Steigern Sie Verfügbarkeit und Leistung Ihres Netzwerks mit Multi

White Paper
Intel® PRO Server-Adapter
Steigern Sie Verfügbarkeit und
Leistung Ihres Netzwerks mit
Multi-Port-Gigabit-Adaptern
Ob Sie das Netzwerk eines kleinen Unternehmens segmentieren oder ein
globales Rechenzentrum konsolidieren und virtualisieren: Gigabit-EthernetAdapter (GbE-Adapter) spielen bei der Optimierung von Verfügbarkeit,
Zuverlässigkeit und Leistung eines Netzwerks eine zentrale Rolle. Dieses
Whitepaper bietet Ihnen eine Übersicht, wie die Intel® PRO Server-Adapter
die hohen Anforderungen der aktuellen Netzwerkumgebungen erfüllen.
April 2005
Inhalt
Die steigenden Anforderungen an Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Netzwerken ..............2
Mehr Bandbreite für Ihre Server mit der richtigen I/O-Architektur und Gigabit-Adaptern ....................................3
Die Interrupt-Moderation heute und in der Zukunft .......................................................................................4
Fortschrittliche Adaptertechnologien für eine dauerhafte Multi-Gigabit-Leistung...............................................5
Höhere Leistung und Verfügbarkeit durch die Segmentierung der Netzwerkauslastung .....................................5
Optimale Leistung und Zuverlässigkeit durch Adapter-Teaming......................................................................7
Mehr Flexibilität und Zuverlässigkeit durch Konsolidierung und Virtualisierung .................................................9
10GbE als Hochleistungs-Netzwerk-Backbone ..........................................................................................11
Schlussfolgerung ...................................................................................................................................11
Die steigenden Anforderungen
an Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit
von Netzwerken
Computernetzwerke bilden heute einen allgegenwärtigen und
unverzichtbaren Teil des Lebens. Anwälte, Ärzte, Wissenschaftler, Banken, Einzelhändler, Hersteller, Distributoren und
andere Anwender verlassen sich auf Netzwerke, um ihre
Produkte und Dienstleistungen zu verkaufen und zu liefern.
Und auch Makler mit kleinen Büros verlassen sich auf
Netzwerke, um auf große, vernetzte Datenbanken mit
Immobilien und Agenten zuzugreifen. Außerdem verbreitet
sich das e-Commerce-Modell immer weiter und erfasst
mittlerweile auch unser Privatleben, indem wir online
bezahlen, online einkaufen und zahlreiche weitere OnlineDienstleistungen und -Bequemlichkeiten in Anspruch
nehmen.
Es gibt nicht nur eine ständig steigende Nachfrage nach
diesen Dienstleistungen, diese Dienstleistungen werden
auch an sich immer komplexer und anspruchsvoller. Die
Erstellung von globalen Wettersimulationen ist vielleicht eines
der ausgefalleneren Beispiele für eine hochkomplexe und
anspruchsvolle Anwendung. Eine praktischere, aber ebenso
anspruchsvolle Anwendung stellt der Kauf auf Kreditkarte dar.
Verbraucher zahlen mittlerweile häufiger mit ihrer Kreditkarte
als mit Bargeld oder Schecks. Die Bezahlung mit Kreditkarte
ist schnell, bequem, zuverlässig und so gut wie überall
verfügbar.
2
Um die steigenden Ansprüche und Erwartungen an die
Geschwindigkeit, die Verfügbarkeit und die Zuverlässigkeit
für die große Zahl der eingesetzten Netzwerkanwendungen
zu erfüllen, entwickelten Netzwerkingenieure mehrere Architekturlösungen. Die Lösungen umfassen die Netzwerksegmentierung, mehrschichtige Rechenzentren sowie die Serverkonsolidierung und -virtualisierung. Alle genannten Verfahren
kombinieren parallele oder redundante Netzwerkkomponenten, um eine höhere Leistung und Zuverlässigkeit zu bieten.
Eine wesentliche Komponente hierbei bilden parallele
Netzwerkanschlüsse, wie sie die Intel® PRO/1000 ServerAdapter mit mehreren Ports bereitstellen.
Dieses Whitepaper bietet Ihnen eine Übersicht darüber,
wie Sie Intel® PRO/1000 Server-Adapter sowie LAN-onMotherboard-Anschlüsse (LOM-Anschlüsse) zur Optimierung
der Netzwerkleistung und -zuverlässigkeit einsetzen können.
Besondere Berücksichtigung finden Dual-Port-LOMs und
4-Port-GbE-Server-Adapter, da sie in Serveranwendungen
mit hoher Dichte Platz sparen.
Tabelle 1: I/O-Konfigurationen auf der Basis
der Intel® Architektur
Schnittstelle
Busbreite
PCI*
32 Bit
Bus
Busfrequenz
33 MHz
Busbandbreite
Busbandbreite
(Bytes pro Sekunde)
(Bits pro Sekunde)
133 MB/s
1 Gbit/s
PCI/PCI-X*
64 Bit
66 MHz
533 MB/s
4,20 Gbit/s
PCI-X*
64 Bit
100 MHz
800 MB/s
6,40 Gbit/s
PCI-X*
64 Bit
133 MHz
1 GB/s
8 Gbit/s
Mehr Bandbreite für Ihre Server
mit der richtigen I/O-Architektur
und Gigabit-Adaptern
Wenn Sie die Netzwerkleistung verbessern möchten, sollten
Sie als Erstes überprüfen, ob alle Netzwerkserver über die
richtige I/O-Architektur für eine optimale Bandbreite verfügen.
Dies stellt eine optimale Serverleistung für die Anwender im
Netzwerk sicher.
Um Server mit einer optimalen Busbandbreite zu
implementieren, die die Leistungsanforderungen erfüllen,
sollten IT-Manager auch für eine optimale Leistung der ServerAdapter sorgen, die an den PCI-X* Steckplatz (oder an die
PCI-X* Steckplätze) des Servers angeschlossen sind. Wenn
Sie zum Beispiel einen Intel® PRO/1000 MT 4-Port-ServerAdapter an einen PCI-X* Steckplatz mit 133 MHz anschließen,
sind alle vier Ethernet-Ports des Adapters mit dem PCI-X*
Bus bei 133 MHz verbunden. Zum Vergleich: Sie können die
gleiche Zahl von GbE-Ports mit zwei Intel® PRO/1000 MT
Dual-Port-Server-Adaptern an zwei PCI-X* Steckplätzen
mit 100 MHz bereitstellen. In dieser Konfiguration mit zwei
Steckplätzen sind jedoch alle vier Ports bei 100 MHz mit
dem PCI-X* Bus verbunden. Dies entspricht einer Reduzierung
der Bandbreite um 24 Prozent – und damit einer geringeren
Bandbreitenkapazität.
Server auf Basis der Intel® Architektur verfügen über
verschiedene interne I/O-Kapazitäten, abhängig von der
jeweiligen I/O-Steckplatzkonfiguration. Die Konfigurationen
reichen von einer Busbandbreite von 1 Gbit/s für einen
32-Bit-Bus mit 33 MHz, der mit Peripheral Component
Interconnect* (PCI*) 2.3 kompatibel ist, bis zu einer
Bandbreite von 8 Gbit/s für einen 64-Bit-Bus mit 133 MHz,
der mit Peripheral Component Interconnect Extended*
(PCI-X*) 1.0 kompatibel ist, wie Tabelle 1 zeigt.
Wie Abbildung 1 zeigt, hängt die I/O-Bandbreite,
die ein Server unterstützen kann, von der PCI-X*
Busgeschwindigkeit ab. Die Bandbreiten sind:
Ein weiterer Faktor, den IT-Manager für die I/O-Kapazität eines
Servers berücksichtigen sollten, ist die Zahl der vorhandenen
I/O-Steckplätze. Die Zahl der Steckplätze variiert, angefangen
bei Rackservern und Appliances, die über keine PCI* Steckplätze verfügen, bis hin zu Servern mit bis zu 12 Steckplätzen.
Die Zahl der I/O-Steckplätze in einem Server wirkt sich in der
Regel auf den Preis des Servers aus. Ein Adapter mit einer
hohen Kapazität, wie der Intel® PRO/1000 MT 4-Port-ServerAdapter, ermöglicht eine hohe Bandbreite auch für Server mit
nur wenigen I/O-Steckplätzen, wie es für die Rack-montierten
Server in Rechenzentren die Regel ist.
• Ein Steckplatz bei 133 MHz für eine maximale
Bandbreite von 8 Gbit/s
• Zwei Steckplätze bei 100 MHz für eine maximale
Bandbreite von 6,40 Gbit/s
• Vier Steckplätze bei 66 MHz für eine maximale
Bandbreite von 4,20 Gbit/s
Abbildung 1: PCI-X* 1.0 spezifiziert die Gesamt-Steckplatzkapazität nach Busgeschwindigkeit
MemoryControlHub
RAM
PCI-X
66 MHz
ODER
PCI-X
66 MHz
ODER
RAM
PCI-X*
Hub
PCI-X
66 MHz
PCI-X*
Hub
PCI-X
100 MHz
PCI-X
133 MHz
PCI-X*
Hub
MemoryControlHub
PCI-X
66 MHz
RAM
PCI-X
100 MHz
MemoryControlHub
3
Die Interrupt-Moderation heute und in der Zukunft
Eine fortschrittliche Interrupt-Moderation-Technologie ist
Wirklichkeit geworden. Die Interrupt-Moderation reduziert
die Interrupts des Host-Prozessors und ermöglicht
damit einer Technologie wie der Gigabit-EtherChannel*
Technologie, mehr von ihrem Bandbreitenpotenzial von
16 Gbit/s (8 Gbit/s x Vollduplex) bereitzustellen. In Zukunft
werden die Leistungsgewinne aus der Auslastungsverteilung durch Adapter-Teaming eine geringere Rolle im
Vergleich zu den Leistungsgewinnen durch die größeren
Reserven spielen, die der Server-CPU aufgrund der
Interrupt-Moderation zur Verfügung stehen.
Host-Prozessor-Interrupts werden durch den Adapter
erzeugt, um Zyklen für die Paketverarbeitung einzuhalten.
Diese Interrupts müssen gesteuert werden, um einen
optimalen Durchsatz zu erzielen. Eine zu geringe Zahl
an Interrupts kann zu Latenzen führen, und zu viele
Interrupts können den Serverprozessor übermäßig belasten. Indem der Adapter eine geeignete Zahl von Paketen
bündelt, bevor er einen Interrupt an den Server sendet
(s. Abbildung), passt er die Interruptfrequenz an den
Datenverkehr an und hält gleichzeitig den Paketfluss
aufrecht.
Da die Interrupt-Moderation für alle Intel® PRO/1000 MT
Server-Adapter verfügbar ist, geben wir Netzwerk-Managern, die die Vorteile dieser neuen Technologie nutzen
möchten, einen wichtigen Tipp: Setzen Sie InterruptModeration-Verfahren ein, die ein dynamisches Timing
verwenden, nicht nur Sampling – je detaillierter das
Timing, desto höher die Leistung.
Für die meisten Netzwerke bieten diese Technologien die
nötigen Multi-Gigabit-Bandbreiten, die für Server- und
Backbone-Anschlüsse benötigt werden. Damit unterstützen sie die Einführung des Gigabit-Ethernets (GbE) für
Desktop-PCs. Da sich zurzeit 10-Gigabit-Ethernet-ServerAdapter (10GbE-Server-Adapter) für Netzwerkverbindungen zwischen verschiedenen Arealen durchsetzen,
werden Link-Aggregation, Load-Balancing und InterruptModeration auch weiterhin Vorteile für GbE in LocalArea-Networks (LANs) bieten. Zumindest ermöglichen sie
Organisationen eine reibungslosere und kostengünstigere
Migration zu 10GbE-Netzwerkverbindungen.
Host-Interrupt-Moderation
Datenverkehr mit
geringen Volumen
PS-Stack
Datenverkehr mit hohen Volumen
PS-Stack
Hardware
Hardware
Interrupt
Interrupt
Paket
Interrupt
Packet
Packet
Packet
Packet
Packet
Jedes Paket erzeugt
einen Host-Interrupt
Mit steigenden Volumen werden parallele
Pakete für die Verarbeitung während
eines einzigen Interrupts gebündelt
Packet
Die höheren Serverauslastungen von heute steigern die
Anforderungen an die Serverbandbreite. Diese höheren
Bandbreiten können kostengünstig bereitgestellt werden,
indem die Bandbreite mit zusätzlichen Ethernetverbindungen
über die Zahl der LOM-Anschlüsse hinaus gesteigert wird,
die die meisten Server-Motherboards bieten (einen oder zwei
LOM-Anschlüsse). Ein Intel® PRO/1000 MT 4-Port-ServerAdapter stellt zusätzliche 4 Gbit/s an Netzwerkkapazität
bereit – bei einer PCI-X* Bus-Geschwindigkeit von 133 MHz
und der Installation an einem solchen Steckplatz – und
besetzt nur einen einzigen Serversteckplatz. Die Verwendung
eines solchen Multi-Port-Adapters hält wertvolle PCI* Steckplätze für andere Verwendungen frei, wie Redundant-Arrayof-Independent-Disks-Controller (RAID-Controller),
Secure-Sockets-Layer-Verschlüsselungskarten
(SSL-Verschlüsselungskarten) und andere Geräte.
Fortschrittliche Adaptertechnologien für eine dauerhafte
Multi-Gigabit-Leistung
Nicht alle Server-Adapter sind gleich. Ein Server-Adapter,
der lediglich die Mindestanforderungen für Gigabit-EthernetNetzwerkanschlüsse erfüllt, überlässt dem Host-Prozessor
den größten Teil der Verarbeitung der Transmission-ControlProtocol (TCP)-Prüfsummen- und -Pakete. Dies belastet
den Host mit zusätzlichen Aufgaben und kann zu höheren
Latenzen führen, die eine nicht optimale Leistung zum
Ergebnis haben.
Die fortschrittlichen Technologien und Funktionalitäten der
Intel® PRO/1000 Server-Adapter, wie die Large-Send-OffloadTechnologie (LSO-Technologie), ermöglichen eine dauerhafte
Multi-Gigabit-Leistung. Tests durch die Intel® Labs ergaben,
dass der Intel® PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter mit LSO
Abbildung 2: Netzwerksegmentierung
Server
Server
Segmentierung
Intel PRO
Server-Adapter
Intel PRO
Server-Adapters
®
®
1000 Mbps
1000 Mbps
Switch
1000 Mbps
Switches
und Microsoft* Windows 2000 Advanced Server* / Microsoft*
Windows XP* als Betriebssystem nahezu die vollen 4 Gbit/s
ermöglicht. LSO organisiert und beschleunigt den Paketerstellungsprozess und entlastet dadurch den Host-Prozessor.
Damit verfügt der Host-Prozessor über genügend Reserven,
um eine dauerhafte Multi-Gigabit-Leistung zur Verfügung
zu stellen.
Weitere fortschrittliche Technologien der Intel® PRO/1000
Server-Adapter sind die Interrupt-Moderation (vgl. den Abschnitt
„Die Interrupt-Moderation heute und in der Zukunft"), die
Auto-Negation der Adaptergeschwindigkeit und die Intel®
Advanced-Network-Services-Software (Intel® ANS). Aufgrund
dieser Eigenschaften sind Intel® PRO/1000 Server-Adapter mit
allen erhältlichen Ethernet-LOM-Systemen oder -Adaptern Ihrer
zurzeit installierten Server kompatibel. Die Auto-Negation für
10/100/1000 Mbit/s und Intel® ANS sorgen zusammen dafür,
dass Ports jeder Geschwindigkeit oder Marke mit Intel® PRO
Gigabit-Adaptern kompatibel sind. Das ist zum Beispiel dann
wichtig, wenn Sie vorhandene Systeme aktualisieren möchten,
deren Fast-Ethernet-LOM-Systeme als redundante oder
Backup-Verbindungen nützlich sein können. Außerdem spielt
Intel® ANS eine wichtige Rolle für das Teaming von ServerAdaptern, um eine höhere Bandbreite und Zuverlässigkeit
zu erzielen.
Höhere Leistung und
Verfügbarkeit durch
die Segmentierung der
Netzwerkauslastung
Netzwerkadministratoren können parallele GbE-Adapter
zur Segmentierung ihrer Netzwerke verwenden. Für eine
Segmentierung kann es verschiedene Gründe geben, wie die
Sicherheit, die Implementierung von Netzwerkspeichertechnologie und die Verbesserung des Datenflusses. Abbildung 2
zeigt ein einfaches Beispiel, in dem der Server einen zweiten
Netzwerkanschluss erhält, um das ursprüngliche Netzwerk in
zwei Segmente oder Subnetze aufzuteilen.
Für ein kleines Unternehmen, das über ein LAN mit nur einem
Server verfügt, stellt das einfache Segmentierungsschema in
Abbildung 2 eine besonders schnelle und kostengünstige
Methode dar, die Netzwerkleistung und -verfügbarkeit
grundsätzlich zu verdoppeln. Jedes Subnetz stellt weiterhin
GbE-Leistung zur Verfügung, aber jedes Subnetz verarbeitet
nun nur die Hälfte des gesamten Datenverkehrs. Dies führt
dazu, dass die Clients eine schnellere Netzwerkreaktion und
-verfügbarkeit erfahren. Die Wirkung lässt sich mit dem
Ausbau einer Autobahn um eine weitere Spur vergleichen –
durch die Verteilung des Verkehrs über mehr Spuren als
zuvor werden Staus reduziert und der Verkehr fließt schneller.
Die Hinzufügung eines dritten Server-Adapters und eines
weiteren Subnetzes (Abbildung 2) stellt zusätzliche Kapazitäten für die Bewältigung des Datenverkehrs bereit. Im
Allgemeinen gelten drei Subnetze pro Server als anerkannte
Grenze für eine Segmentierung. Die Segmentierung kann
5
Abbildung 3: Eine dreischichtige Infrastruktur trennt und schützt Netzwerke
FirewallAppliances
FirewallAppliances
Schicht 1:
Front-End
NetzwerkAppliances
NetzwerkAppliances
Webserver
Intel PRO
Server-Adapters
®
Schicht 2:
Mid-Tier
Switch-Aggregation
Anwendungsserver
Intel PRO Server-Adapters
®
Switch-Aggregation
FirewallAppliance
Schicht 3:
Back-End
Datenbankserver
Intel PRO Server-Adapters
®
Switch-Aggregation
6
jedoch erweitert werden und mehr Subnetze umfassen,
wenn dem Netzwerk über einen Router ein weiterer Server
hinzugefügt wird – dann sind es sechs Subnetze (drei
Subnetze pro Server). Dieses Verfahren ist dann sinnvoll, wenn
in einem LAN verschiedene Workgroups oder Anwendungen
miteinander vernetzt oder zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen
zwischen Workgroups eingerichtet werden sollen.
Wie die einfache Segmentierung, erfordert auch die
mehrschichtige Segmentierung parallele Netzwerkanschlüsse
für jeden Server, wobei jede Schicht einem bestimmten
Anschluss zugewiesen wird. Um die Netzwerkauslastung
durch Segmentierung in Subnetze und mehrschichtige
Infrastrukturen besser auszugleichen, verfügen die Intel®
PRO/1000 MT Dual-Port-Server-Adapter über zwei GbEPorts in einer kostengünstigen Lösung, die nur einen
Steckplatz belegt. Außerdem kann die Verfügbarkeit durch
die Implementierung paralleler Netzwerkanschlüsse wesentlich
gesteigert werden. Durch die Verwendung der beiden
LOM-Ports des Intel® Dual-Port-Gigabit-Ethernet-Controllers
82546EB für ein Netzwerksegment und der beiden Ports
des Intel® PRO/1000 MT Dual-Port-Server-Adapters für ein
anderes Netzwerksegment sind für die Netzwerksegmente
dieses Servers redundante Verbindungen verfügbar. Mit dieser
Verbindungsredundanz führt ein Fehler in einer Verbindung
nicht zum Verlust der Datenflusses und verhindert
Abbildung 4: Adapter-Teaming
Netzwerksegmentierung
Segment 1
Segment 2
Ausfallzeiten. Stattdessen werden die Daten über die
redundante Verbindung des Segments geleitet und die
Betriebsabläufe werden nicht gestört.
Da Organisationen sich heute zunehmend auf leistungsfähige
Client-Systeme und netzwerkintensive Anwendungen
verlassen, bietet die Implementierung paralleler GbEServer-Adapter für die kritischen Verbindungen Vorteile
für Anwender und IT-Mitarbeiter. GbE-Server-Adapter
sichern eine höhere Netzwerkleistung und reduzieren
Leistungverluste, falls es zu einem Netzwerkfehler kommt.
Dies hat eine höhere Verfügbarkeit des Servers zum Ergebnis.
Um die Netzwerkressourcen eines Servers zu erweitern, die
Systemzuverlässigkeit zu steigern und Engpässe zu beseitigen,
sollten Netzwerkadministratoren Intel® PRO/1000 ServerAdapter mit mehreren Ports implementieren, um so den
zunehmend komplexeren Netzewerkarchitekturen der
Unternehmen von heute gerecht zu werden
Optimale Leistung und Zuverlässigkeit durch Adapter-Teaming
Die zusätzlichen GbE-Ports und -Verbindungen, die in
mehrschichtigen Infrastrukturen eingesetzt werden, erfordern
auch eine zusätzliche Verwaltung. Alle Intel® PRO/1000
Server-Adapter stellen diese zusätzliche Verwaltungskapazität
über Intel® ANS zur Verfügung. Intel® ANS verwaltet nicht nur
parallele Intel® Adapter, indem sie diese kombiniert, sondern
sie ermöglicht auch die Verwendung von Adaptern anderer
Hersteller sowie die Verwendung von LOM-Verbindungen
für das Adapter-Teaming. Dieses Kompatibilitätsmerkmal
stellt eine einfache und unkomplizierte Möglichkeit dar,
die Netzwerkleistung und –verfügbarkeit zu verbessern.
Intel® ANS ordnet die folgenden drei Adapter-TeamingKategorien hierarchisch an:
• Adapter-Fault-Tolerance (Adapter-Fehlertoleranz)
• Adaptive-Load-Balancing (adaptive Auslastungsverteilung)
Verbindungsredundanz
• Link-Aggregation (Verbindungsbündelung)
Segment 1
Segment 2
Intel PRO/1000 MT Dual-Port-Server-Adapter
®
Link-Aggregation
Segment 1
Segment 2
Intel PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter
®
Jede Kategorie baut auf der vorangehenden Hierarchieebene
auf. Das bedeutet, dass die Ebene Adaptive-Load-Balancing
die Ebene Adapter-Fault-Tolerance einschließt, und LinkAggregation sowohl Adapter-Fault-Tolerance als auch
Adaptive-Load-Balancing einschließt.
Abbildung 4 zeigt die grundsätzlichen Vorteile der
verschiedenen Ebenen des Adapter-Teamings für die
Netzwerkleistung und -zuverlässigkeit. Der oberste Server
weist eine einfache Segmentierung mit zwei Ports auf, die
von LOM oder von Server-Adaptern bereitgestellt werden.
Es sind ein GbE-Port und eine Verbindung pro Segment
vorhanden. Die Hinzufügung von Redundanz durch einen
weiteren Port und eine weitere Verbindung steigert die
Zuverlässigkeit und die Verfügbarkeit des Netzwerks.
7
Für Verbindungsredundanz wird Segment 1 am Dual-PortLOM des Servers eingerichtet. Für die beiden Verbindungen
von Segment 2 wird ein Intel® PRO/1000 MT Dual-PortServer-Adapter verwendet. Jedes Segment verfügt nun über
redundante eine primäre und eine sekundäre Verbindung.
Wenn der primäre Adapter oder die primäre Verbindung einen
Fehler habt, entdeckt die Adapter-Fault-Tolerance-Funktion
automatisch das Problem und leitet den Datenverkehr der
primären Verbindung auf die sekundäre Verbindung um.
Adaptive-Load-Balancing ermöglicht das Teaming redundanter
Ports und Verbindungen, um mehr Kapazitäten für einen
höheren Datenverkehr sowie Fault-Tolerance bereitzustellen.
In diesem Modus analysiert Intel® ANS automatisch den
Datenverkehr jedes Segments und gleicht diesen über die
primären und sekundären Verbindungen aus, um einen
höheren Gesamtdurchsatz sowie durch die automatische
Fault-Tolerance-Funktion, eine größere Zuverlässigkeit und
Verfügbarkeit sicherzustellen. Grundsätzlich gesehen, wird
so der Datenautobahn eine weitere Spur hinzugefügt.
Abbildung 5: IEEE 802.3ad* Link-Aggregation
Die Link-Aggregation-Funktion in Intel® ANS kann bis zu
acht GbE-Ports und -Anschlüsse kombinieren und zu einer
einzigen, großen Datenverbindung zusammenfassen.
Im Fall der Link-Aggregation aus Abbildung 4 verbindet ein
Intel® PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter jedes Segment
über vier kombinierte Anschlüsse mit dem Server. Alle
Anschlüsse einer Kombination verfügen über die gleiche
Adresse und werden dem Switch als nur eine Verbindung
angezeigt. Grundsätzlich handelt es sich um eine vierspurige
Autobahn, auf der das Verkehrsaufkommen für alle vier
Spuren gleichmäßig verteilt ist. Und wenn eine Spur aus
irgendeinem Grund gesperrt wird, sind immer noch drei
Spuren offen.
Abbildung 5 hingegen zeigt das Teaming von acht Ports auf
zwei Intel® PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adaptern mittels
Link-Aggregation. In der Praxis ermöglicht Intel® ANS jede
mögliche Kombination aus LOM, Single-Port- oder Multi-PortAdaptern, solange einer der Adapter ein Intel® Adapter ist.
Die kombinierten Adapter-Ports ermöglichen das Versenden
und Empfangen auf allen acht Kanälen, und quer verbundene
Switches bieten Switch-Fault-Tolerance. Alle Komponenten
werden durch Intel® ANS unterstützt und verwaltet.
Abbildung 6: Physische Konsolidierung von Servern
Anwendung B
Alle acht Kanäle
empfangen und senden
Anwendung B
Anwendung B,
Server
Teaming von acht Ports auf zwei
Intel® PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapternm
8
Anwendung B
Das in Abbildung 5 gezeigte Konzept wird durch verschiedene
Technologien unterstützt, wie IEEE 802.3ad* Link-Aggregation, Intel® Adaptive-Load-Balancing und Cisco* GigabitEtherChannel*. Alle diese Technologien müssen von den
GbE-Adaptern und den Switches unterstützt werden.
Intel® PRO/1000 Server-Adapter unterstützen den
Branchenstandard IEEE 802.3ad für Link-Aggregation.
Der Branchenstandard IEEE ermöglicht den Ausgleich
des Datenverkehrs für parallele Server-Adapter und
Switches, die diesen Standard unterstützen (Abbildung 5).
Ob eine Konsolidierung durchgeführt werden soll und in
welchem Ausmaß, muss anhand des Einzelfalls aus
strategischer Sicht beurteilt werden. Eine Konsolidierung
sollte als gut geplante Migration durchgeführt werden,
die den alltäglichen IT-Infrastrukturbetrieb nicht unterbricht.
Adaptive-Load-Balancing wurde von Intel entwickelt, um die
Netzwerkleistung zu verbessern. Die Technologie steigert die
Serverbandbreite, indem sie den Datenverkehr automatisch
über bis zu acht Server-Adapter verteilt. Da die Verteilung
des Datenverkehrs auf die Adapter automatisch erfolgt, ist
eine weitere Segmentierung oder eine Neukonfiguration des
Netzwerks nicht nötig. Die Adapter nutzen die vorhandene
Internet-Protocol-Adresse (IP-Adresse) gemeinsam, und der
Datenverkehr wird ständig zwischen ihnen ausgeglichen.
Gigabit-EtherChannel* wurde von Cisco entwickelt und wird
von Intel unterstützt. Diese Technologie bietet eine skalierbare
Bandbreite für bis zu acht Adapter im Vollduplexbetrieb.
Sie kann potenziell Bandbreiten von mehr als 8 Gbit/s
ermöglichen.2
3. Physische Konsolidierung (Serverkonsolidierung)
Mehr Flexibilität und Zuverlässigkeit durch Konsolidierung
und Virtualisierung
Mit dem Wachstum eines Unternehmens wächst auch
dessen IT-Infrastruktur, um die steigenden Anforderungen der
Anwender an das Netzwerk zu erfüllen. In der Vergangenheit
wurden Server im Rahmen einer solchen Infrastrukturerweiterung häufig auf eine unkoordinierte Weise hinzugefügt.
Ein Beispiel: Im Textileinzelhandel fügte die Firma Gap Inc.
in der Regel jedes Mal, wenn sie ein neues Projekt begann
oder eine neue Anwendung einführte, einen Server hinzu.
Dieses Verfahren, das man als „Eine-Anwendung-pro-ServerVer-fahren" bezeichnen könnte, führte dazu, dass die
IT-Abteilung der Firma Gap Inc. schließlich etwa 450 Server
verwaltete. Ein solches Wuchern von Servern bedeutet auch,
dass die Serverressourcen nur wenig genutzt werden: Mehr
als 300 dieser Server wurden mit weniger als 10 Prozent ihrer
Kapazität eingesetzt. Außerdem wird die Verwaltung immer
komplexer.
Serverkonsolidierung und -virtualisierung ermöglichten
Gap Inc., ein Drittel ihrer Server auf nur drei Intel® Xeon™
Processors MP basierende 8-Wege-Server zu konsolidieren.
Diese hohe Konsolidierungsrate führte zu wesentlichen
Einsparungen für Ausrüstung und Systemverwaltung und
ermöglichte mittels Virtualisierung eine Konfiguration, die diese
drei Server hoch verfügbar machte. Die Betriebszeit kann jetzt
einen Anteil von mehr als 99,99 Prozent ausmachen.3
Im Allgemeinen durchläuft eine gut durchgeführte
Konsolidierung die folgenden vier Phasen:
1. Zentralisierung
2. Datenkonsolidierung
4. Anwendungskonsolidierung
Während aller vier Phasen spielen Server-Adapter eine
wesentliche Rolle, da die Server-Server- und Server-ClientVerbindungen weiter funktionieren müssen. Multi-Port-Adapter
spielen hier sogar eine noch größere Rolle, da sie hohe PortSteckplatz-Dichten (Anzahl der Ports pro PCI-Steckplatz)
auf konsolidierten Servern ermöglichen.
Die erste Phase der Konsolidierung ist die Zentralisierung,
Zentralisierung ist der Prozess, durch den verstreut installierte
Server an einen zentralen Standort gebracht werden,
um sie effizienter verwalten zu können. Das dreischichtige
Rechenzentrum, das oben beschrieben wurde, und
das in Abbildung 3 auf Seite 6 abgebildet ist, stellt ein
hervorragendes Beispiel für eine Zentralisierung und
die Bedeutung von Server-Adaptern für eine höhere
Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit dar.
Die zweite Phase, die Datenkonsolidierung, beinhaltet
die Migration von Daten auf weniger und zentralisierte
Datenbanken und Speichersysteme. Dies umfasst in der
Regel geclusterte oder konsolidierte Server mit Storage-AreaNetworks (SANs) oder Network-Attached-Storage (NAS).
Abbildung 6 auf Seite 8 zeigt die dritte Phase, die physische
Konsolidierung (oder Serverkonsolidierung). In diesem
Prozess werden parallele Server, die die gleiche Anwendung
ausführen, auf einer einzigen großen Plattform konsolidiert.
Eine richtig durchgeführte Serverkonsolidierung kann die
Verwaltungskosten deutlich reduzieren und die Leistung
steigern. Dies funktioniert besonders gut in einer dreischichtigen Umgebung mit getrennten Webservern,
Anwendungsservern und Datenbankservern, da jede Schicht
physisch konsolidiert und unabhängig skaliert werden kann,
um unterschiedlichen Auslastungen zu entsprechen.4 In so
gut wie allen Fällen erfordern diese Konsolidierungen hoch
zuverlässige Netzwerkanschlüsse mit einer hohen Leistung, um
das gesamte Leistungspotenzial zu realisieren. Das Teaming
von Multi-Port-Adaptern für die durch Link-Aggregation sehr
viel höheren Datenkapazitäten erfüllt diese Ansprüche.
9
Abbildung 7: LAN mit einem 10GbE-Backbone
Abbildung 8: Die Verwendung von 10-Gigabit-Ethernet in erweiterten LAN-Umgebungen
Areal A
Gebäude auf
dem Areal
10 GbE
Rechenzentrum
10 GbE
10 GbE
Gebäude auf
dem Areal
Server-Farm
10 GbE
10GbE in Rechenzentren
von Dienstleistern und in
Unternehmens-LANs
•
•
•
•
10
Switch-zu-Switch
Switch-zu-Server
Rechenzentren
Zwischen Gebäuden
Areal B
Internet Extranet
Gebäude auf
dem Areal
Die Anwendungskonsolidierung, die vierte und komplexeste
Phase, umfasst das Hosting mehrerer Anwendungen,
die unterschiedlichen Zwecken dienen, auf einer einzigen
Plattform. Dies wird durch Virtualisierungssoftware erreicht,
die die Plattform in mehrere virtuelle Systeme unterteilt, die
wiederum gleichzeitig auf einer einzigen Plattform ausgeführt
werden. Die VMware ESX Server* Virtualisierungssoftware
unterstützt beispielsweise bis zu 64 virtuelle Systeme
gleichzeitig, wobei zu jedem gegebenen Zeitpunkt die Hälfte
der verfügbaren Partitionen aktiv ist. Die anderen 32 virtuellen
Systeme sind weiterhin als Fail-Over-Lösung im Falle von
Hardware- oder Software-Problemen eines der aktiven
virtuellen Systeme verfügbar. Die Vorteile der Virtualisierung
umfassen die Optimierung von Auslastungsanforderungen für
eine bessere Systemnutzung. Man erreicht Serverredundanz
ohne Investitionen in weitere Server und eine höhere Flexibilität
bei der Erfüllung wechselnder Anwendungsanforderungen.
Hierzu werden virtuelle Systeme erstellt und können je nach
Bedarf zugewiesen werden.
GbE-Server-Adapter spielen auch bei der Virtualisierung eine
wichtige Rolle. Mit mehr als 32 virtuellen Systemen auf einer
einzigen Hochleistungsplattform muss eine große Zahl von
GbE-Ports verfügbar sein. Multi-Port-GbE-Server-Adapter
von Intel ermöglichen es eine große Zahl von Ports zur
Verfügung zu stellen ohne unnötig PCI* Steckplätze zu
blockieren. Außerdem sorgt die Unterstützung von LinkAggregation und Fault-Tolerance durch Intel® ANS dafür,
dass die nötigen Konnektivitätsressourcen für die höhere
Leistung, Flexibilität und Zuverlässigkeit zur Verfügung stehen.5
10GbE als HochleistungsNetzwerk-Backbone
Einige Anwendungsumgebungen profitieren unter.
Umständen. von den höheren Bandbreiten der 10GbETechnologie. Es handelt sich in der Regel um Anwendungen,
die extrem große Dateien erzeugen und von einer schnellen
Übertragung dieser Dateien zwischen verschiedenen
Workgroups und einer oder mehreren zentralen Datenbanken
abhängig sind. Die Wettersimulation ist ein solches Beispiel.
Die Produktion von Filmen mit animierten Spezialeffekten
oder vollständig animierte Filme sind ein weiteres Beispiel.
Im letzten Beispiel müssen die Workstations der Graphikdesigner schnell auf riesige Animationsdateien parallel
zugreifen können, um Filmszenen zu erstellen, zu bearbeiten
und diese an das Produktions-rechenzentrum zu übertragen.
Ein weiteres Beispiel sind Computer-Aided-DesignWorkgroups (CAD-Workgroups), die sich mit der Erstellung
und der Simulation komplexer interaktiver Prozesse befassen.
Wenn es nur um eine Workgroup oder um zwei kleine
Workgroups geht, die eine extrem hohe Leistung benötigen,
besteht die Möglichkeit, diese Workgroups über ihre eigenen
10GbE-Netzwerksegmente zu verbinden. In vielen Fällen
handelt es sich jedoch um mehrere Workgroups an verteilten
Standorten, wie z. B. die Entwicklung in einem Gebäude und
die Produktion in einem anderen Gebäude. Diese größeren,
weit verzweigten Netzwerke können eine Netzwerkinfrastruktur mit einem 10GbE-Backbone zwischen den
Gebäuden erfordern, gekoppelt mit einer GbE-Verteilung
an die Segmente oder Subnetze innerhalb der Gebäude.
Abbildung 7 auf der vorigen Seite zeigt eine solche
Infrastruktur auf der Basis eines 10GbE-Backbones.
Intel bietet zwei 10GbE-Server-Adapter für Umgebungen
an, die die zusätzliche Bandbreite der 10GbE-Technologie
benötigen. Der Intel® PRO/10GbE SR Server-Adapter bietet
eine kosteneffektive 10-Gigabit-Leistung über Entfernungen
bis 300 Meter über Multi-Modus-Glasfaserleitungen. Damit
ist er ideal als Backbone für LANs innerhalb eines Gebäudes
geeignet. Der Intel® PRO/10GbE LR Server-Adapter verfügt
über eine wesentlich größere Reichweite – bis 10 km über
Single-Modus-Glasfaserleitungen – und ist ideal als Backbone
für erweiterte, gebäudeübergreifende Netzwerke, geeignet,
wie Abbildung 8 auf der vorigen Seite zeigt.6
Schlussfolgerung
Parallele GbE-Server-Adapter ermöglichen eine höhere
Netzwerkkapazität, -leistung und -verfügbarkeit. Mit einem
Durchsatz von bis zu 8 Gbit/s bietet die PCI-X* Spezifizierung
eine verbesserte Netzwerkfunktionalität, wenn an einem PCI-X*
Steckplatz mit 133 MHz ein Multi-Port-Gigabit-Adapter wie
der Intel® PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter installiert wird.
Der Intel® PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter steigert
schnell die Netzwerkkapazität und hält gleichzeitig weitere
Server-Steckplätze verfügbar, die für andere wichtige
I/O-Funktionen benötigt werden könnten.
Die Netzwerksegmentierung stellt Unternehmensanwendungen
eine größere Flexibilität und Verfügbarkeit bereit. Das Teaming
von Intel® PRO/1000 MT multi-port Server-Adaptern mit den
auf dem Motherboard integrieten GbE-Komponenten (LOM),
bieten den Durchsatz, die Zuverlässigkeit und die Leistung,
die ein heutiges Unternehmen benötigt. Dies gilt für einfache
LANs in kleinen Unternehmen bis hin zu mehrschichtigen
Rechenzentren, die Serverkonsolidierung und -virtualisierung
einsetzen.
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Achten Sie bei der Planung von Servern mit mehreren
GbE-Adaptern darauf, dass Sie die folgenden Typen von
Intel® PRO Gigabit-Server-Adaptern spezifizieren:
Achten Sie bei Hochgeschwindigkeits-Backbones, LANs und
erweiterten LAN-Umgebungen darauf, dass Sie die folgenden
Typen von Intel® PRO/10GbE Server-Adaptern spezifizieren:
Intel® PRO Gigabit-Ethernet-Server-Adapter
für Kupferkabelnetzwerke
Intel® PRO 10-Gigabit-Ethernet-Server-Adapter
für Glasfasernetzwerke
• Intel® PRO/1000 MT 4-Port-Server-Adapter
• Intel® PRO/10GbE SR Server-Adapter
• Intel® PRO/1000 MT Dual-Port-Server-Adapter
• Intel® PRO/10GbE LR Server-Adapter
• Intel® PRO/1000 MT Server-Adapter
Intel® PRO Gigabit-Ethernet-Server-Adapter
für Glasfasernetzwerke
• Intel® PRO/1000 MF Dual-Port-Server-Adapter
• Intel® PRO/1000 MF Server-Adapter
• Intel® PRO/1000 MF Server-Adapter LX
• Intel® PRO/1000 XF Server-Adapter
LAN-on-Motherboard-Anschlüsse
• Intel® Dual-Port-Gigabit-Ethernet-Controller 82546EB
• Intel® Gigabit-Ethernet-Controller 82545EM
Weitere Informationen zu Intel® PRO Netzwerkanschlüssen erhalten Sie unter:
www.intel.com/network/connectivity
Weitere Informationen zu Intel® PRO Server-Adaptern mit mehreren
Ports erhalten Sie unter:
www.intel.com/network/connectivity/solutions/gigabit.htm
Weitere Informationen zur Segmentierung von Netzwerken erhalten Sie im Intel® Whitepaper „Using Segmentation to Increase
Network Performance“ („Die Verwendung von Segmentierung zur Steigerung der Netzwerkleistung“) auf
www.intel.com/network/connectivity/resources/doc_library/white_papers/305141.htm.
2
Weitere Informationen zum Adapter-Teaming erhalten Sie im Intel® Whitepaper „Intel® Advanced Network Services Software“
(„Intel® Advanced-Network-Services-Software“) auf www.intel.com/network/connectivity/resources/doc_library/white_papers/254031.pdf.
3
Weitere Informationen zur Serverkonsolidierung und -virtualisierung bei Gap Inc. erhalten Sie im Beitrag „Intel® Solution Services
Bridges the Gap to Server Consolidation“ („Intel® Solution Services unterstützt die Serverkonsolidierung bei Gap Inc.“) aus der
Reihe „Intel Business Center Engagement Synopsis“ auf http://cache-www.intel.com/cd/00/00/14/85/148583_148583.pdf.
4
Weitere Informationen zur Serverkonsolidierung erhalten Sie im Intel® Whitepaper „Strategic Consolidation on Intel® ArchitectureBased Servers“ („Die strategische Konsolidierung auf der Basis von Servern mit Intel® Architektur“) auf
www.intel.com/business/bss/products/server/strategic_consolidation.pdf.
5
Weitere Informationen zu Multi-Port-Server-Adaptern und zu ihrer Bedeutung für die Servervirtualisierung erhalten Sie im Whitepaper
von Intel und VMware Inc. mit dem Titel „Virtual Infrastructure: Multiport NICs Are Critical When Consolidating Servers and Improving
IT Management Through Virtualization“ („Virtuelle Infrastruktur: Multi-Port-NICs spielen eine wichtige Rolle bei der Konsolidierung
von Servern und bei der Optimierung der IT-Verwaltung durch Virtualisierung“) auf www.vmware.com/partners/hw/intel.html.
6
Weitere Informationen zur 10-Gigabit-Ethernet-Technologie erhalten Sie im Intel® Whitepaper „10 Gigabit Ethernet Technology
Overview“ („Übersicht über die 10-Gigabit-Ethernet-Technologie“) auf
www.intel.com/network/connectivity/resources/doc_library/white_papers/pro10gbe_lr_sa_wp.pdf.
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aber nicht begrenzt auf, einer implizierten Garantie der Gebrauchstauglichkeit, der Eignung zu einem bestimmten Zweck, oder
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einer Spezifizierung oder einem Beispiel herleiteten könnte. Intel übernimmt keine Verantwortung für mögliche Fehler in diesem
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