Die (R)Evolution der Rechenzentren; Teil 11

Converged Enhanced Ethernet – 10, 40 und 100 GbE im Überblick

15.03.2011 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Die aktuellen Umwälzungen im Rechenzentrum machen schnelle Netze mit Datenraten von bis zu 100 Gigabit pro Sekunde nötig; Bild: XYZproject – Fotolia.com
Die aktuellen Umwälzungen im Rechenzentrum machen schnelle Netze mit Datenraten von bis zu 100 Gigabit pro Sekunde nötig; Bild: XYZproject – Fotolia.com

Die dominierende Netzwerk-Technologie ist Ethernet. Ethernet ist ein Welt-Standard und über 95 Prozent des zu übertragenden Verkehrs sind Ethernet Pakete. In den vergangenen 30 Jahren haben wir gelernt, dass sich das an und für sich in vielen Punkten unzulängliche Ethernet-System permanent weiter entwickelte und daher trotz anfänglicher Bedenken auch den steigenden Anforderungen an die Kommunikation Schritt halten konnte. Durch neue Fähigkeiten ist es nunmehr sogar für alle Anforderungen im Rechenzentrum geeignet.

Die Ethernet-Evolution hat sich immer in Stufen vollzogen: vom Shared Medium zum geswitchten Netz, von 10 Megabit bis zum 10-Gigabit-Netz, vom reinen Datennetz zum Dienste-integrierenden Netz.

Jetzt stehen wir wieder an einer erheblichen Evolutionsstufe, die sich auf den verschiedenen Bereichen unterschiedlich vollzieht. Im RZ-Bereich wird die Integration des Speicherverkehrs durch Hinzufügen des Attributes „verlustfrei“ oder „Lossless“ ermöglicht. Die Leistung steigt von 10 über 40 auf 100 Gbit/s. Diese Entwicklung wird unter den Begriffen „Data Center Ethernet“ oder „Converged Enhanced Ethernet“ geführt.

In den nächsten Folgen betrachten wir die neuen Ethernet-Technologien, die die Grundlage für alles Weitere bilden. Die sicherlich wichtigste Erweiterung des Ethernet Basiskonzeptes für Rechenzentren sind die Protokolle des Projekts IEEE 802.1 DCB, Data Center Bridging. Diese betrachten wir in diesem rahmen ebenso, wie die Diskussionen rund um die Integration von Fibre-Channel-basiertem Speicherverkehr.

10 Gigabit Ethernet

10 Gigabit Ethernet ist einsatzfähig und verfügbar. Neben der Restrukturierung von RZ-Netzen gibt es eine Reihe weiterer Gründe für den Einstieg in diese Technologie. Fünf Jahre Weiterentwicklung bei den optischen Komponenten blieben jedoch nicht ohne Folgen: für viele Anwendungsfälle im Umfeld der Corporate Networks sind die 2002/3 als IEEE 802.3ae definierten Varianten nicht wirklich nützlich, weil sie die Verkabelungssituation nicht hinreichend berücksichtigen. Abhilfe schafft hier neben 10 GBASE-T vor allem der neue Standard IEEE 802.3aq 10 GBASE-LRM Long Reach Multimode. Eine Planung im 10 GbE-Bereich muss aber auch einen Blick auf die Varianten für 40 und 100 GbE werfen, die 2010 standardisiert wurden und für die es heute schon in einigen Bereichen einen dringenden Bedarf gibt.

Man kann heute sagen, dass 10 Gigabit Ethernet in der Anwendung angekommen ist, auch wenn es vielleicht noch nicht jeder sofort benötigt. Aber immer dann, wenn eine Leistungsstufe installiert wird, ist es sinnvoll, den Blick auf die nächste zu werfen. Es gibt am Anfang immer eine Menge Leute, die sagen, dass man das doch nie und nimmer benötigt; aber ich mache den Job schon seit über 25 Jahren und habe den Umbruch von 10 auf 100 Mbit/s, von 100 Mbit/s auf 1 Gbit/s und schließlich von 1 auf 10 Gbit/s mitgemacht und es ist immer wieder der gleiche Mechanismus: erst benötigt es angeblich niemand, dann gibt es ein paar spezielle Anwendungen, diese werden dann immer mehr und schließlich setzen fast alle die Technologie ein, die sie angeblich nie benötigen.

Die Einführung von Verfahren wie SR-IOV führt dazu, dass die überwiegende Zahl der ab Ende 2009 im professionellen Umfeld angeschafften Server mit Virtualisierungstechnik einen 10 GbE-Anschluss benötigt.

Umwälzungen im Rechenzentrum fordern 10GbE und mehr

Die in den vorangegangenen Folgen angesprochenen Bereiche Server-Konsolidierung, Speicher-Konsolidierung und RZ-Restrukturierung werden nicht in allen Fällen mit einem Gigabit pro Sekunde Übertragungsleistung auskommen. Dies ist nämlich die Leistung, die moderne Server hinsichtlich ihrer Netzanschlüsse heute leicht erreichen. Eine langsame Steigerung über 2, 4 oder 6 Gigabit/s. ist mittels IEEE 802.3 Link Aggregation zwar möglich, aber nicht wirklich attraktiv, da die nächste Leistungsstufe von Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, weithin preiswert verfügbar ist.

Kompatibilität ist Pflicht

Unabhängig von allem anderen kann man auch für 10 GbE sagen, dass die Kunden nicht extra umziehen werden, um eine neue Technologie verwenden zu können, sondern nach wie vor den Betrieb auch einer neuen Technologie im Rahmen der bestehenden Infrastruktur wünschen. Sie sind in den letzten Jahren glücklicherweise schlauer geworden und lassen sich nicht immer Sachen andrehen, die nachher zu nichts anderem mehr passen. Es ist klar, dass 10 GbE vorwiegend auf Glasfasern läuft, aber im Rack-Bereich gibt es auch muntere Kupferverbindungen auf kurzen Strecken.

Es gab 2003 folgende Randbedingungen für die Entwicklung von 10 GbE:

  • MAC: vollständige Unterstützung der installierten Ethernet-Basis durch Beibehaltung des 802.3 Frame Formats und der Frame-Größe. Lediglich die Geschwindigkeit soll skaliert werden
  • PMD: Unterstützung von Distanzen um 100 Meter auf installierter Multimode-Faser und bis zu 40 km auf Single Mode Faser
  • LAN PHY: im LAN-Bereich Unterstützung der Datenübertragung auf „Dark Fiber“, also einer Glasfaser, die man ohne weitere Zwischenverstärker und Infrastruktur verlegt oder der Benutzung von Wellenlängenmultiplexern für rein optische LANs der nächsten Generation
  • WAN PHY: Unterstützung für die Übertragung von Ethernet auf der installierten Transportsystem-Basis mit SONET- (US) oder SDH-Spezifikationen (EU), Benutzung gemieteter Dark-Fiber-Wege und spezifischer (gemieteter) Wellenlängen bei optischen Netzen.

Der letzte Punkt erweitert den Sichtbereich von 10 GbE aufs WAN.

weiter mit: Der 10 Gigabit Ethernet Standard 2003

 

ComConsult Netzwerk-Redesign Forum 2011

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