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25 GbE sorgt für hohe Performance im Rechenzentrum

Unternehmen rüsten ihre Rechenzentren mit 25 GbE (Gigabit Ethernet) auf, um einen besseren Durchsatz zu erreichen und I/O-intensive Anwendungen zu unterstützen.

Technologietrends wie hyperkonvergente Infrastruktur (Hyper Converged Infrastructure, HCI) und Remote Direct Memory Access (RDMA) über Converged Ethernet verwandeln traditionelle, eigenständige Server-Rechenzentren in leistungsfähige Fabrics für aktuelle und zukünftige Anwendungen. Dieser tiefgreifende Wandel erfordert bedeutend mehr Bandbreite im Netzwerk des Rechenzentrums.

Glücklicherweise sind bereits Netzwerkprodukte für 25 Gigabit Ethernet (GbE) auf dem Markt, um Netzwerke mit Enterprise-Servern anzukurbeln und den Durchsatz von HCI-Anwendungen zu verbessern. Eine HCI fasst grundsätzlich alle notwendigen IT-Ressourcen in einem Pool zusammen und baut dabei auf die Virtualisierung von Server, Storage und Netzwerk sowie eine softwarezentrierte Architektur mit Funktionen für Datenschutz und Sicherheit.

Ethernet und seine verschiedenen Ausprägungen

In den ersten Jahrzehnten der Ethernet-Entwicklung stieg jedes Upgrade um den Faktor 10. Das ursprüngliche Ethernet erreichte Geschwindigkeiten von 10 MBit/s, Fast Ethernet dann 100 MBit/s und Gigabit Ethernet (GbE) schließlich 1.000 MBit/s. Obwohl Ethernet ursprünglich eine Universallösung war, musste es sich jedoch verzweigen, um die Bedürfnisse der verschiedenen Benutzer zu erfüllen.

Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) entwickelte 2,5 GbE und 5 GbE, um den Bedarf an kupferbasierten Verbindungen zu decken, die mehr als 1.000 MBit/s erfordern, um High-Speed-Zugangspunkte für Geräte mit Wi-Fi 5 (802.11ac) und höher zu unterstützen.

Neben dem auf Glasfaser basierten 10 GbE sind hier auch Optionen für das kupferbasierte 10GBase-T erhältlich, die eine höhere Bandbreite über Kupfer bieten, aber hauptsächlich auf Desktops ausgerichtet sind und bisher nicht sehr beliebt sind. Alle anderen Optionen für höhere Geschwindigkeiten gibt es nur für Glasfaser.

Während Desktop-Computer nur 1-GbE- oder 10-GbE-Verbindungen benötigen, fordern Rechenzentren mit Hochleistungs-Servern mehr Durchsatz. Aus diesem Grund hat das IEEE 25 GbE und 50 GbE speziell für Rechenzentren entwickelt. Für Core Switching haben Unternehmen unzählige Optionen, darunter 10 GbE, 20 GbE, 40 GbE und 100 GbE.

25 GbE erhöht den Durchsatz

Ein Upgrade der Serververbindungen von 10 GbE auf 25 GbE erhöht die theoretisch verfügbare Bandbreite um den Faktor 2,5. Welche Vorteile bietet das in der Praxis? Als 10 GbE neu war, konnten nur wenige Server oder Anwendungen die Vorteile der zusätzlichen Bandbreite wirklich nutzen.

Die Tolly Group hat in einem HCI-Testprojekt mit dem Performance-Testwerkzeug HCIBench die Leistung von 10 GbE im Vergleich zu 25 GbE in einem VMware vSAN mit vier Knoten gemessen. Dabei wurde 10 GbE zu einem Engpass, wenn es um größere Datenblöcke ging (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: 10 GbE und 25 GbE zeigten zwar ähnliche Durchsatzraten bei der Verarbeitung von Datenblöcken mit 16 KB, bei größeren Datenblöcken erwies sich 10 GbE aber als Flaschenhals.
Abbildung 1: 10 GbE und 25 GbE zeigten zwar ähnliche Durchsatzraten bei der Verarbeitung von Datenblöcken mit 16 KB, bei größeren Datenblöcken erwies sich 10 GbE aber als Flaschenhals.

Die Ergebnisse von 10 GbE und 25 GbE waren ähnlich, als das System Datenblöcke mit 4 KB und 16 KB verarbeitete. Bei 10 GbE sank der Durchsatz bei größeren Datenblöcken, während sich bei 25 GbE die Ergebnisse um 96 Prozent verbesserten.

Die Leistung kann je nach Anwendung variieren, aber für I/O-intensive HCI-Anwendungen sollten Firmen bei der Migration auf 25 GbE sofort Verbesserungen erzielen.

So erfolgt das Upgrade auf 25 GbE

Um von 25 GbE zu profitieren, müssen Unternehmen sowohl die Server- als auch die Switch-Komponente jeder Verbindung aktualisieren.

Server: Das Timing eines Upgrades auf 25 GbE kann schwierig sein, besonders wenn Unternehmen auf das ursprüngliche System zurückgreifen müssen, falls Probleme entstehen. Für diese Situationen bieten einige Hersteller Dual-Speed 10/25 GbE-Adapter an. Wenn Firmen einen derartigen Adapter in ihren Server einbauen, können sie diesen Server mit nur einem Neustart des Servers von 10 GbE auf 25 GbE migrieren – und bei Bedarf wieder zurück. Für die ersten Installationen empfehle ich dringend eine duale 10/25 GbE-Netzwerkkarte, da sie eine höhere Flexibilität bietet.

Switch: Aktuelle LAN-Switches bieten eine große Flexibilität bei der Konfiguration der Port-Geschwindigkeit. Das Geheimnis dieser Flexibilität liegt in der Nutzung von Lanes. Verschiedene LAN-Geschwindigkeiten verwenden eine unterschiedliche Anzahl von Lanes – je mehr Lanes verwendet werden, desto höher ist die Bandbreite.

Sowohl 10 GbE als auch 25 GbE verwenden eine Lane, 50 GbE nutzt zwei Lanes, 40 GbE und 100 GbE verwenden vier Lanes. Das heißt: Ein einzelner 100 GbE Switch-Port lässt sich in vier 25 GbE-Ports aufteilen. Wenn ein Unternehmen im Rechenzentrum bereits Switches mit 100 GbE-Ports einsetzt, lassen sich diese möglicherweise zum Multiplexen mehrerer 25 GbE-Ports verwenden.

25 GbE selbst testen

Aus meiner Sicht ist 25 GbE im Rechenzentrum keine Frage des Ob, sondern eine Frage des Wann und Wie. Dieser Artikel erklärt einige Grundlagen für das Wie, sprich die Art und Weise der Umsetzung.

Das Wann wird je nach Kunde variieren. Mittlerweile sind einige funktionsfähige Systeme auf dem Markt. Daher ist jetzt ein guter Zeitpunkt für Firmen, 25 GbE im Labor zu testen und die Vorteile zu validieren, die ein Upgrade auf diese Technik bringen kann.

Nächste Schritte

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