Mit Fabric-Konzept zum schlanken Netzwerk

Die traditionellen Netzwerkstrukturen sind meist mehrstufig strukturiert. Ihr Aufbau folgt dabei einer Baumstruktur. Die unterste Ebene stellt den Anschlusspunkt für die Endgeräte, die Server oder Clients, dar. Ihre Anbindung erfolgt meist in den Bereichen von 100 MBit bis einigen Gbit. In der nächsten Stufe werden diese Endpunkte in den Aggregation-Switches zusammengepackt, also aggregiert.

Die Netzwerk-Interfaces der Server oder Blades im Rechenzentrum werden analog dazu im Blade-Chassis oder in den Top-of-Rack-Switches aggregiert. Das obere Ende bilden schließlich die Core-Switches. Sie sind mit dem Rückgrat, dem sogenannten Backbone, verknüpft. Der Backbone hat die meiste Last zu stemmen und wird daher auch die höchsten Netzwerklasten durchschleusen müssen.

Je nach Anforderungen an den Datendurchsatz kommen dabei mehr oder weniger leistungsfähige Netzwerkkomponenten zum Einsatz.

Traditionelle Netze mit strukturierter Verkabelung

Strukturierte Netzwerke mit mehreren Stufen haben sich in der Vergangenheit bewährt. Sie ermöglichen eine Optimierung des gesamten Netzaufbaus und eine genaue Abstimmung der Netzwerkbandbreite. Die Datenpakete werden dabei über mehrere Knoten vom Sender zum Empfänger geschleust. Wenngleich die traditionellen Router, die auf der Ebene des IOS/OSI-Layer 3 arbeiteten, heute meist ausgedient haben, so ist die Technik im Kern die gleiche geblieben. Lediglich an die Stelle des Routings anhand der Layer-3-Informationen und der IP-Adresse ist nunmehr das Layer-2-Switching getreten.

Dabei erfolgt das Routen anhand der MAC-Informationen, nicht der IP-Adressen. Doch die prinzipiellen Anforderungen und Lösungen haben sich über die Jahre kaum verändert. Nach wie vor gilt es, den richtigen - und wenn möglich schnellsten - Weg für die Datenpakete zu finden, egal ob diese nun über einen Router oder einen Switch geschleust werden.

In virtuellen Szenarien und Cloud-Umgebungen aber hat die Segmentierung auch Nachteile. Die fortgeschrittenen Techniken der Virtualisierung und des Cloud Computing basieren auf einer dynamischen Lastverteilung und -zuweisung. Dabei werden Pools aus den Ressourcen gebildet. Die virtuellen Maschinen erhalten bei Bedarf und zur Laufzeit ihrere Rechenleistung aus diesen Pools zugewiesen. Live Migration beziehungsweise vMotion verschiebt außerdem eine Last zur Laufzeit auf eine andere Serverhardware. Für einen Serverdienst kann also im Vorfeld nicht immer bestimmt werden, auf welcher Hardware er laufen wird. Infolgedessen muss der Dienst unabhängig von der Hardware sein. Wie passt das mit strukturierten Netzen zusammen? Gar nicht!

Im Extremfall liegen zwei Server, die einen großen Kommunikationsbedarf haben - etwa ein Applikationsserver und der zugehörige Datenbankserver -, an zwei gegensätzlichen Enden des Netzwerks. Im traditionellen Rechenzentrum mit strukturieren Netzen hätte man sie vermutlich in ein Rack gepackt und über den Top-Of-Rack-Switch verknüpft. Da dies aber den Grundkonzepten der Virtualisierung und des Cloud Computing zuwiderläuft, sind die Hersteller der Netzwerke gefordert, die strukturierten Netzwerke zugunsten anderer Modelle neu zu erfinden. Dies passiert derzeit mit den Fabric-Konzepten.