IRF, TRILL und SPB

Netz-Infrastruktur im RZ – traditioneller Ansatz und moderne Alternativen

Vereinfachung der Netzwerktopologie

In einem ersten Schritt gilt es, die Topologie im Netzwerk auf zwei Stufen zu reduzieren, um zu einer "Spine-Leaf"-Architektur zu gelangen. Dazu integriert man Edge- und Aggregations-Layer und setzt im Core mehrere kleine Systeme statt wenige große ein, die man zu einem virtuellen Device zusammenfasst. Dies lässt sich beispielsweise mit dem "Intelligent Resilient Framework" (IRF) erreichen. Flache Netze lassen sich auch mit anderen Fabric-Technologien erreichen, etwa durch TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) oder Shortest Path Bridging (SPB). TRILL-Switches, auch Routing Bridges (RBridges) genannt, kommunizieren über das Link-State-Protokoll IS-IS (Intermediate System to Intermediate System). IS-IS erlaubt ein reines Layer-2-Netzwerk ohne Konfiguration oder IP-Adressen.

Jeder Switch hat genügend Informationen über alle anderen Switches und die Verbindungen zwischen ihnen, um entweder den besten Pfad oder zumindest einen Verteilungsalgorithmus für den Datenverkehr zu erzeugen. Das geschieht etwa wenn das Ziel unbekannt ist oder es sich um einen Multi- beziehungsweise Broadcast handelt. Um die Effekte von Schleifenbildung abzumildern, senden TRILL-Switches im Header einen Hop Count und führen einen Reverse-Path-Check durch. SPB, auch als IEEE 802.1aq bekannt, blockiert im Unterschied zu STP keine Pfade.

Wie bei TRILL sorgt das Link-State-Protokoll IS-IS für die Kommunikation zwischen den Bridges. Es dient dazu, die Netzwerktopologie zwischen den kommunizierenden Geräten zu definieren und auszutauschen und die kürzesten Wege (Shortest Path Trees, SPT) zu berechnen. Beide Technologien lassen sich auch sehr effektiv in Kombination mit IRF einsetzen. Die Komplexität gegenüber herkömmlichen hierarchischen Topologien sinkt dadurch um den Faktor 20.

Die höchste Form der Vereinfachung ist die Aggregation des Netzwerkverkehrs im Server und die direkte Anbindung an den Core. Dies ist aber nur mit Blade Enclosures und Virtual-Connect-Modulen möglich. Diese Einschubmodule liefern N mal 10 GbE-Ports, die als virtuelle Ports von virtuellen NICs präsentiert werden. Anders als bei einem Switch stellen die Ports im Virtual-Connect-Modul keinen zusätzlichen Hop dar. Im Blade Enclosure gibt es dann keine Switch-Instanz mehr, sondern nur noch eine Abstraktion der Netzwerkadapter. Eine entsprechende Port-Dichte vorausgesetzt, kann der Netzwerkverkehr direkt auf den Core geleitet werden, sodass zwischen zwei Blade-Servern in unterschiedlichen Enclosures nur noch ein Hop nötig ist.