Netzwerk-Grundlagen – Rechenzentrumsnetze im Umbruch, Teil 10 100 Gigabit Ethernet (100 GbE) – Turbo für virtualisierte Systemumgebungen

Die Leistungsexplosion virtueller Server in puncto I/O durch den Einsatz von Virtual I/O und SR-IOV wirft verschiedene neue Fragen auf. Wie kann man z.B. Blade-Systeme, in denen jedes einzelne Server-Blade schon 10 Gb I/O kann, sinnvoll an die Netzwerke anschließen? Welche Qualität müssen Netze haben, wenn sie zum Systembus virtualisierter Systemumgebungen werden sollen? Wie kann man auf dieser Ebene Konvergenz von Ethernet- und FC-Speicherverkehr realisieren? Diesen Aufgaben ist einzig und alleine 100 GbE gewachsen. In diesem Artikel untersuchen wir den aktuellen Entwicklungsstand

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Die Anforderungen an eine sinnvolle Vernetzung im RZ steigen ständig, über die Ursachen haben wir ja schon länger berichtet. Im ersten HJ 2010 bekam die Diskussion jedoch eine neue Dimension. Durch die Einführung von I/O-Virtualisierung auf der Grundlage von SR-IOV können wir nicht länger von „harmlosen“ virtualisierten Servern mit geringer I/O-Fähigkeit ausgehen. Vielmehr können einzelne Server jetzt in Bereiche zwischen 20 und 30 Gbit/s I/O vordringen und es gibt schon jetzt Server-Blades mit 10 Gbit/s I/O-Leistung für ein Blade.

Im Frühjahr gab es eine durch einen Tolly-Test angefeuerte Auseinandersetzung zwischen HP und Cisco. Kern waren Aussagen um die tatsächliche I/O-Leistung dieser Systeme, also des HP Blade Systems und des Cisco UCS. Wir wollen hier dazu gar nicht Stellung nehmen. Interessant ist aber, dass beide Kontrahenten behaupten, dass ein maximal konfiguriertes System eine I/O-Leistung von aggregaten 80 Gbit/s. hat. Und an diesem Wert sind vom Grundsatz her auch keine Zweifel angebracht.

Spannend ist aber doch die Frage, wie man ein solches voll ausgerüstetes Blade System (oder UCS, oder Blade Center) sinnvoll an ein Netz anschließen kann. Blickt man jetzt auf das, was die Hersteller machen, sieht man tatsächlich die Absicht, hier 16-20 10 GbE-Adapter in das System zu stopfen. Das kann doch wohl nicht die Lösung sein!

In diesem Artikel möchte ich die Welt von 100 G genauer unter die Lupe nehmen, denn für die genannten Blade Systeme wäre natürlich ein Anschluss mit 2 konvergierten 100 G Adaptern, die normalen Ethernet-Verkehr und FC-Speicherverkehr gleichzeitig abwickeln, das einzig Sinnvolle. Und so wird es auch kommen.

Die Perspektive dieser Ausführungen sind die nächsten 3-5 Jahre, um Planungssicherheit zu schaffen. Demgemäß kommen wir auch zu Schlussfolgerungen, die Sie unmittelbar in die Planung einfließen lassen können, auch wenn Sie nicht sofort damit beginnen, 100 G zu verlegen.

Wir überspringen 40 GbE

Bei Corporate Networks führen wir ja zur Zeit eine Diskussion, ob man die 40 GbE nicht einfach überspringen und statt dessen von 10 GbE direkt auf 100 GbE gehen sollte. Dafür spricht vieles, gegen 40 GbE spricht aber vor allem, dass die Provider diese Diskussion bereits hatten und zu Ungunsten von 40 G entschieden haben. Für Provider war es immer günstiger, 4 X 10 GbE statt 1 X 40 GbE zu nehmen. 40 G ist schon länger eine Datenrate in der synchronen Netzwerkhierarchie der ITU (OC-768) und große Provider haben heute Netze, die allesamt mit 40 G pro Wellenlänge eines DWDM-Systems arbeiten können, es wird aber wegen der hohen Kosten für die Schnittstellen nicht so oft benutzt, wie man annehmen möchte.

Man sollte nie vergessen, dass 40 und 100 GbE gleichzeitig entwickelt werden. Es gibt einen gewissen Vorsprung für 40 G, der aber nur aus der Tatsache resultiert, dass diese Datenrate für SONET schon seit Jahren verfügbar ist. Vieles davon braucht man aber für Corporate Networks nicht.

Genau wie bei den Providern werden auch CN-Kunden 40 GbE nur zögerlich einsetzen. Dadurch kommt die Stückzahl für geringe Preise nicht zustande. Ein 40 GbE-Adapter für MMF-SR wird zu Beginn mindestens das 2,6 bis 3,5-fache eines vergleichbaren 10 GbE Adapters kosten. Das macht also nur dann einen Sinn, wenn es Anwendungen gibt, die über ein Link-aggregiertes 4 X 10 GbE partout nicht mehr zu betreiben sind oder man zu wenig Kabel hat. Es werden immer wieder Anwendungen wie IPsec genannt, aber inwieweit diese bei Ihnen wirklich in kritischem Umfang vorliegen, müssen Sie selbst prüfen. Wie gesagt: der Preis für 40 GbE-Adapter wird kaum schnell fallen.

Schauen wir jetzt nach vorne, so etwa 24 Monate oder weniger. In diesem Zeitraum werden mehr Betreiber merken, dass sie mit 10 GbE und auch mit LAG nicht mehr weiter kommen. Dann schauen sie sich die verfügbaren 100 GbE Adapter an und werden sehen, dass diese ebenfalls im Preisbereich von 2,6 bis 3,5 für vergleichbare 10 GbE Adapter liegen. In den 100 GbE Adaptern ist nämlich prinzipiell nichts anderes drin als in den 40 GbE Adaptern.

Der Standard IEEE 802.3 ba unterstützt nämlich eine weitgehende Parallelisierung. Ein 40 GbE-Adapter ist bis auf wenige Teile ein 4 X 10 GbE-Adapter und ein 100 GbE-Adapter ist dann analog z.B. ein 10 X 10 GbE bzw. 5 X 20 GbE oder 4 X 25 GbE Adapter. Das kann man sehen, wenn man sich die Adapter genau anschaut und hören, wenn man mit den Herstellern spricht.

Integration von Komponenten bedeutet, dass man für das gleiche Geld eben in die Breite geht, anstatt schneller zu werden. IEEE 802.3 ba sorgt dafür, dass der überwiegende Teil eines Transceivers in billiger CMOS-Elektronik ausgeführt werden kann. Daher gelten hier die gleichen Randbedingungen wie z.B. bei Prozessoren. Ein 8-Core Prozessor-Chip ist nur am Anfang teurer als ein 4-Core Chip. Und das ist bei 100 G eben genau so.

Also wird der überwiegende Teil der Benutzer von 10 GbE unmittelbar auf 100 GbE umsteigen, auch deswegen, weil 100 GbE wieder die alte Regel „zehnfache Leistung zum dreifachen Preis“ einhält.

Welche Konsequenzen ergeben sich dadurch schon jetzt für Corporate Networks? Schaffen Sie als neue Switches nur Geräte an, die „100 G ready“ sind, so wie Sie privat auch schon „HD ready“ Fernseher gekauft haben, bevor es ein dichtes HD-Programm gab. Nur so stehen Sie auch in 3 bis 5 Jahren noch auf der sicheren Seite. Als Fasern reichen OM3 oder Standard SMF. Drähte haben in Zukunft im RZ nichts mehr zu suchen.

weiter mit: Die 100 GbE-Varianten für Corporate Networks

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