die Notwendigkeit höherer Netzwerkperformance vor allem durch höhere Anforderungen der Applikationen getrieben, speziell:

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1 Arista Das Rechenzentrum auf 10 Gigabit Ethernet aufrüsten Einführung Der Standard für 10 Gigabit Ethernet (10GbE; IEEE802.3ae) wurde im Jahr 2002 verabschiedet. Die Zahl der 10GbE-Installationen ist seither zwar jedes Jahr kräftig gewachsen, die Technik wird jedoch bis heute primär zur Verbindung von Switches und Routern genutzt. Fast alle Serververbindungen in den Rechenzentren blieben bei 1 Gigabit Ethernet (GbE), was den verfügbaren Netzwerkdurchsatz für jeden Server stark limitiert. Der Hauptgrund für dieses Vorgehen ist das Preis-Leistungs- Verhältnis. Lange Zeit war es weitaus günstiger mehrere GbE-Verbindungen einzurichten, als ein einziges 10GbE-Port. Zudem sind die heutigen Server typischerweise nicht in der Lage, die volle Bandbreite einer 10GbE-Verbindung zu nutzen. Beide Faktoren ändern sich jedoch derzeit, was sicher dazu führen wird, dass 10GbE für Serververbindungen in den kommenden Jahren auf breiter Basis Einzug halten werden. Dieses Whitepaper gibt einen Überblick über die Faktoren, die das Wachstum von 10GbE im Rechenzentrum vorantreiben. Erhöhter Bedarf an Netzwerkleistung die Notwendigkeit höherer Netzwerkperformance vor allem durch höhere Anforderungen der Applikationen getrieben, speziell: Mehrkern-CPUs der nächsten Generation werden in der Lage sein, eine 10GbE-Verbindung voll zu nutzen. Der Durchsatz von Server-CPUs hat sich historisch alle 18 Monate verdoppelt, und Anzeichen sprechen dafür, dass dies auch künftig so weiterlaufen wird. Das Wachstum beim CPU-Durchsatz führt zu höheren Anforderungen bei den Speicher-Einund Ausgaben. Die am schnellsten wachsende Speicherarchitektur sind die so genannten Unified Storage Server, die im Netzwerk sowohl das Datei-, als auch das Block-Speichern erlauben. Dieser Sachverhalt kommt 10GbE sehr entgegen. Servervirtualisierung erhöht die Serverauslastung. Jeder physikalische Server hat daher erhöhten Bandbreitenbedarf. Clustercomputing erfordert hohe Bandbreiten und geringe Verzögerungen zwischen allen Knoten im Cluster. 10GbE bringt auf diesem Gebiet eine Verbesserung um den Faktor 10 verglichen mit GbE. Echtzeitapplikationen wie etwa die Verteilung von Informationen zum Finanzmarkt erfordern geringste Verzögerungen. 10GbE ist dafür zurzeit die beste Lösung.

2 Skalierbarkeit der Netzwerkverbindungen Ein 10GbE-Netzwerk bringt im Rechenzentrum zahlreiche Vorteile in Sachen Skalierbarkeit. Dazu gehören unter anderem: erlaubt Terrabyte aggregierten Verkehrs, ohne das Netzwerk mit zusätzlichen Schichten aufzublähen vereinfacht das Netzwerkdesign, da es die typischen Staustellen beseitigt reduziert den Bedarf an komplexen QoS-Schemata unterstützt Servervirtualisierung, die wegen der Serverkonsolidierung erhöhte Netzwerkanforderungen mit sich bringt verbessert die Effizienz von Applikationen, die Serverauslastung und die Energieeffizienz macht die Nutzung mehrerer GbE-Netzwerkkarten und -Verbindungen für höhere Bandbreiten überflüssig. Geringe Verzögerung 10GbE bringt entscheidende Verbesserungen in der Ende zu Ende Verzögerung. Für HPC- Anwendungen oder Umgebungen im Finanzhandel sind geringe Latenzzeiten absolut kritisch. 10GbE reduziert nicht nur die Übertragungszeit von Paketen um den Faktor 10, 10GbE-Switches sind den GbE-Switches typischerweise auch bei der Latenz um mehrere Größenordnungen überlegen. Für verzögerungsempfindliche Anwendungen bringt 10GbE also signifikante Verbesserungen.

3 Zuverlässigkeit Die meisten Rechenzentren erfordern eine Netzwerkverfügbarkeit rund um die Uhr an sieben Tagen die Woche (24 x 7). Zeiten für einen Stillstand sind nicht vorgesehen. Um dem gerecht zu werden, ist ein höheres Maß an Verfügbarkeit bei Hard- und Software nötig, als im Design konventioneller Unternehmensnetze üblich. Glücklicherweise bietet die nächste Generation 10GbE-Switches fundamentale Verbesserungen sowohl für feste (1 Einheit) als auch modulare Switches, darunter: Austausch von Netzteilen und Lüftern im laufenden Betrieb hoch modulares Softwaredesign zur Eindämmung von Fehlern Stateful Fault Containment (SFC) und Stateful Fault Repair (SFR) Softwareupgrades für das gesamte Netzwerk im laufenden Betrieb (In-Service Software Upgrades, kurz ISSU) Dichte, Stromversorgung und Kühlung von 10GbE-Switches Dichte, Stromversorgung und Kühlung sind Schlüsselfaktoren, wenn es um die Einrichtung von Netzwerkinfrastruktur im Rechenzentrum geht. Auch in dieser Hinsicht spricht vieles für 10GbE: Die neuesten 10GbE-Rack-Switches unterstützen mit 48 Ports die gleiche Dichte wie GbE- Switches. Das bedeutet für den Kunden, dass er keinerlei wertvollen Platz im Schrank verliert, wenn er auf 10GbE aufrüstet. Die 10GbE-Rack-Switches der nächsten Generation werden von vorne nach hinten gekühlt. Sie folgen damit dem Luftstrom der Server ein wichtiger Punkt, wenn Server und Switches im gleichen Schrank eingesetzt werden. Der Stromverbrauch pro 10GbE-Port stellt noch eine größere Herausforderung dar. Immerhin hat sich der Stromverbrauch aktueller 10GbE-Switches im Vergleich zu früheren Modellen schon deutlich verbessert.

4 Herausforderungen beim Umstieg auf den Gigabit Ethernet 10GbE bietet viele Vorteile. Dennoch gibt es an einigen Stellen auch bestimmte Herausforderungen: Nicht alle Switches bieten Ports für gemischte Geschwindigkeiten. Im Ergebnis ist der Anwender gezwungen, alle Server und das gesamte Netzwerk gleichzeitig aufzurüsten. In vielen Fällen ist das schwierig umzusetzen. 10GbE-Netzwerkkarten sind nach wie vor recht teuer. Mit der Integration von 10GbE- Netzwerkkarten auf den Motherboards der Server wird sich das aber bald ändern. Es wird erwartet, dass erste Boards dieser Art noch im Jahre 2009 auf den Markt kommen. Optische Transceiver für 10GbE sind ebenfalls noch teuer und nur wenige Hersteller bieten Twinax-Kupferkabel als etwas kostengünstigere Alternative an. Die Kosten pro 10GbE-Port inklusive Netzwerkkarte für den Server und die physikalische Schicht bleibt das größte Hindernis für ein groß angelegtes Roll-out von 10GbE-Servern. Es wird erwartet, dass noch im Jahr 2009 die Kosten für eine 10GbE-Server Verbindung niedriger werden, als die für eine mehrfache GbE-Verbindung. Letzteres ist aktuell der gängige Weg, um Serverbandbreiten über GbE hinaus zu skalieren. Zukünftige Trends Die Migration nach 10GbE hat begonnen - so viel ist klar. Beim Aufbau neuer Rechenzentren werden heute überall die Vorteile von 10GbE erwogen. Die Prozentzahl von Servern, die direkt über 10GbE angeschlossen sind, war 2008 noch niedrig einstellig. Am Ende des Jahres 2009 soll sie bereits deutlich zweistellig sein. Bis 2012 soll schließlich die Mehrheit aller Server direkt über 10GbE angebunden sein. Mit dem Aufkommen von 10GBase-T-Produkten ist es nun auch möglich, 10GbE bis zu 100 Meter mit Kat-6 Twisted-Pair-Kabeln zu realisieren. 10GBase-T zieht allerdings mehr Strom als 10GbE SFP+. Es wird daher erwartet, dass sich die Kupfervariante vor allem bei solchen Anwendern durchgesetzt, denen die Vertrautheit und der einfache Umgang mit Twisted-Pair-Kabeln am wichtigsten sind. Die IEEE802.3 High-Speed-Taskforce ist gerade dabei, die Standards für 40 und 100 Gigabit Ethernet festzulegen, eine Schlüsselentwicklung für künftige Backbone-Verbindungen. Es wird erwartet, dass die erstens Switches mit 40- und 100-GbE-Unterstützung im Jahr 2010 verfügbar werden.

5 Zusammenfassung Für Rechenzentren der nächsten Generation ist 10GbE und noch schnelleres Ethernet die Verbindungstechnik der Wahl: Sie liefert entscheidende Verbesserungen hinsichtlich Bandbreite, Verzögerungen, Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Anwendungs-Performance. Wer heute plant, sein Netzwerk im Rechenzentrum aufzurüsten, sollte auf jeden Fall die neuesten 10GbE-Lösungen in Betracht ziehen. Sie sind günstiger als mehrfache GbE-Ports, bieten dabei aber substantiell besseren Durchsatz und geringerer Latenzzeiten. Über SEiCOM Die SEiCOM Communication Systems GmbH ist Distributor für erklärungsbedürftige und technisch anspruchsvolle Technologie für den globalen Netzwerk und HPC Markt. Wir konzentrieren uns dabei auf aktive Netzwerktechnik mit Schwerpunkt Cloud Networking und Wireles Lan für Enterprise Anwendungen. SEiCOM definiert seinen Anspruch über die Qualität. Aber das heißt nicht: Qualität als Selbstzweck. Sondern höchste Ansprüche, orientiert am Partner. Der konsequente Blick nach vorn. Product-Leadership und souveränes Know-how. Perfekter Service und betonte Zusammenarbeit. In der Summe ausgedrückt: Unser Beitrag für Ihren Erfolg! Deutsche Übersetzung: SEiCOM Communication Systems GmbH, Ismaning, Germany www. aristanetworks.com

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