die unterbrechungsfreie Übertragung mittels „Live Migration“ oder „vMotion“ handelt oder eine Unterbrechung auftritt, sorgt dabei für die Verteilung der Server-Last. Die Rechenlast der Server und ihrer Applikationen lassen sich just auf jene Hosts transportieren, an denen die passende Menge an Rechenleistung und Arbeitsspeicher zur Verfügung steht.

Der Netzwerkanschluss is Handarbeit

Weitgehend unberührt beliebt dabei die Verbindung zu den Nutzern der Anwendung und die Verbindung zu den Speichern. Das bedeutet in diesem Fall: Es fehlen Automatismen. Die Administratoren müssen die entsprechenden Verbindungen manuell nachziehen.

Diese Art des Patchen oder Konfigurierens zum SAN-Speicher oder den Ethernet-Netzen ist zeitaufwändig und verhindert eine schnelle Reaktion. Hinzu kommt, dass hierbei neben dem Administrator der virtuellen Systeme auch jene IT-Fachkräfte ins Boot geholt werden müssen, die sich um die Speichersysteme und Benutzernetzwerke kümmern.

Die Vorzüge der Virtualisierung und all ihre fortgeschritten Funktionen für die Hochverfügbarkeit, die Ausfallsicherheit und die dynamische Lastverteilung werden durch die manuellen Eingriffe wieder ausgebremst.

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Wann kommt die Vereinheitlichung?

Die Verknüpfungen zu den Anwendern stecken heute in den Network Interface Cards (NICs und in den Switches. Als Übertragungsmedium kommen derzeit sowohl Kupferkabel als auch optische Leiter in Frage. Das meistgenutzte Kommunikationsprotokoll ist TCP/IP.

Die Anbindung der Speichersysteme wiederum erfolgt entweder, wenn ein Höchstmaß an Leistung benötigt wird, über Fibre Channel (FC) oder, wenn es nicht ganz so leistungsstark sein muss, via iSCSI oder NAS. Die Datennetze und Speichernetze werden in der Regel auch durch unterschiedliche Administratoren betreut.

Laut Analysen von Gartner wird das sicher auch in den kommenden Jahren so bleiben. Die Analysten gehen in ihren Prognosen zwar davon aus, dass Ethernet- und Speichernetze auch in den kommenden Jahren noch getrennt sein werden, doch innerhalb von drei bis fünf Jahren erwartet Gartner eine Verschmelzung der beiden Techniken. „Converged Networking“ ist hier das Stichwort. (Gartner RAS Core Research Note G00174456; Myth: A Single FCoE Data Center Network = Fewer Ports, Less Complexity and Lower Costs; Joe Skorupa; 11.03.2010).

Es gibt aber auch Stimmen, die eine baldigere Verschmelzung der Kommunikationstechniken erwarten. Bob Laliberte, Senior Analyst bei der Enterprise Storage Group lässt keine Zweifel an der Konvergenz und deren Vorzüge. Als Voraussetzung für die Netzkonvergenz sehen die Gartner-Fachleute vor allem zwei Aspekte: Datenpakete dürfen nicht verloren gehen (lossless Transmission) und eine Verbesserung der Ethernet-Übertragung hinsichtlich Durchsatz und Latenz.

Es gibt keine Alternative zur Konvergenz

Wenn diese Forderungen erfüllt seien, so Gartner, seien auch Techniken wie Fibre Channel over Ethernet (FCoE) nicht mehr aufzuhalten. Hierbei werden FC-Pakete auf der Grundlage von Ethernet transportiert.

Damit entfällt die Notwendigkeit einer eigenen Kommunikationsinfrastruktur für schnelle Speicheranbindung via Fibre Channel. Die Basistechnik für jegliche Kommunikation – egal ob zwischen Server und Speicher, Server zu Server oder Server zum Anwender – beruht dann ausschließlich auf Ethernet.

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Der Zwang zur Virtualisierung und Dynamisierung der I/O-Kanäle

FCoE ist nicht mehr so weit weg, wie manche vermuten. Die Ratifizierung der CEE-Spezifikation, auf deren Basis gesichert werden soll, dass im konvergenten Netz keine Daten verloren gehen, wird für Anfang des kommenden Jahres erwartet. Bild: HP (Archiv: Vogel Business Media)

Bei Herstellern wie Brocade, HP oder Blade Networks Technologies steht fest: Mittelfristig ist das notwendig und unumkehrbar. Warum? Weil alle anderen Baugruppen und Konzepte der IT dies verlangen werden!

Doch die Input/Output-Schnittstellen zum Speicher und zu den Anwendern sind bis dato starr und fest. So ist es zwar möglich, einen Applikationsdienst wie einen Internet-Server oder auch Mail-Dienst automatisiert und schnell in Betrieb zu nehmen, für die Verbindung zu deren Benutzern aber muss in den meisten Fällen nach wie vor Hand angelegt werden. Erst wenn die notwendigen Kabel gesteckt, virtuelle Switches aktiviert und mit den physischen Netzwerkkarten verbunden sind, sind die Webseiten des Internet-Servers auch erreichbar.

Eine elegante Lösung war bisher nicht in Sicht. Die Netzwerkverbindung und Switch-Ports lassen sich bereits im Vorfeld reservieren, doch das ist eine Vergeudung von Ressourcen. Hinzu kommt, dass Boards und Blades eine Konsolidierungsrate von 1:20 erlauben. Das aber reicht für I/O nicht. Die Folge: Sind zwanzig virtuelle Maschinen aktiv, konkurrieren sie um die wenigen Netzwerkkarten.

Virtual Connect Flex Fabric von HP

Mit „Virtual Connect Flex Fabric“ will HP die Problematik in virtuellen und konvergenten Umgebungen angehen. Diese Technik erlaubt zunächst einmal eine schnelle, weil virtualisierte Verknüpfung der Server und des Speichers. Manuelles Patchen von Verbindungen wird dabei von zentralisierten Konfigurationen abgelöst. Die Konfigurationen lassen sich in Profilen speichern und sind automatisiert anwendbar.

Diese Switch- Funktion, oder auch Virtualisierungsschicht, bezeichnet HP als „Virtual Connect“ und steckt in einem von HP entwickelten Modul. Die Basis für dieses Modul ist ein „Converged Network Adapter“. Dieser stammt von dem Partner Emulex.

Integriert ist ein Bandbreiten-Management, bisher bekannt als „Flex 10“. Damit lässt sich die maximale Kapazität von 10 Gigabit pro Sekunde in 100 Megabit-Schritten in mehrere Anteile aufteilen. Server und Dienste bekommen eine spezifische Bandbreite zugewiesen. Überdimensionierung wird vermieden.

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Adapter und Blades

Allerdings löst Flex Fabric den reinen Ethernet-Adapter ab. Jetzt kann jeweils der erste Kanal des Kommunikations-Interface von vier möglichen auch als Host Bus Adapter via Fibre-Channel genutzt werden. Das heißt: Ein Modul kann sowohl Ethernet, Fibre Channel als auch iSCSI bedienen oder: Ein Modul besitzt neben drei Ethernet-Anschlüssen bereits einen Speicheranschluss. Allerdings können alle vier Anschlüsse auch für die Netzwerkkommunikation bereit gestellt werden.

Durch die Converged Network Adapter (CNA; rechts im Bild) werden die ehemals getrennten NIC und HBA (links im Bild) zusammengeführt. Dies reduziert die Kommunikationsmodule und die Verkabelung, Bild HP (Archiv: Vogel Business Media)

Verfügbar ist das FlexFabric-Modul in der neuesten Generation der HP-Server-Blades (G7). Diese Blades verfügen über mindestens zwei FlexFabric-Ports. Ferner lassen sich die beiden Ports später um zwei weitere Mezzanine-Karten auf der Basis von QLogic erweitern. In Summe ist damit ein Server mit bis zu 3 Dual-Port-Interfaces, also 24 Ports, zu bestücken, wovon sechs wahlweise als Storage-Anschlüsse (HBA) dienen können.

Laut HP ergeben sich folgende Vorteile für Virtual Connect Flex Fabric:

  • Vereinheitlichung der I/O-Anschlüsse auf einen: Statt HBA und NIC zu bestücken, wird nur noch eine universelle I/O-Karte, der Converged Network Adapter (CNA), benötigt. Bei den neuen Blade-Servern der Generation 7 ist diese Technik enthalten.
  • Zuweisung der I/O-Ports nach Bedarf und Kommunikationsinterface: Jeweils der erste Anschluss ist wahlfrei als NIC oder HBA zu betreiben. Dies schafft Flexibilität.
  • Flexible Anpassung der Bandbreite: Die maximale Bandbreite von 10 Gigabit pro Sekunde lässt sich in 100 MBit-Schritten auf die vier interne Ports verteilen.
  • Reduzierung der Kommunikationsmodule: Zum einen gelangt der Netzwerkverkehr, der zwischen Blades innerhalb des Enclosures auftritt, nicht nach außen und benötigt keine externe Netzwerktechnik. Zum anderen reduzieren sich aufgrund einer flexibleren Zuweisung der Bandbreite und der I/O-Anschlüsse die benötigten Kommunikationsmodule. Damit sinken die Anschaffungskosten.
  • Reduzierung der Verkabelung und der externen Netzwerk-Baugruppen, weil weniger Kommunikationsmodule notwendig sind. Werden weniger I/O-Ports benötigt, so gilt das in Folge auch für die Verbindungen zu den nachgeschalteten Netzwerkbaugruppen, wie den Core-Switches.
  • Boot von iSCSI-SAN und FC-SAN: Beim Boot von iSCSI oder FC-SAN werden die Server aus einem zentralen Speicher-Pool gestartet. Die Server benötigen dabei kein lokales Boot-Image. Das vereinfacht insbesondere Disaster-Recovery und Failover von IT-Diensten.

Es bleibt eine Menge für den Sparstrumpf

Durch die Zusammenfassung von ehemals getrennten Kommunikationstechniken und dem Bandbreiten-Management lassen sich erhebliche Einsparungen erzielen. Der direkte Vergleich ergibt 95 Prozent weniger Netzwerkbaugruppen.

60 Prozent beträgt die Einsparung an Interconnect-Modulen und Adaptern. Infolge dieser Einsparungen sinken die Kosten für den Stromverbrauch und die Kühlung um 40 Prozent.

Mit HP Virtual Connect Flex Fabric findet die Verkabelung intern statt. Die Anzahl der Komponenten sinkt deutlich, wie der Vergleich mit einer traditionellen Rack-Infrastruktur, mit „Cisco Unified Computing“, „IBM Virtual Fabric for Blade Center“ zeigt. Bild: HP (Archiv: Vogel Business Media)

Die für diesen Vergleich verwendeten Systeme waren HP ProLiants der siebten Generation (G7) und traditionelle Server-Konfigurationen mit sechs Gigabit NIC und zwei HBA pro Blade. Dabei wurden 16 Blade-Systeme in eine Enclosure gepackt. Als Interconnect-Module dienten sechs Cisco 3120 Switches und zwei Cisco 9124 FC Switches.

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