White Paper Intel PRO Server-Adapter Steigern Sie Verfügbarkeit und Leistung Ihres Netzwerks mit Multi-Port-Gigabit-Adaptern

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1 White Paper Intel PRO Server-Adapter Steigern Sie Verfügbarkeit und Leistung Ihres Netzwerks mit Multi-Port-Gigabit-Adaptern Ob Sie das Netzwerk eines kleinen Unternehmens segmentieren oder ein globales Rechenzentrum konsolidieren und virtualisieren: Gigabit-Ethernet- Adapter (GbE-Adapter) spielen bei der Optimierung von Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Leistung eines Netzwerks eine zentrale Rolle. Dieses Whitepaper bietet Ihnen eine Übersicht, wie die Intel PRO Server-Adapter die hohen Anforderungen der aktuellen Netzwerkumgebungen erfüllen. April 2005

2 Inhalt Die steigenden Anforderungen an Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Netzwerken...2 Mehr Bandbreite für Ihre Server mit der richtigen I/O-Architektur und Gigabit-Adaptern...3 Die Interrupt-Moderation heute und in der Zukunft...4 Fortschrittliche Adaptertechnologien für eine dauerhafte Multi-Gigabit-Leistung...5 Höhere Leistung und Verfügbarkeit durch die Segmentierung der Netzwerkauslastung...5 Optimale Leistung und Zuverlässigkeit durch Adapter-Teaming...7 Mehr Flexibilität und Zuverlässigkeit durch Konsolidierung und Virtualisierung GbE als Hochleistungs-Netzwerk-Backbone...11 Schlussfolgerung...11 Die steigenden Anforderungen an Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Netzwerken Computernetzwerke bilden heute einen allgegenwärtigen und unverzichtbaren Teil des Lebens. Anwälte, Ärzte, Wissenschaftler, Banken, Einzelhändler, Hersteller, Distributoren und andere Anwender verlassen sich auf Netzwerke, um ihre Produkte und Dienstleistungen zu verkaufen und zu liefern. Und auch Makler mit kleinen Büros verlassen sich auf Netzwerke, um auf große, vernetzte Datenbanken mit Immobilien und Agenten zuzugreifen. Außerdem verbreitet sich das e-commerce-modell immer weiter und erfasst mittlerweile auch unser Privatleben, indem wir online bezahlen, online einkaufen und zahlreiche weitere Online- Dienstleistungen und -Bequemlichkeiten in Anspruch nehmen. Es gibt nicht nur eine ständig steigende Nachfrage nach diesen Dienstleistungen, diese Dienstleistungen werden auch an sich immer komplexer und anspruchsvoller. Die Erstellung von globalen Wettersimulationen ist vielleicht eines der ausgefalleneren Beispiele für eine hochkomplexe und anspruchsvolle Anwendung. Eine praktischere, aber ebenso anspruchsvolle Anwendung stellt der Kauf auf Kreditkarte dar. Verbraucher zahlen mittlerweile häufiger mit ihrer Kreditkarte als mit Bargeld oder Schecks. Die Bezahlung mit Kreditkarte ist schnell, bequem, zuverlässig und so gut wie überall verfügbar. Um die steigenden Ansprüche und Erwartungen an die Geschwindigkeit, die Verfügbarkeit und die Zuverlässigkeit für die große Zahl der eingesetzten Netzwerkanwendungen zu erfüllen, entwickelten Netzwerkingenieure mehrere Architekturlösungen. Die Lösungen umfassen die Netzwerksegmentierung, mehrschichtige Rechenzentren sowie die Serverkonsolidierung und -virtualisierung. Alle genannten Verfahren kombinieren parallele oder redundante Netzwerkkomponenten, um eine höhere Leistung und Zuverlässigkeit zu bieten. Eine wesentliche Komponente hierbei bilden parallele Netzwerkanschlüsse, wie sie die Intel PRO/1000 Server- Adapter mit mehreren Ports bereitstellen. Dieses Whitepaper bietet Ihnen eine Übersicht darüber, wie Sie Intel PRO/1000 Server-Adapter sowie LAN-on- Motherboard-Anschlüsse (LOM-Anschlüsse) zur Optimierung der Netzwerkleistung und -zuverlässigkeit einsetzen können. Besondere Berücksichtigung finden Dual-Port-LOMs und 4-Port-GbE-Server-Adapter, da sie in Serveranwendungen mit hoher Dichte Platz sparen. Tabelle 1: I/O-Konfigurationen auf der Basis der Intel Architektur Bus Busbandbreite Busbandbreite Schnittstelle Busbreite Busfrequenz (Bytes pro Sekunde) (Bits pro Sekunde) PCI* 32 Bit 33 MHz 133 MB/s 1 Gbit/s PCI/* 64 Bit 66 MHz 533 MB/s 4,20 Gbit/s * 64 Bit 100 MHz 800 MB/s 6,40 Gbit/s * 64 Bit 133 MHz 1 GB/s 8 Gbit/s 2

3 Mehr Bandbreite für Ihre Server mit der richtigen I/O-Architektur und Gigabit-Adaptern Wenn Sie die Netzwerkleistung verbessern möchten, sollten Sie als Erstes überprüfen, ob alle Netzwerkserver über die richtige I/O-Architektur für eine optimale Bandbreite verfügen. Dies stellt eine optimale Serverleistung für die Anwender im Netzwerk sicher. Server auf Basis der Intel Architektur verfügen über verschiedene interne I/O-Kapazitäten, abhängig von der jeweiligen I/O-Steckplatzkonfiguration. Die Konfigurationen reichen von einer Busbandbreite von 1 Gbit/s für einen 32-Bit-Bus mit 33 MHz, der mit Peripheral Component Interconnect* (PCI*) 2.3 kompatibel ist, bis zu einer Bandbreite von 8 Gbit/s für einen 64-Bit-Bus mit 133 MHz, der mit Peripheral Component Interconnect Extended* (*) 1.0 kompatibel ist, wie Tabelle 1 zeigt. Wie Abbildung 1 zeigt, hängt die I/O-Bandbreite, die ein Server unterstützen kann, von der * Busgeschwindigkeit ab. Die Bandbreiten sind: Ein Steckplatz bei 133 MHz für eine maximale Bandbreite von 8 Gbit/s Zwei Steckplätze bei 100 MHz für eine maximale Bandbreite von 6,40 Gbit/s Vier Steckplätze bei 66 MHz für eine maximale Bandbreite von 4,20 Gbit/s Um Server mit einer optimalen Busbandbreite zu implementieren, die die Leistungsanforderungen erfüllen, sollten IT-Manager auch für eine optimale Leistung der Server- Adapter sorgen, die an den * Steckplatz (oder an die * Steckplätze) des Servers angeschlossen sind. Wenn Sie zum Beispiel einen Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server- Adapter an einen * Steckplatz mit 133 MHz anschließen, sind alle vier Ethernet-Ports des Adapters mit dem * Bus bei 133 MHz verbunden. Zum Vergleich: Sie können die gleiche Zahl von GbE-Ports mit zwei Intel PRO/1000 MT Dual-Port-Server-Adaptern an zwei * Steckplätzen mit 100 MHz bereitstellen. In dieser Konfiguration mit zwei Steckplätzen sind jedoch alle vier Ports bei 100 MHz mit dem * Bus verbunden. Dies entspricht einer Reduzierung der Bandbreite um 24 Prozent und damit einer geringeren Bandbreitenkapazität. Ein weiterer Faktor, den IT-Manager für die I/O-Kapazität eines Servers berücksichtigen sollten, ist die Zahl der vorhandenen I/O-Steckplätze. Die Zahl der Steckplätze variiert, angefangen bei Rackservern und Appliances, die über keine PCI* Steckplätze verfügen, bis hin zu Servern mit bis zu 12 Steckplätzen. Die Zahl der I/O-Steckplätze in einem Server wirkt sich in der Regel auf den Preis des Servers aus. Ein Adapter mit einer hohen Kapazität, wie der Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server- Adapter, ermöglicht eine hohe Bandbreite auch für Server mit nur wenigen I/O-Steckplätzen, wie es für die Rack-montierten Server in Rechenzentren die Regel ist. Abbildung 1: * 1.0 spezifiziert die Gesamt-Steckplatzkapazität nach Busgeschwindigkeit Memory- Control- Hub Memory- Memory- RAM Control- RAM Control- RAM Hub Hub * Hub * Hub * Hub 133 MHz ODER 100 MHz 100 MHz ODER 66 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz 3

4 Die Interrupt-Moderation heute und in der Zukunft Eine fortschrittliche Interrupt-Moderation-Technologie ist Wirklichkeit geworden. Die Interrupt-Moderation reduziert die Interrupts des Host-Prozessors und ermöglicht damit einer Technologie wie der Gigabit-EtherChannel* Technologie, mehr von ihrem Bandbreitenpotenzial von 16 Gbit/s (8 Gbit/s x Vollduplex) bereitzustellen. In Zukunft werden die Leistungsgewinne aus der Auslastungsverteilung durch Adapter-Teaming eine geringere Rolle im Vergleich zu den Leistungsgewinnen durch die größeren Reserven spielen, die der Server-CPU aufgrund der Interrupt-Moderation zur Verfügung stehen. Host-Prozessor-Interrupts werden durch den Adapter erzeugt, um Zyklen für die Paketverarbeitung einzuhalten. Diese Interrupts müssen gesteuert werden, um einen optimalen Durchsatz zu erzielen. Eine zu geringe Zahl an Interrupts kann zu Latenzen führen, und zu viele Interrupts können den Serverprozessor übermäßig belasten. Indem der Adapter eine geeignete Zahl von Paketen bündelt, bevor er einen Interrupt an den Server sendet (s. Abbildung), passt er die Interruptfrequenz an den Datenverkehr an und hält gleichzeitig den Paketfluss aufrecht. Da die Interrupt-Moderation für alle Intel PRO/1000 MT Server-Adapter verfügbar ist, geben wir Netzwerk-Managern, die die Vorteile dieser neuen Technologie nutzen möchten, einen wichtigen Tipp: Setzen Sie Interrupt- Moderation-Verfahren ein, die ein dynamisches Timing verwenden, nicht nur Sampling je detaillierter das Timing, desto höher die Leistung. Für die meisten Netzwerke bieten diese Technologien die nötigen Multi-Gigabit-Bandbreiten, die für Server- und Backbone-Anschlüsse benötigt werden. Damit unterstützen sie die Einführung des Gigabit-Ethernets (GbE) für Desktop-PCs. Da sich zurzeit 10-Gigabit-Ethernet-Server- Adapter (10GbE-Server-Adapter) für Netzwerkverbindungen zwischen verschiedenen Arealen durchsetzen, werden Link-Aggregation, Load-Balancing und Interrupt- Moderation auch weiterhin Vorteile für GbE in Local- Area-Networks (LANs) bieten. Zumindest ermöglichen sie Organisationen eine reibungslosere und kostengünstigere Migration zu 10GbE-Netzwerkverbindungen. Host-Interrupt-Moderation Datenverkehr mit geringen Volumen PS-Stack Hardware Datenverkehr mit hohen Volumen PS-Stack Interrupt Hardware Paket Interrupt Interrupt Packet Packet Packet Packet Packet Packet Jedes Paket erzeugt einen Host-Interrupt Mit steigenden Volumen werden parallele Pakete für die Verarbeitung während eines einzigen Interrupts gebündelt

5 Die höheren Serverauslastungen von heute steigern die Anforderungen an die Serverbandbreite. Diese höheren Bandbreiten können kostengünstig bereitgestellt werden, indem die Bandbreite mit zusätzlichen Ethernetverbindungen über die Zahl der LOM-Anschlüsse hinaus gesteigert wird, die die meisten Server-Motherboards bieten (einen oder zwei LOM-Anschlüsse). Ein Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server- Adapter stellt zusätzliche 4 Gbit/s an Netzwerkkapazität bereit bei einer * Bus-Geschwindigkeit von 133 MHz und der Installation an einem solchen Steckplatz und besetzt nur einen einzigen Serversteckplatz. Die Verwendung eines solchen Multi-Port-Adapters hält wertvolle PCI* Steckplätze für andere Verwendungen frei, wie Redundant-Arrayof-Independent-Disks-Controller (RAID-Controller), Secure-Sockets-Layer-Verschlüsselungskarten (SSL-Verschlüsselungskarten) und andere Geräte. Fortschrittliche Adaptertechnologien für eine dauerhafte Multi-Gigabit-Leistung Nicht alle Server-Adapter sind gleich. Ein Server-Adapter, der lediglich die Mindestanforderungen für Gigabit-Ethernet- Netzwerkanschlüsse erfüllt, überlässt dem Host-Prozessor den größten Teil der Verarbeitung der Transmission-Control- Protocol (TCP)-Prüfsummen- und -Pakete. Dies belastet den Host mit zusätzlichen Aufgaben und kann zu höheren Latenzen führen, die eine nicht optimale Leistung zum Ergebnis haben. Die fortschrittlichen Technologien und Funktionalitäten der Intel PRO/1000 Server-Adapter, wie die Large-Send-Offload- Technologie (LSO-Technologie), ermöglichen eine dauerhafte Multi-Gigabit-Leistung. Tests durch die Intel Labs ergaben, dass der Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter mit LSO Abbildung 2: Netzwerksegmentierung 1000 Mbps Server Switch Segmentierung Intel PRO Server-Adapter Server 1000 Mbps 1000 Mbps Switches Intel PRO Server-Adapters und Microsoft* Windows 2000 Advanced Server* / Microsoft* Windows XP* als Betriebssystem nahezu die vollen 4 Gbit/s ermöglicht. LSO organisiert und beschleunigt den Paketerstellungsprozess und entlastet dadurch den Host-Prozessor. Damit verfügt der Host-Prozessor über genügend Reserven, um eine dauerhafte Multi-Gigabit-Leistung zur Verfügung zu stellen. Weitere fortschrittliche Technologien der Intel PRO/1000 Server-Adapter sind die Interrupt-Moderation (vgl. den Abschnitt Die Interrupt-Moderation heute und in der Zukunft"), die Auto-Negation der Adaptergeschwindigkeit und die Intel Advanced-Network-Services-Software (Intel ANS). Aufgrund dieser Eigenschaften sind Intel PRO/1000 Server-Adapter mit allen erhältlichen Ethernet-LOM-Systemen oder -Adaptern Ihrer zurzeit installierten Server kompatibel. Die Auto-Negation für 10/100/1000 Mbit/s und Intel ANS sorgen zusammen dafür, dass Ports jeder Geschwindigkeit oder Marke mit Intel PRO Gigabit-Adaptern kompatibel sind. Das ist zum Beispiel dann wichtig, wenn Sie vorhandene Systeme aktualisieren möchten, deren Fast-Ethernet-LOM-Systeme als redundante oder Backup-Verbindungen nützlich sein können. Außerdem spielt Intel ANS eine wichtige Rolle für das Teaming von Server- Adaptern, um eine höhere Bandbreite und Zuverlässigkeit zu erzielen. Höhere Leistung und Verfügbarkeit durch die Segmentierung der Netzwerkauslastung Netzwerkadministratoren können parallele GbE-Adapter zur Segmentierung ihrer Netzwerke verwenden. Für eine Segmentierung kann es verschiedene Gründe geben, wie die Sicherheit, die Implementierung von Netzwerkspeichertechnologie und die Verbesserung des Datenflusses. Abbildung 2 zeigt ein einfaches Beispiel, in dem der Server einen zweiten Netzwerkanschluss erhält, um das ursprüngliche Netzwerk in zwei Segmente oder Subnetze aufzuteilen. Für ein kleines Unternehmen, das über ein LAN mit nur einem Server verfügt, stellt das einfache Segmentierungsschema in Abbildung 2 eine besonders schnelle und kostengünstige Methode dar, die Netzwerkleistung und -verfügbarkeit grundsätzlich zu verdoppeln. Jedes Subnetz stellt weiterhin GbE-Leistung zur Verfügung, aber jedes Subnetz verarbeitet nun nur die Hälfte des gesamten Datenverkehrs. Dies führt dazu, dass die Clients eine schnellere Netzwerkreaktion und -verfügbarkeit erfahren. Die Wirkung lässt sich mit dem Ausbau einer Autobahn um eine weitere Spur vergleichen durch die Verteilung des Verkehrs über mehr Spuren als zuvor werden Staus reduziert und der Verkehr fließt schneller. Die Hinzufügung eines dritten Server-Adapters und eines weiteren Subnetzes (Abbildung 2) stellt zusätzliche Kapazitäten für die Bewältigung des Datenverkehrs bereit. Im Allgemeinen gelten drei Subnetze pro Server als anerkannte Grenze für eine Segmentierung. Die Segmentierung kann 5

6 Abbildung 3: Eine dreischichtige Infrastruktur trennt und schützt Netzwerke Firewall- Appliances Firewall- Appliances Schicht 1: Front-End Netzwerk- Appliances Netzwerk- Appliances Webserver Intel PRO Server-Adapters Schicht 2: Mid-Tier Switch-Aggregation Anwendungsserver Intel PRO Server-Adapters Switch-Aggregation Firewall- Appliance Schicht 3: Back-End Datenbankserver Intel PRO Server-Adapters Switch-Aggregation 6

7 jedoch erweitert werden und mehr Subnetze umfassen, wenn dem Netzwerk über einen Router ein weiterer Server hinzugefügt wird dann sind es sechs Subnetze (drei Subnetze pro Server). Dieses Verfahren ist dann sinnvoll, wenn in einem LAN verschiedene Workgroups oder Anwendungen miteinander vernetzt oder zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zwischen Workgroups eingerichtet werden sollen. Wie die einfache Segmentierung, erfordert auch die mehrschichtige Segmentierung parallele Netzwerkanschlüsse für jeden Server, wobei jede Schicht einem bestimmten Anschluss zugewiesen wird. Um die Netzwerkauslastung durch Segmentierung in Subnetze und mehrschichtige Infrastrukturen besser auszugleichen, verfügen die Intel PRO/1000 MT Dual-Port-Server-Adapter über zwei GbE- Ports in einer kostengünstigen Lösung, die nur einen Steckplatz belegt. Außerdem kann die Verfügbarkeit durch die Implementierung paralleler Netzwerkanschlüsse wesentlich gesteigert werden. Durch die Verwendung der beiden LOM-Ports des Intel Dual-Port-Gigabit-Ethernet-Controllers 82546EB für ein Netzwerksegment und der beiden Ports des Intel PRO/1000 MT Dual-Port-Server-Adapters für ein anderes Netzwerksegment sind für die Netzwerksegmente dieses Servers redundante Verbindungen verfügbar. Mit dieser Verbindungsredundanz führt ein Fehler in einer Verbindung nicht zum Verlust der Datenflusses und verhindert Abbildung 4: Adapter-Teaming Netzwerksegmentierung Verbindungsredundanz Link-Aggregation Segment 1 Segment 2 Segment 1 Segment 2 Intel PRO/1000 MT Dual-Port-Server-Adapter Segment 1 Segment 2 Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter Ausfallzeiten. Stattdessen werden die Daten über die redundante Verbindung des Segments geleitet und die Betriebsabläufe werden nicht gestört. Da Organisationen sich heute zunehmend auf leistungsfähige Client-Systeme und netzwerkintensive Anwendungen verlassen, bietet die Implementierung paralleler GbE- Server-Adapter für die kritischen Verbindungen Vorteile für Anwender und IT-Mitarbeiter. GbE-Server-Adapter sichern eine höhere Netzwerkleistung und reduzieren Leistungverluste, falls es zu einem Netzwerkfehler kommt. Dies hat eine höhere Verfügbarkeit des Servers zum Ergebnis. Um die Netzwerkressourcen eines Servers zu erweitern, die Systemzuverlässigkeit zu steigern und Engpässe zu beseitigen, sollten Netzwerkadministratoren Intel PRO/1000 Server- Adapter mit mehreren Ports implementieren, um so den zunehmend komplexeren Netzewerkarchitekturen der Unternehmen von heute gerecht zu werden Optimale Leistung und Zuverlässigkeit durch Adapter-Teaming Die zusätzlichen GbE-Ports und -Verbindungen, die in mehrschichtigen Infrastrukturen eingesetzt werden, erfordern auch eine zusätzliche Verwaltung. Alle Intel PRO/1000 Server-Adapter stellen diese zusätzliche Verwaltungskapazität über Intel ANS zur Verfügung. Intel ANS verwaltet nicht nur parallele Intel Adapter, indem sie diese kombiniert, sondern sie ermöglicht auch die Verwendung von Adaptern anderer Hersteller sowie die Verwendung von LOM-Verbindungen für das Adapter-Teaming. Dieses Kompatibilitätsmerkmal stellt eine einfache und unkomplizierte Möglichkeit dar, die Netzwerkleistung und verfügbarkeit zu verbessern. Intel ANS ordnet die folgenden drei Adapter-Teaming- Kategorien hierarchisch an: Adapter-Fault-Tolerance (Adapter-Fehlertoleranz) Adaptive-Load-Balancing (adaptive Auslastungsverteilung) Link-Aggregation (Verbindungsbündelung) Jede Kategorie baut auf der vorangehenden Hierarchieebene auf. Das bedeutet, dass die Ebene Adaptive-Load-Balancing die Ebene Adapter-Fault-Tolerance einschließt, und Link- Aggregation sowohl Adapter-Fault-Tolerance als auch Adaptive-Load-Balancing einschließt. Abbildung 4 zeigt die grundsätzlichen Vorteile der verschiedenen Ebenen des Adapter-Teamings für die Netzwerkleistung und -zuverlässigkeit. Der oberste Server weist eine einfache Segmentierung mit zwei Ports auf, die von LOM oder von Server-Adaptern bereitgestellt werden. Es sind ein GbE-Port und eine Verbindung pro Segment vorhanden. Die Hinzufügung von Redundanz durch einen weiteren Port und eine weitere Verbindung steigert die Zuverlässigkeit und die Verfügbarkeit des Netzwerks. 7

8 Für Verbindungsredundanz wird Segment 1 am Dual-Port- LOM des Servers eingerichtet. Für die beiden Verbindungen von Segment 2 wird ein Intel PRO/1000 MT Dual-Port- Server-Adapter verwendet. Jedes Segment verfügt nun über redundante eine primäre und eine sekundäre Verbindung. Wenn der primäre Adapter oder die primäre Verbindung einen Fehler habt, entdeckt die Adapter-Fault-Tolerance-Funktion automatisch das Problem und leitet den Datenverkehr der primären Verbindung auf die sekundäre Verbindung um. Adaptive-Load-Balancing ermöglicht das Teaming redundanter Ports und Verbindungen, um mehr Kapazitäten für einen höheren Datenverkehr sowie Fault-Tolerance bereitzustellen. In diesem Modus analysiert Intel ANS automatisch den Datenverkehr jedes Segments und gleicht diesen über die primären und sekundären Verbindungen aus, um einen höheren Gesamtdurchsatz sowie durch die automatische Fault-Tolerance-Funktion, eine größere Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit sicherzustellen. Grundsätzlich gesehen, wird so der Datenautobahn eine weitere Spur hinzugefügt. Die Link-Aggregation-Funktion in Intel ANS kann bis zu acht GbE-Ports und -Anschlüsse kombinieren und zu einer einzigen, großen Datenverbindung zusammenfassen. Im Fall der Link-Aggregation aus Abbildung 4 verbindet ein Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter jedes Segment über vier kombinierte Anschlüsse mit dem Server. Alle Anschlüsse einer Kombination verfügen über die gleiche Adresse und werden dem Switch als nur eine Verbindung angezeigt. Grundsätzlich handelt es sich um eine vierspurige Autobahn, auf der das Verkehrsaufkommen für alle vier Spuren gleichmäßig verteilt ist. Und wenn eine Spur aus irgendeinem Grund gesperrt wird, sind immer noch drei Spuren offen. Abbildung 5 hingegen zeigt das Teaming von acht Ports auf zwei Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adaptern mittels Link-Aggregation. In der Praxis ermöglicht Intel ANS jede mögliche Kombination aus LOM, Single-Port- oder Multi-Port- Adaptern, solange einer der Adapter ein Intel Adapter ist. Die kombinierten Adapter-Ports ermöglichen das Versenden und Empfangen auf allen acht Kanälen, und quer verbundene Switches bieten Switch-Fault-Tolerance. Alle Komponenten werden durch Intel ANS unterstützt und verwaltet. Abbildung 5: IEEE 802.3ad* Link-Aggregation Abbildung 6: Physische Konsolidierung von Servern Anwendung B Alle acht Kanäle empfangen und senden Anwendung B Anwendung B, Server Teaming von acht Ports auf zwei Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapternm Anwendung B 8

9 Das in Abbildung 5 gezeigte Konzept wird durch verschiedene Technologien unterstützt, wie IEEE 802.3ad* Link-Aggregation, Intel Adaptive-Load-Balancing und Cisco* Gigabit- EtherChannel*. Alle diese Technologien müssen von den GbE-Adaptern und den Switches unterstützt werden. Intel PRO/1000 Server-Adapter unterstützen den Branchenstandard IEEE 802.3ad für Link-Aggregation. Der Branchenstandard IEEE ermöglicht den Ausgleich des Datenverkehrs für parallele Server-Adapter und Switches, die diesen Standard unterstützen (Abbildung 5). Adaptive-Load-Balancing wurde von Intel entwickelt, um die Netzwerkleistung zu verbessern. Die Technologie steigert die Serverbandbreite, indem sie den Datenverkehr automatisch über bis zu acht Server-Adapter verteilt. Da die Verteilung des Datenverkehrs auf die Adapter automatisch erfolgt, ist eine weitere Segmentierung oder eine Neukonfiguration des Netzwerks nicht nötig. Die Adapter nutzen die vorhandene Internet-Protocol-Adresse (IP-Adresse) gemeinsam, und der Datenverkehr wird ständig zwischen ihnen ausgeglichen. Gigabit-EtherChannel* wurde von Cisco entwickelt und wird von Intel unterstützt. Diese Technologie bietet eine skalierbare Bandbreite für bis zu acht Adapter im Vollduplexbetrieb. Sie kann potenziell Bandbreiten von mehr als 8 Gbit/s ermöglichen. 2 Mehr Flexibilität und Zuverlässigkeit durch Konsolidierung und Virtualisierung Mit dem Wachstum eines Unternehmens wächst auch dessen IT-Infrastruktur, um die steigenden Anforderungen der Anwender an das Netzwerk zu erfüllen. In der Vergangenheit wurden Server im Rahmen einer solchen Infrastrukturerweiterung häufig auf eine unkoordinierte Weise hinzugefügt. Ein Beispiel: Im Textileinzelhandel fügte die Firma Gap Inc. in der Regel jedes Mal, wenn sie ein neues Projekt begann oder eine neue Anwendung einführte, einen Server hinzu. Dieses Verfahren, das man als Eine-Anwendung-pro-Server- Ver-fahren" bezeichnen könnte, führte dazu, dass die IT-Abteilung der Firma Gap Inc. schließlich etwa 450 Server verwaltete. Ein solches Wuchern von Servern bedeutet auch, dass die Serverressourcen nur wenig genutzt werden: Mehr als 300 dieser Server wurden mit weniger als 10 Prozent ihrer Kapazität eingesetzt. Außerdem wird die Verwaltung immer komplexer. Serverkonsolidierung und -virtualisierung ermöglichten Gap Inc., ein Drittel ihrer Server auf nur drei Intel Xeon Processors MP basierende 8-Wege-Server zu konsolidieren. Diese hohe Konsolidierungsrate führte zu wesentlichen Einsparungen für Ausrüstung und Systemverwaltung und ermöglichte mittels Virtualisierung eine Konfiguration, die diese drei Server hoch verfügbar machte. Die Betriebszeit kann jetzt einen Anteil von mehr als 99,99 Prozent ausmachen. 3 Ob eine Konsolidierung durchgeführt werden soll und in welchem Ausmaß, muss anhand des Einzelfalls aus strategischer Sicht beurteilt werden. Eine Konsolidierung sollte als gut geplante Migration durchgeführt werden, die den alltäglichen IT-Infrastrukturbetrieb nicht unterbricht. Im Allgemeinen durchläuft eine gut durchgeführte Konsolidierung die folgenden vier Phasen: 1. Zentralisierung 2. Datenkonsolidierung 3. Physische Konsolidierung (Serverkonsolidierung) 4. Anwendungskonsolidierung Während aller vier Phasen spielen Server-Adapter eine wesentliche Rolle, da die Server-Server- und Server-Client- Verbindungen weiter funktionieren müssen. Multi-Port-Adapter spielen hier sogar eine noch größere Rolle, da sie hohe Port- Steckplatz-Dichten (Anzahl der Ports pro PCI-Steckplatz) auf konsolidierten Servern ermöglichen. Die erste Phase der Konsolidierung ist die Zentralisierung, Zentralisierung ist der Prozess, durch den verstreut installierte Server an einen zentralen Standort gebracht werden, um sie effizienter verwalten zu können. Das dreischichtige Rechenzentrum, das oben beschrieben wurde, und das in Abbildung 3 auf Seite 6 abgebildet ist, stellt ein hervorragendes Beispiel für eine Zentralisierung und die Bedeutung von Server-Adaptern für eine höhere Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit dar. Die zweite Phase, die Datenkonsolidierung, beinhaltet die Migration von Daten auf weniger und zentralisierte Datenbanken und Speichersysteme. Dies umfasst in der Regel geclusterte oder konsolidierte Server mit Storage-Area- Networks (SANs) oder Network-Attached-Storage (NAS). Abbildung 6 auf Seite 8 zeigt die dritte Phase, die physische Konsolidierung (oder Serverkonsolidierung). In diesem Prozess werden parallele Server, die die gleiche Anwendung ausführen, auf einer einzigen großen Plattform konsolidiert. Eine richtig durchgeführte Serverkonsolidierung kann die Verwaltungskosten deutlich reduzieren und die Leistung steigern. Dies funktioniert besonders gut in einer dreischichtigen Umgebung mit getrennten Webservern, Anwendungsservern und Datenbankservern, da jede Schicht physisch konsolidiert und unabhängig skaliert werden kann, um unterschiedlichen Auslastungen zu entsprechen. 4 In so gut wie allen Fällen erfordern diese Konsolidierungen hoch zuverlässige Netzwerkanschlüsse mit einer hohen Leistung, um das gesamte Leistungspotenzial zu realisieren. Das Teaming von Multi-Port-Adaptern für die durch Link-Aggregation sehr viel höheren Datenkapazitäten erfüllt diese Ansprüche. 9

10 Abbildung 7: LAN mit einem 10GbE-Backbone Abbildung 8: Die Verwendung von 10-Gigabit-Ethernet in erweiterten LAN-Umgebungen Areal A Gebäude auf dem Areal 10 GbE Rechenzentrum 10 GbE Gebäude auf dem Areal 10 GbE 10 GbE Server-Farm 10GbE in Rechenzentren von Dienstleistern und in Unternehmens-LANs Switch-zu-Switch Switch-zu-Server Rechenzentren Zwischen Gebäuden Internet Extranet Areal B Gebäude auf dem Areal 10

11 Die Anwendungskonsolidierung, die vierte und komplexeste Phase, umfasst das Hosting mehrerer Anwendungen, die unterschiedlichen Zwecken dienen, auf einer einzigen Plattform. Dies wird durch Virtualisierungssoftware erreicht, die die Plattform in mehrere virtuelle Systeme unterteilt, die wiederum gleichzeitig auf einer einzigen Plattform ausgeführt werden. Die VMware ESX Server* Virtualisierungssoftware unterstützt beispielsweise bis zu 64 virtuelle Systeme gleichzeitig, wobei zu jedem gegebenen Zeitpunkt die Hälfte der verfügbaren Partitionen aktiv ist. Die anderen 32 virtuellen Systeme sind weiterhin als Fail-Over-Lösung im Falle von Hardware- oder Software-Problemen eines der aktiven virtuellen Systeme verfügbar. Die Vorteile der Virtualisierung umfassen die Optimierung von Auslastungsanforderungen für eine bessere Systemnutzung. Man erreicht Serverredundanz ohne Investitionen in weitere Server und eine höhere Flexibilität bei der Erfüllung wechselnder Anwendungsanforderungen. Hierzu werden virtuelle Systeme erstellt und können je nach Bedarf zugewiesen werden. GbE-Server-Adapter spielen auch bei der Virtualisierung eine wichtige Rolle. Mit mehr als 32 virtuellen Systemen auf einer einzigen Hochleistungsplattform muss eine große Zahl von GbE-Ports verfügbar sein. Multi-Port-GbE-Server-Adapter von Intel ermöglichen es eine große Zahl von Ports zur Verfügung zu stellen ohne unnötig PCI* Steckplätze zu blockieren. Außerdem sorgt die Unterstützung von Link- Aggregation und Fault-Tolerance durch Intel ANS dafür, dass die nötigen Konnektivitätsressourcen für die höhere Leistung, Flexibilität und Zuverlässigkeit zur Verfügung stehen. 5 10GbE als Hochleistungs- Netzwerk-Backbone Einige Anwendungsumgebungen profitieren unter. Umständen. von den höheren Bandbreiten der 10GbE- Technologie. Es handelt sich in der Regel um Anwendungen, die extrem große Dateien erzeugen und von einer schnellen Übertragung dieser Dateien zwischen verschiedenen Workgroups und einer oder mehreren zentralen Datenbanken abhängig sind. Die Wettersimulation ist ein solches Beispiel. Die Produktion von Filmen mit animierten Spezialeffekten oder vollständig animierte Filme sind ein weiteres Beispiel. Im letzten Beispiel müssen die Workstations der Graphikdesigner schnell auf riesige Animationsdateien parallel zugreifen können, um Filmszenen zu erstellen, zu bearbeiten und diese an das Produktions-rechenzentrum zu übertragen. Ein weiteres Beispiel sind Computer-Aided-Design- Workgroups (CAD-Workgroups), die sich mit der Erstellung und der Simulation komplexer interaktiver Prozesse befassen. Wenn es nur um eine Workgroup oder um zwei kleine Workgroups geht, die eine extrem hohe Leistung benötigen, besteht die Möglichkeit, diese Workgroups über ihre eigenen 10GbE-Netzwerksegmente zu verbinden. In vielen Fällen handelt es sich jedoch um mehrere Workgroups an verteilten Standorten, wie z. B. die Entwicklung in einem Gebäude und die Produktion in einem anderen Gebäude. Diese größeren, weit verzweigten Netzwerke können eine Netzwerkinfrastruktur mit einem 10GbE-Backbone zwischen den Gebäuden erfordern, gekoppelt mit einer GbE-Verteilung an die Segmente oder Subnetze innerhalb der Gebäude. Abbildung 7 auf der vorigen Seite zeigt eine solche Infrastruktur auf der Basis eines 10GbE-Backbones. Intel bietet zwei 10GbE-Server-Adapter für Umgebungen an, die die zusätzliche Bandbreite der 10GbE-Technologie benötigen. Der Intel PRO/10GbE SR Server-Adapter bietet eine kosteneffektive 10-Gigabit-Leistung über Entfernungen bis 300 Meter über Multi-Modus-Glasfaserleitungen. Damit ist er ideal als Backbone für LANs innerhalb eines Gebäudes geeignet. Der Intel PRO/10GbE LR Server-Adapter verfügt über eine wesentlich größere Reichweite bis 10 km über Single-Modus-Glasfaserleitungen und ist ideal als Backbone für erweiterte, gebäudeübergreifende Netzwerke, geeignet, wie Abbildung 8 auf der vorigen Seite zeigt. 6 Schlussfolgerung Parallele GbE-Server-Adapter ermöglichen eine höhere Netzwerkkapazität, -leistung und -verfügbarkeit. Mit einem Durchsatz von bis zu 8 Gbit/s bietet die * Spezifizierung eine verbesserte Netzwerkfunktionalität, wenn an einem * Steckplatz mit 133 MHz ein Multi-Port-Gigabit-Adapter wie der Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter installiert wird. Der Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter steigert schnell die Netzwerkkapazität und hält gleichzeitig weitere Server-Steckplätze verfügbar, die für andere wichtige I/O-Funktionen benötigt werden könnten. Die Netzwerksegmentierung stellt Unternehmensanwendungen eine größere Flexibilität und Verfügbarkeit bereit. Das Teaming von Intel PRO/1000 MT multi-port Server-Adaptern mit den auf dem Motherboard integrieten GbE-Komponenten (LOM), bieten den Durchsatz, die Zuverlässigkeit und die Leistung, die ein heutiges Unternehmen benötigt. Dies gilt für einfache LANs in kleinen Unternehmen bis hin zu mehrschichtigen Rechenzentren, die Serverkonsolidierung und -virtualisierung einsetzen. 11

12 Achten Sie bei der Planung von Servern mit mehreren GbE-Adaptern darauf, dass Sie die folgenden Typen von Intel PRO Gigabit-Server-Adaptern spezifizieren: Intel PRO Gigabit-Ethernet-Server-Adapter für Kupferkabelnetzwerke Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter Intel PRO/1000 MT Dual-Port-Server-Adapter Achten Sie bei Hochgeschwindigkeits-Backbones, LANs und erweiterten LAN-Umgebungen darauf, dass Sie die folgenden Typen von Intel PRO/10GbE Server-Adaptern spezifizieren: Intel PRO 10-Gigabit-Ethernet-Server-Adapter für Glasfasernetzwerke Intel PRO/10GbE SR Server-Adapter Intel PRO/10GbE LR Server-Adapter Intel PRO/1000 MT Server-Adapter Intel PRO Gigabit-Ethernet-Server-Adapter für Glasfasernetzwerke Intel PRO/1000 MF Dual-Port-Server-Adapter Intel PRO/1000 MF Server-Adapter Intel PRO/1000 MF Server-Adapter LX Intel PRO/1000 XF Server-Adapter LAN-on-Motherboard-Anschlüsse Intel Dual-Port-Gigabit-Ethernet-Controller 82546EB Intel Gigabit-Ethernet-Controller 82545EM Weitere Informationen zu Intel PRO Netzwerkanschlüssen erhalten Sie unter: Weitere Informationen zu Intel PRO Server-Adaptern mit mehreren Ports erhalten Sie unter: 1 Weitere Informationen zur Segmentierung von Netzwerken erhalten Sie im Intel Whitepaper Using Segmentation to Increase Network Performance ( Die Verwendung von Segmentierung zur Steigerung der Netzwerkleistung ) auf 2 Weitere Informationen zum Adapter-Teaming erhalten Sie im Intel Whitepaper Intel Advanced Network Services Software ( Intel Advanced-Network-Services-Software ) auf 3 Weitere Informationen zur Serverkonsolidierung und -virtualisierung bei Gap Inc. erhalten Sie im Beitrag Intel Solution Services Bridges the Gap to Server Consolidation ( Intel Solution Services unterstützt die Serverkonsolidierung bei Gap Inc. ) aus der Reihe Intel Business Center Engagement Synopsis auf 4 Weitere Informationen zur Serverkonsolidierung erhalten Sie im Intel Whitepaper Strategic Consolidation on Intel Architecture- Based Servers ( Die strategische Konsolidierung auf der Basis von Servern mit Intel Architektur ) auf 5 Weitere Informationen zu Multi-Port-Server-Adaptern und zu ihrer Bedeutung für die Servervirtualisierung erhalten Sie im Whitepaper von Intel und VMware Inc. mit dem Titel Virtual Infrastructure: Multiport NICs Are Critical When Consolidating Servers and Improving IT Management Through Virtualization ( Virtuelle Infrastruktur: Multi-Port-NICs spielen eine wichtige Rolle bei der Konsolidierung von Servern und bei der Optimierung der IT-Verwaltung durch Virtualisierung ) auf 6 Weitere Informationen zur 10-Gigabit-Ethernet-Technologie erhalten Sie im Intel Whitepaper 10 Gigabit Ethernet Technology Overview ( Übersicht über die 10-Gigabit-Ethernet-Technologie ) auf Dieses Dokument wird in der vorliegenden Form ohne jedwede Garantie, explizit oder implizit, zur Verfügung gestellt, einschließlich, aber nicht begrenzt auf, einer implizierten Garantie der Gebrauchstauglichkeit, der Eignung zu einem bestimmten Zweck, oder der Nicht-Verletzung von Rechten an geistigem Eigentum, oder irgendeiner anderen Garantie, die sich sonst aus einem Vorschlag, einer Spezifizierung oder einem Beispiel herleiteten könnte. Intel übernimmt keine Verantwortung für mögliche Fehler in diesem Dokument und übernimmt auch keine Haftung oder Verpflichtung für irgendwelche Schäden, die aus der Verwendung oder in Verbindung mit der Verwendung dieses Dokuments entstehen. Intel, das Intel Logo und Intel Xeon sind Marken oder eingetragene Marken der Intel Corporation oder ihrer Tochtergesellschaften in den USA und/oder anderen Ländern. * Andere Marken oder Produktnamen sind Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber. Copyright 2005 Intel Corporation. Alle Rechte vorbehalten. 0405/TS/OCG/PP/5K Bitte führen Sie diese Unterlagen dem Recycling zu DE

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