Netzwerke im Webmaßstab verstehen

Netzwerke im Webmaßstab sind ein moderner architektonischer Ansatz für Infrastruktur mit einigen wichtigen Konstruktionsprinzipien. Unternehmen können kostengünstige, agile und zukunftsfähige Netzwerke entwerfen, indem sie sich an drei Konstrukionsprinzipien halten:

• Offen und modular
• Intelligente Software
• Skalierbar und effizient

OFFEN UND MODULAR

Immer mehr Unternehmenskunden nutzen offene und modulare Software. Mainstream-Unternehmen haben damit begonnen, diesen neuen offenen Ansatz zu nutzen, um die Effizienzziele von Designs für riesige Rechenzentren zu erreichen, ohne selbst den Netzwerk-Stack erstellen zu müssen. Die Early Adopter dieser Systeme haben die teuren und unflexiblen Systeme der Vergangenheit hinter sich gelassen. Dadurch können sie Netzwerke jetzt schneller erweitern und modifizieren – und dabei mehr Anwendungen schnell und kostengünstiger bereitstellen. Open Networking geht mit DevOps Hand in Hand. Durch diese Kombination kann das Netzwerk mit Automatisierungs- und Bereitstellungstools flexibel konfiguriert und betrieben werden. DevOps hat bei IT-Kultur, Tools, Prozessen und Organisationsstruktur zu einer Beschleunigung der Anwendungsbereitstellung und fortwährender Experimentierfreude beigetragen, weshalb Organisationen althergebrachte Weisheiten ihres IT-Betriebs hinterfragen. IT im Webmaßstab schafft eine stabilere Architektur zur Unterstützung dieser Anwendungen und ermöglicht es IT-Betriebsteams, schlankere, effizientere und agilere Prozesse zu implementieren und zu unterstützen.

INTELLIGENTE SOFTWARE

Intelligente Software bedeutet grundlegend, dass der Stack in Unternehmen mit einem intelligenten Betriebssystemmodell standardisiert werden kann, das Ihnen die Möglichkeit bietet, jede geöffnete Anwendung auszuwählen. Mit intelligenter Software kann die Software in Unternehmen dezentralisiert werden. So bietet sie beispiellose Auswahl, Flexibilität und Effizienz.

Ähnlich wie in der heutigen PC-Industrie, in der das Betriebssystem (z. B. Windows oder Linux) gewählt und dann die Hardware dazu ausgesucht wird (z. B. von Dell oder HP), ist das nun auch bei Netzwerk-Switches für das Rechenzentrum möglich. Hat ein Unternehmen eine Präferenz für bestimmte Software, ist es für deren Ausführung nicht auf einen spezifischen Hardwareanbieter angewiesen. Hat ein Unternehmen eine Präferenz für bestimmte Hardware, ist es nicht auf einen spezifischen Softwareanbieter angewiesen. Dies bietet Kunden mehr Wahlmöglichkeiten, was die Kosten deutlich senken kann und die Nutzung einer Reihe von Anwendungen und Tools für Automatisierung, Skalierung und Effizienz ermöglicht.

SKALIERBAR UND EFFIZIENT

Der Aufbau modularer Netzwerke in der Leaf/Spine-Architektur (auch bekannt als Clos) ist besonders skalierbar und effizient. Die Clos-Architektur kann bei Bedarf in großem Maßstab ausgebaut werden – sie stellt quasi die LEGO-Bausteine des modernen Rechenzentrums dar. Die Leaf/Spine-Architektur bietet kalkulierbare Latenz, da alle Hosts die gleiche Distanz zueinander haben. Zudem ermöglicht sie die native Nutzung aller Verbindungen über Equal Cost Multipath Routing (ECMP) mithilfe standardisierter, ausgereifter Routingprotokolle. Da Layer-3-Routing für Redundanz und Lastenteilung zum Einsatz kommt, entfallen die Einschränkungen von Multi-Chassis Link Aggregation (MLAG). MLAG ist nicht standardisiert, daher ist es anbieterspezifisch, weshalb die beiden gekoppelten Switches vom gleichen Anbieter stammen müssen. Darüber hinaus ist die Redundanz von MLAG auf zwei Switches begrenzt – wenn ein Switch ausfällt, fehlen 50 Prozent der Bandbreite. Durch die Nutzung von Routing mit ECMP können Sie Bandbreite und Redundanz anpassen und festlegen.

Offene, flexible Architektur ist nicht nur effizient für modernen, umfangreicheren horizontalen Datenverkehr im Rechenzentrum (Server-zu-Server- oder Server-zu-Speicher-Datenverkehr innerhalb des Rechenzentrums). Sie ist darüber hinaus ein optimales Design für sehr kleine Netzwerke bis hin zu den größten Megarechenzentren. Von Kostenersparnissen und Effizienz profitieren schließlich Organisationen jeder Größenordnung.

Die Prinzipien von Netzwerken im Webmaßstab können nachhaltige Auswirkungen auf eine Organisation haben. Mit diesem neuen Ansatz werden in Unternehmen in der Regel Netzwerkdesign, Betrieb und Praktiken komplett überdacht, um mehr Freiheit und Skalierbarkeit im Rechenzentrum zu erreichen.

Unternehmen vervielfachen die Anzahl der Switches pro Techniker, verringern die Komplexität des Netzwerks, standardisieren Tools und Programme, erstellen automatisierte Methoden zur Erkennung von Problemen, verbessern die Markteinführungszeit und bauen insgesamt ein besseres Netzwerk auf. Diese Verbesserungen erleichtern einem Unternehmen die effiziente und kostengünstige Skalierung.

Firmen wie Google, Amazon, Facebook und Netflix, um nur einige zu nennen, waren führend bei der Erschließung des umfassenden Spektrums an Vorteilen, die traditionelle Modelle einfach nicht bieten konnten. Das gleiche Modell kann auch bei Organisationen jeder Größe und jeder Branche angewendet werden, wodurch auch sie die Vorteile dieser neuen, agilen Umgebungen nutzen können.

Wenn eine Organisation ein eigenes Rechenzentrum hostet und dort Anwendungen ausführt, ist dies eine private Cloud. Diese erfordert zwar fortwährende Verwaltung und Wartung, ist jedoch oft die sicherste Lösung und Unternehmen erhalten vollständige Kontrolle über den Betrieb, das Design und die ausgeführten Anwendungen. Durch die Verbreitung von Netzwerken im Webmaßstab wird dieses Modell immer erschwinglicher und ist oft günstiger als eine öffentliche Cloud.

Eine öffentliche Cloud ist ein Rechenzentrum, das von einem externen Anbieter wie Amazon AWS oder Microsoft Azure gehostet und verwaltet wird und an andere Unternehmen vermietet wird. In diesem Fall zahlt ein Unternehmen üblicherweise eine Leasinggebühr und erhält Zugriff auf und Nutzungsrechte für bestimmte Hardware oder Software im jeweiligen Rechenzentrum. Ein allgemeines Beispiel wäre die Nutzung von Microsoft Azure für den Online-Shop Ihres Unternehmens. Die Anwendung läuft auf Servern in Rechenzentren von Microsoft, Sie können jedoch für eine wiederkehrende Gebühr darauf zugreifen. Eine öffentlichen Cloud ist oft die einfachere Wahl, kann jedoch kostspielig sein, was die Flexibilität und die Skalierungsfähigkeit einer Organisation beschränken kann.

Unternehmen, die eine öffentliche Cloud-Umgebung verwenden, unterhalten häufig eine kleinere private Cloud. Dieses Modell wird als Hybrid-Cloud bezeichnet. Bei einer Hybrid-Cloud stellt Ihr Unternehmen einige Anwendungen in seinem eigenen Rechenzentrum bereit, mietet andere jedoch gegen eine Gebühr aus einem öffentlichen Rechenzentrum. Es gibt viele Gründe, warum Organisationen diesem Ansatz folgen:

• Erproben und Testen: Sie können eine private Cloud-Umgebung testen und aufbauen, während sie weiterhin eine öffentliche Cloud nutzen.
• Beschränkte Ressourcen: Sie haben möglicherweise nicht genügend interne Kapazitäten, um eine private Cloud vollständig zu nutzen.
• Vielfalt: Sie können verschiedene Betriebsbereiche der Organisation auf die jeweils effizientesten Umgebungen aufteilen.
• Kosteneinsparungen: Die öffentlichen Cloud-Umgebungen sind möglicherweise zu teuer für alle Vorgänge, daher wurde entsprechend aufgeteilt.
• Absicherung: Sie nutzen eventuell einfach eine private Cloud für Entwicklung, Erprobung, Backups, Redundanz und Kontrolle.

Es unterscheidet sich zwar bei jeder Organisation, doch erproben immer mehr Unternehmen die Nutzung privater Clouds. So kann ein Unternehmen mit einem herkömmlichen Netzwerk ein IT-Netzwerk im Webmaßstab erstellen, um die Agilität zu verbessern und die Kosten zu senken. Häufig migrieren diese Unternehmen zunächst unkritische Workloads in die private Cloud, um sich mit der neuen Umgebung vertraut zu machen. Wenn sie mit dem Ergebnis zufrieden sind, verschieben sie nach und nach kritische Workloads in die private Cloud.

Private Clouds bieten bei Implementierung über eine moderne Architektur einfache Bereitstellung, hohe Kapazität und Leistung sowie niedrigere Kosten. Beim Aufbau privater Cloud-Umgebungen orientieren sich Unternehmen an großen IT-Organisationen.

Unternehmen können öffentliche Cloud-Umgebungen zum Testen von Anwendungen oder für schnelle und reibungslose Dienste nutzen, die Agilität und Innovationen fördern. Andere Unternehmen nutzen eine Kombination aus privaten und öffentlichen Cloud-Umgebungen in einer Hybrid-Cloud, abhängig von ihrer Anwendungsbereitstellung und den internen Diensten für die Unterstützung der Organisation.

Der Wechsel zu einer IT-Architektur im Webmaßstab bietet Unternehmen viele Vorteile. Zuvorderst:

• Effiziente Skalierung
• Einfache Automatisierung
• Senkung sowohl der Investitionskosten (Capex) als auch der Betriebskosten (Opex)
• Volle IT-Agilität, Bereitstellung interner und externer Anwendungen in Rekordgeschwindigkeit
• Freie Kombination von Anbietern entsprechend der Anforderungen und des Budgets

EFFIZIENTE SKALIERUNG

Ein Netzwerk im Webmaßstab ist einfach zu skalieren, wenn Ihr Unternehmen wächst. Mit der Leaf/Spine-Architektur kann man drei Racks oder auch Hunderte von Racks verwalten. Fügen Sie bei Bedarf einfach zusätzliche Racks mit Leaf-Switches hinzu und schließen Sie diese an die Spine-Switches an. Wenn der Aufbau zu groß wird, kann dem Netzwerk eine zusätzliche Ebene hinzugefügt werden. Es ist ein einfaches und modulares Design, das sowohl für den horizontalen Datenverkehr (Inter-Server-Kommunikation) als auch den vertikalen Datenverkehr (von außen auf das Rechenzentrum zugreifend) optimiert ist. Dieses Modell ermöglicht die Erweiterung, ohne das vorhandene Netzwerk verändern zu müssen.

EINFACHE AUTOMATISIERUNG

Wenn Sie Ihr Netzwerk mit Linux-basierten Switches standardisieren, können Sie dabei alle vorhandenen Automatisierungstools und DevOps-Praktiken nutzen. Sie kennen wahrscheinlich den Begriff NetDevOps – genau das ist damit gemeint.

NVIDIA ermöglicht eine konsistente Erfahrung zwischen Netzwerk und Compute. Sie können den gesamten Betriebslebenszyklus von Netzwerkgeräten automatisieren – von Konfiguration und Bereitstellung bis hin zur richtlinienbasierten Änderungsverwaltung. Durch die Verwendung dieser modernen Netzwerkansätze für die Automatisierung mit NVIDIA^® Cumulus Linux^™ können Sie Kosten senken, die Effizienz sowie die Anzahl von Switches pro Fachkraft verbessern und die Komplexität und Problemhäufigkeit reduzieren.

VOLLE IT-AGILITÄT

Moderne Rechenzentrumsnetzwerke setzen verstärkt auf Automatisierung. Die Bereitstellung eines neuen Racks und damit der Anwendungen und Dienste dieses Racks erfolgt viel schneller als beim herkömmlichen Modell. Open Networking Install Environment (ONIE) dient dabei dazu, automatisch ein Betriebssystem zu laden. Für die Erstkonfiguration wird Zero-Touch-Provisioning (ZTP) verwendet. Zudem werden alle Server und Switches im Rack mit DevOps-Tools konfiguriert und gewartet. Demnach können die Server und ihre verbindenden Switches gleichzeitig online geschaltet werden, wodurch die erforderliche Zeit für die Bereitstellung der Anwendungen sinkt. Das bedeutet, dass Ihr IT-Team Anwendungen mit höheren Service-Level-Vereinbarungen (SLAs) und erheblich kürzerem Vorlauf bereitstellen kann.

Der Einfluss von DevOps bei der Zusammenfügung von Wissen und Prozessen der Softwareentwicklung, der Qualitätssicherung und der IT-Experten hat eine neue, kooperative und agile Methode für die Entwicklung und Testung von Software hervorgebracht, wodurch die Zeit zur Markteinführung verkürzt wird. Auf das Netzwerk angewendet wird diese Methode häufig als NetDevOps bezeichnet.

Durch die NetDevOps-Herangehensweise wird die IT zu einem einbezogenen Partner und ist nicht mehr nur ein rund um die Uhr verfügbares Supportteam, das nur zur Lösung akuter Probleme gerufen wird, wenn Soft- und Hardwaresysteme ausfallen. Die IT-Abteilung ist somit ein proaktiver Partner und nicht länger nur reaktives Kriseninterventionsteam. Diese Herangehensweise hat ganz natürlich die IT-Architektur im Webmaßstab beeinflusst, welche heute in mehr und mehr Rechenzentren auf der ganzen Welt zum Einsatz kommt.

WAHLFREIHEIT

Die Fähigkeit eines Unternehmens, Software und Hardware unabhängig auszuwählen, sogar bis hin zur Optik, senkt nicht nur Kosten, sondern ermöglicht auch die Auswahl der jeweils am besten geeigneten Aspekte.

NVIDIA entwickelt intelligente Software und Technologien, um Lösungen für Automatisierung und Skalierung zu erstellen. Unser Netzwerkbetriebssystem (NOS), Cumulus Linux, funktioniert auf mehr als 50 Anbieterplattformen und bietet eine flexible offene Architektur, schnellere IT-Bereitstellung, Automatisierung und Skalierung. Wir erweitern kontinuierlich die Technologie, um den Ansatz von Netzwerken im Webmaßstab durch innovative, intern entwickelte Funktionen zu optimieren, z. B. Packet Transfer Mode (PTM), Ethernet-VPN (EVPN), Network Command Line Utility (NCLU) und mehr.

Es ist klar, dass das NOS nur Teil eines größeren Puzzles ist. Wir bieten auch eine Reihe von Dienstleistungen, Produkten und Schulungen an, damit Sie Ihr modernes Rechenzentrumsnetzwerk schnell und einfach in Betrieb nehmen können.

Wenn Sie Ihr eigenes Rechenzentrum im Webmaßstab einrichten, sollten Sie berücksichtigen, welche Arten von Technologien Sie für Effizienz, Leistung und die generellen Bedürfnisse Ihrer Organisation nutzen möchten. Wir bieten Informationen zu mehreren unserer Anwendungsfälle und Lösungen an, glauben jedoch auch, dass der Reiz von IT im Webmaßstab darin besteht, das Netzwerk genau entsprechend der Bedürfnisse Ihrer Organisation aufbauen zu können. Hier finden Sie einige Anwendungsfälle zur Anregung.

NETZWERKVIRTUALISIERUNG

Netzwerkvirtualisierung hebt die Abhängigkeit der Netzwerkebene von der zugrunde liegenden Hardware auf. Ein virtuelles lokales Netzwerk (VLAN) ist beispielsweise eine Layer-2-Virtualisierung, die das lokale Netzwerk in separate Subnetzwerke unterteilt, häufig zur Aufteilung des Datenverkehrs über dasselbe Hardwarekabel. Ebenso kann Netzwerkvirtualisierung die Ausführung von Layer-2-Bestandteilen über ein Layer-3-Netzwerk bedeuten. Die Bereitstellung von Netzwerken mit Virtualisierung funktioniert auf die gleiche Weise wie die Bereitstellung einer Cloud. Es können beliebig viele Instanzen erstellt werden, wodurch die Skalierbarkeit bei Wachstum gegeben ist.

NVIDIA arbeitet durch Cumulus Linux mit Netzwerkvirtualisierungstools von Anbietern wie VMware, Midokura, Akanda und anderen zusammen, sodass Sie sich keine Gedanken darüber machen müssen, ein bestimmtes Modell und eine bestimmte Architektur auszuwählen. Die Netzwerkkomponente funktioniert einfach und nahtlos im Hintergrund.

NETZWERKAUTOMATISIERUNG

Automatisierung ist eine Schlüsselkomponente von Netzwerken im Webmaßstab, da sie Ressourcenbedarf sowie Fehlerhäufigkeit verringert und Betreibern hilft, mehr Switches zu verwalten. Durch die Wahl eines Open-Networking-Modells können Unternehmen vorhandene Automatisierungstools sowie DevOps-Praktiken nutzen.

Viele der Automatisierungstools, die seit Jahren bei Computing eingesetzt werden, finden nun in der Welt der Netzwerke Verwendung. Mit Cumulus Linux können Sie den gesamten Betriebslebenszyklus von Netzwerkgeräten automatisieren – von der Konfiguration und Bereitstellung bis hin zur richtlinienbasierten Änderungsverwaltung. Die Automatisierung eines Netzwerks vereinfacht und beschleunigt Konfiguration und Bedienung, wodurch Inkonsistenzen und Fehlkonfigurationen, verursacht durch menschliche Fehler oder Versionskontrolle, vermieden werden.

OPENSTACK

Bevor offene Netzwerke verfügbar wurden, waren OpenStack-Cluster nur so flexibel wie der Top-of-Rack-Switch. Kunden konnten offene Berechnungs- und Speicherstandards nutzen, die Vernetzung war jedoch ein Engpass.

Netzwerke im Webmaßstab ändern das vollkommen. Mit Cumulus Linux kann der gesamte Stack Linux ausführen. Da die Datenebene und die Steuerungsebene dieselbe Sprache sprechen, sind keine komplexen APIs (Application Programming Interfaces) für Computing und keine Befehlszeilenschnittstellen (CLIs) für Netzwerke erforderlich.

NVIDIA ist Branchenführer bei Netzwerken im Webmaßstab Wir bieten einen IT-Architekturansatz im Webmaßstab für das Netzwerk – welches ein wichtiger Teil des Rechenzentrums und traditionell ein Engpass für die schnelle Bereitstellung von Anwendungen ist.

Mit Cumulus Linux und/oder SONiC können unsere Kunden ihre Netzwerke im Rechenzentrum so betreiben, wie es Google und Facebook seit Jahren tun – hochautomatisiert und ohne die langen Entwicklungszeiten oder teure, spezialisierte Hardware. Für Kunden, die nicht automatisieren möchten, haben wir zudem NCLU entwickelt, welches eine moderne Befehlszeilenschnittstelle zur Konfiguration des Switches bietet.

Die Hardware mag ein Sechstel des Preises früherer IT-Modelle kosten, jedoch sind die Unterschiede für den Betrieb noch bedeutsamer: Ein Administrator kann anstatt vormals 20 ganze 500 Switches überwachen. Zudem dauert die Bereitstellung Stunden oder gar Minuten und nicht mehrere Tage oder Wochen.

Möchten Sie erfahren, wie NVIDA Ihrem Unternehmen helfen kann? Wenden Sie sich noch heute an einen Experten für IT im Webmaßstab.