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Open Networking in der Welt der Weitverkehrsvernetzung Quelloffenes Routing und Switching im WAN mit SONiC

Autor / Redakteur: Guy Matthews / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Das von Microsoft und vom Open Compute Project entwickelte, freie Open-Source-basierende Netzwerk-Betriebssystem SONiC (Software for Open Networking in the Cloud) schlägt aktuell hohe Wellen in der proprietären Welt des Wide Area Networks (WAN). Wie sind seine Erfolgschancen und was darf man von SONiC in nächster Zukunft erwarten?

Das quelloffene Netzwerkbetriebssystem SONiC macht sich gerade daran, auch das WAN zu verändern.
Das quelloffene Netzwerkbetriebssystem SONiC macht sich gerade daran, auch das WAN zu verändern.
(Bild: opencompute.org)

Was ist eigentlich gemeint, wenn wir von "offener" Technologie sprechen? Normalerweise beschwört "offen" in diesem Zusammenhang das Bild einer Gemeinschaft von Gleichgesinnten, aber ansonsten unabhängig voneinander agierenden Akteuren herauf, die zusammenarbeiten und offen Ideen austauschen. Indem sie Spezifikationen und anderes geistiges Eigentum untereinander teilen, hoffen sie letztlich, Innovationen zu fördern, die Komplexität zu reduzieren und vor allem das Modell zu durchbrechen, bei dem ein einzelner Technologieanbieter seine eigene End-to-End-Vision einer weiniger kenntnisreichen Welt aufzwingen kann.

Open-Source-Software begleitet uns schon eine Weile. Hatte sie vor 20 Jahren noch einen Hauch von radikaler Anti-Establishment-Coolness, so ist diese längst durch breite Akzeptanz ersetzt worden. Aber in der Welt der Weitverkehrsnetze hat sich die Offenheit noch nicht in großem Stil durchgesetzt. Im Reich des Routing und Switching thront noch immer das Proprietäre.

Das dürfte sich ändern, nicht zuletzt dank der steigenden Popularität von Software für Open Networking in der Cloud (SONiC), einem Open-Source-Netzwerkbetriebssystem, das ursprünglich 2016 von Microsoft veröffentlicht und 2017 in die Hände des Open Compute Project (OCP) übergeben wurde. Für Microsoft wurde es ursprünglich konzipiert, um Einsparungen und Effizienzen in den Rechenzentren zu schaffen, in denen die Azure-Cloud untergebracht ist. Seit 2017 taucht SONiC aber auch in den Rechenzentren anderer Cloud-Player auf, vor allem bei chinesischen Hyperscalern wie Alibaba und Tencent. Und: SONiC wird zunehmend auch bei Tier-2-Cloud-Betreibern sowie bei manchen Telcos und Kabelgesellschaften eingesetzt. Der SONiC-Club zählt mittlerweile mehr als 850 Mitglieder, darunter viele große Unternehmen.

Mehr Mainstream

Als das Jahr 2020 anbrach, bestand die große Herausforderung für SONiC darin, sich von der Position eines angesehenen, aber etwas randständigen Betriebssystems hin zu etwas mehr Mainstream zu entwickeln, wo es eine echte Herausforderung für die etablierten Interessen der proprietären Welt darstellen könnte.

Die Analysten von IDC sehen ganz klar eine große Zukunft für SONiC im Bereich der Unternehmenskonnektivität und sagen, dass es das Potenzial hat, das "Linux der Netzwerke" zu werden. Brad Casemore, IDCs Research Vice President, Datacenter Networks, meint, dass SONiC bereits den Status des führenden Open-Source-Standards für Netzwerk-Disaggregation erreicht hat und führend ist, wenn es um die modulare Entkopplung und Komponierbarkeit einzelner Softwarefunktionen geht. Er ist der Ansicht, dass das natürliche Einsatzgebiet von SONiC derzeit Ethernet-Switches in Hyperscale-Rechenzentren sind, dass es aber auch für Spine-Leaf-Netzwerke in Rechenzentren, konvergente Netzwerke und WANs geeignet ist. Casemore erwartet, dass es in den kommenden Jahren auch in 5G- und Telco-Cloud-Edge-Umgebungen zum Einsatz kommen wird.

"SONiC ist per se kein kommerzielles Produkt, weil es offen ist", betont er. "Aber als Anbieter kann man eine Menge Mehrwert drum herum aufbauen. Das ist der Weg, den Dell und andere Anbieter gegangen sind. Telcos und Kabel-MSOs (Multiple System Operator) unterstützen es auf ihre Art und Weise, und ich erwarte, dass es dort breiter angenommen wird."

Auf die Frage, warum es so lange gedauert hat, bis die Offenheit im Netzwerk angekommen ist, reflektiert Casemore: "Manchmal erscheint das WAN als der letzte Mainframe, mit seinen eigenen Schnittstellen und seiner eigenen Hardware. Jetzt wird Networking von den Hyperscalern vorangetrieben, und es dämmert die Erkenntnis, dass es da draußen eine andere Welt gibt, und dass Open Source auch im Netzwerk extrem sinnvoll ist. Mehr noch, es ist längst überfällig – und jetzt passiert es."

Kritische Masse erreicht

Dave Maltz, Distinguished Engineer, Leiter des Microsoft Azure Physical Network Teams und verantwortlich für die SONiC-Entwicklungen, ist ebenfalls begeistert von dem, was er als nächstes kommen sieht.

"Die Pandemie hat allen einen Strich durch die Rechnung gemacht", gibt er zu. "Aber wir sehen weiterhin eine wirklich gute Akzeptanz bei den großen Cloud-Unternehmen. Im Enterprise-Bereich befinden wir uns noch etwas mehr in einer Warteschleife, als ich gehofft hatte, aber wir machen gute Fortschritte. Viele der Unternehmen, die bereits im Zusammenhang mit SONiC aufgetaucht sind, fahren mit ihren Pilotprojekten fort. Das Interesse ist nach wie vor groß, und ich denke, dass wir im nächsten Jahr weitere Aktionen sehen werden, die dem entsprechen. Die kritische Masse ist bei den Hyperscalern bereits vorhanden, und ich denke, dass sie sich auch bei den Unternehmen bildet."

Maltz glaubt, dass 2021 mehr Bewegung in Bereichen wie SONiC am Edge zu sehen sein wird: "Wir beobachten bereits einige erste Implementierungen", sagt er. "Bei Microsoft arbeiten wir zusammen mit Partnern daran, flexibles Computing näher an den Rand zu bringen, und SONiC ist ein Teil davon."

Maltz zufolge macht SONiC auch in der Welt von Kubernetes Fortschritte: "Ich erwarte, dass wir dort bald eine breite Nutzung sehen werden", prognostiziert er. "Was zukünftige Entwicklungen angeht, ermutigen wir die Leute, sich bei den Arbeitsgruppen anzumelden und zu sehen, was ansteht. Die Teilnehmer können sich als Unterstützer einbringen oder bei den Tests mitmachen, um das Ganze zu realisieren."

Kevin Deierling, Senior Vice President bei Nvidia, glaubt auch, dass der Plattform noch eine große Zukunft bevorsteht: "Heute hat SONiC ein relativ enges Set an Fähigkeiten, die sehr gut auf die Anwendungsfälle abgestimmt sind, die wir bereits kennen, vor allem in Microsoft Azure und anderen Clouds", sagt er. "Das Schöne an einer offenen Plattform ist, dass man sie weiterentwickeln und neue Funktionen hinzufügen kann, und wir glauben, dass das passieren wird. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass sie offen bleibt und nicht an einen einzigen Anbieter gebunden wird. Bei Nvidia setzen wir voll auf offene Netzwerke."

Man könnte argumentieren, dass der wichtigste Moment für SONiC im Jahr 2020 die Ankündigung der Enterprise SONiC Distribution durch Dell im Mai war, die den nächsten Schritt in der Beteiligung dieses Herstellers darstellt, die bis in die frühen Phasen des Designs und der Entwicklung des Systems zurückreicht. Durch das Hinzufügen weiterer Funktionen und die Optimierung des Designs von SONiC hin zu mehr Unternehmenstauglichkeit, scheint Dell es perfekt für die nächste Stufe seiner Entwicklung positioniert zu haben.

Man kann jetzt schon mit Sicherheit sagen, dass SONiC innerhalb der nächsten ein oder zwei Jahre das Linux-Betriebssystem für Netzwerke werden wird.

Ihab Tarazi, CTO & SVP bei Dell

Modulare Architektur

Ihab Tarazi ist Chief Technology Officer und Senior Vice President bei Dell Technologies Networking and Solutions. Er sieht den Schritt als den Kulminationspunkt eines langen Prozesses: "Wir haben schon seit vielen Jahren in SONiC investiert – genau genommen seit über vier Jahren", erinnert er. "Wir haben von Anfang an gemeinsam mit Microsoft daran gearbeitet. Die Idee war, eine neue Architektur zu definieren, die modular ist – das heißt, es lassen sich auch nur einzelne, bestimmte Teile verwenden, wenn dies sinnvoll ist. Kein anderes Betriebssystem für Netzwerke ist so aufgebaut."

"Der zweite wichtige Punkt war, dass es Cloud-nativ sein sollte, also speziell für Cloud-Anwendungen und den Cloud-Benutzer konzipiert. Es musste für den Entwickler offen sein, damit er alle Tools verwenden und alle Änderungen vornehmen kann, die er benötigt. Bei einem typischen Betriebssystem wäre der gesamte Stack vollständig integriert. Mit SONiC haben wir das alles disaggregiert. Jeder Kunde oder Partner kann seinen eigenen Management-Layer und die Telemetrie anpassen und die Fabrics hinzufügen, die er braucht."

Tarazi gibt zu, dass es immer eine Weile dauert, bis die Netzwerkbranche solche Arten scharfer Linkskurven verkraftet hat: "Aber jetzt sind wir in einer Position, in der SONiC über 800 Teilnehmer hat", konstatiert er. "Das reicht über viele verschiedene Anbieter sowie Telcos, Unternehmen oder Big Clouds hinweg. Jeder leistet einen wichtigen Beitrag. Bei Dell haben wir unsere eigene Version von SONiC entwickelt und dabei alle Schnittstellen hinzugefügt, an die Manager gewöhnt sind – CLIs und APIs. Wir haben sie alle validiert, um zu sehen, dass die Funktion funktioniert, und wir haben Support dahinter gestellt."

Er glaubt, dass SONiC jetzt das Unternehmens-WAN fest im Visier hat, und zwar nicht nur die großen multinationalen Unternehmen: "Wir sehen bereits Interesse bei kleineren und mittleren Unternehmen", betont er. "Tatsächlich sind die Leute, mit denen wir sprechen, hauptsächlich mittelständisch. Wir haben etwa 20, die es im Moment testen. Wir sprechen aber auch mit vielen großen Telcos, die SONiC einsetzen wollen. Ich würde schätzen, dass von den zehn größten Telekommunikationsunternehmen der Welt, fünf oder sechs mit SONiC arbeiten. Man kann jetzt schon mit Sicherheit sagen, dass SONiC innerhalb der nächsten ein oder zwei Jahre das Linux-Betriebssystem für Netzwerke werden wird.

Wie Microsofts Maltz erwartet auch er in diesem Jahr Aktivitäten mit SONiC am Edge, einschließlich Smart NICs: "Wir arbeiten mit mindestens fünf Anbietern an der nächsten Generation von Smart NICs", führt er aus. "Das wird eine große Neuerung für den Edge-Bereich sein, weil diese Elemente als Netzwerk-Switches in Servern fungieren werden und wir SONiC damit auf alle diese Geräte pflanzen. Das wird das Ökosystem massiv erweitern, weil die Anwendungsfälle, die Smart NICs liefern, alles abdecken – von Edge über Wireless bis hin zu 5G, virtuellen Switches und Storage-Disaggregation. Ich erwarte in den nächsten 12 Monaten auch mehr Protokolle und Fähigkeiten, zum Beispiel bei massiven Core-Switches. Heute sind diese noch proprietär. SONiC ist im Zentrum des Netzwerks bereits groß, als nächstes folgen der Edge und der Core. SONiC End to End wird die Dinge enorm vereinfachen."

Aber er sieht, dass offene Netzwerke noch lange Zeit neben proprietären laufen müssen: "Netzwerke sind im Gegensatz zu Servern sehr schwer zu modifizieren", gibt er zu bedenken. "Und wir sollten nicht vergessen, dass es einige Aufgaben gibt, für die proprietäre Lösungen gut funktionieren."

Von der Cloud in die Unternehmen

Mansour Karam ist VP Products bei Juniper. Er war zuvor Gründer und Präsident von Apstra, das kürzlich von Juniper übernommen wurde, und ist ein weiterer großer SONiC-Unterstützer und -Mitarbeiter. Seiner Meinung nach ist die Zeit für offene Netzwerke endlich gekommen.

"Wir hören nun schon seit vielen Jahren von offenen Netzwerken", meint Karam. "Das erste Mal, dass ich mich mit der Idee beschäftigt habe, war vor einem Jahrzehnt beim ersten OCP-Treffen. Es war ein Versprechen für eine lange Zeit. Die Leute erwarteten, dass es sich schnell durchsetzen würde, aber das ist lange nicht passiert. Die große Veränderung kam im letzten Jahr mit SONiC, nachdem Microsoft darin investiert hat, um die Skalierung der Azure-Cloud zu unterstützen. Sie haben einen großen Teil der schweren Arbeit geleistet und andere mit einbezogen. Das letzte Jahr hat einen großen Aufschwung mit sich gebracht. Die Verwaltbarkeit und die Funktionalität haben sich verbessert, so dass SONiC nicht nur für Cloud-Anbieter, sondern auch für Unternehmen eine gute Wahl ist. Es sind aufregende Zeiten für Open Networking."

Karam betont, dass Apstra große Anstrengungen unternommen hat, um SONiC im Markt zu pushen und eine Lösung zu entwickeln, die für Unternehmen praktikabel ist: "Wir haben gerade unsere erste Bestellung erhalten, was angesichts der Zugkraft auf dem Markt zweifellos nur die erste von vielen sein wird, die noch kommen werden ", schwärmt er. "Die gute Nachricht ist, dass der Anwender mit SONiC das bekommen kann, was er benötigt. Die Nutzer legen Wert auf unterschiedliche Aspekte. Für einige geht es um niedrige Latenzzeiten, für andere um möglichst niedrige Kosten. Sie wählen nun ihre Hardware und lassen SONiC darauf laufen. Diese Trennung ermöglicht eine Menge Flexibilität, um Best-of-Breed-Lösungen für Rechenzentren aufzubauen."

Karam sieht die Roadmap für SONiC als vielversprechend an, räumt aber ein, dass es noch viel zu tun gibt, um die bestehenden Bemühungen voranzutreiben: "Es müssen noch mehr Funktionen unterstützt werden, die für das Unternehmen relevant sind", schließt er. "Wir wollen sehen, dass mehr und mehr Anbieter das Thema aufgreifen. Der Weg, der vor uns liegt, ist klar, aber sehr arbeitsreich."

Über den Autor

Guy Matthews ist Redakteur bei NetReporter, einem Blog von NetEvents.

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