SDN: verhoogde efficiency in netwerkinfrastructuren van datacenters

Software Defined Networking (SDN) is een snelgroeiende sector. Volgens IDC bereikt de SDN-markt in 2018 een omzet van 8 miljard dollar, wat een samengesteld jaarlijks groeipercentage vertegenwoordigt van 89 procent sinds 2014. Met SDN kunnen bedrijfsnetwerken en datacenters goedkoper worden gebouwd en gemakkelijker worden beheerd; het kan de netwerkprestaties en de gebruikerservaring verbeteren. Al met al maakt SDN netwerkinfrastructuren efficiënter en wordt het gebruik van whitespace hierdoor veranderd. Maar hoe kan dit worden bereikt?

SDN, dat is gebaseerd op een model van controller-based netwerken, biedt een compleet end-to-end overzicht van het gehele netwerk. Dit betekent dat alle informatie over netwerkpaden en de capaciteit van apparatuur is opgeslagen in één applicatie en dat de controller paden kan berekenen op basis van zowel bron- als doeladressen, waarbij gebruik wordt gemaakt van verschillende netwerkpaden voor verschillende typen verkeer.

De mogelijkheid om netwerkresources toe te wijzen via software betekent dat een datacenter of communicatieruimte stabieler is. Het neemt meestal enige tijd in beslag om apparatuur op de ene locatie buiten gebruik te stellen en op een andere plek weer in gebruik te nemen. Met SDN verdwijnt dit probleem. Netwerkresources worden razendsnel toegewezen. Dit duurt slechts minuten in plaats van uren.

Zoals u zich kunt voorstellen, biedt dit geweldige mogelijkheden. Naar verwachting zal het bouwen en herconfigureren van netwerken met een hoge capaciteit goedkoper worden dankzij SDN. Aangezien netwerkverbeteringen door de grotere snelheid en efficiency vrijwel meteen kunnen worden doorgevoerd, blijft alles betaalbaar en beschikbaar. En net zo belangrijk: IT-netwerkspecialisten en -beheerders kunnen snel inspelen op bedrijfsbehoeften en snel reageren op veranderende netwerkomstandigheden.

Het is ook voordelig als we kijken naar arbeids- en investeringskosten en als mensen beginnen te investeren in gecentraliseerde architecturen, levert het nog meer voordelen op. Hoewel er wel weer meer kabels moeten worden geïnstalleerd, vergt bekabeling in het grote geheel maar een kleine investering in vergelijking met hard- en software.

Ruimte-indringers

Bij sommige mensen heeft het idee postgevat dat SDN heel complex is, terwijl in feite het tegendeel waar is aangezien het de architectuur loskoppelt van de netwerkfunctionaliteit. Het is de bedoeling om de complexiteit te verminderen en de efficiency te optimaliseren. Een van de belangrijkste manieren om dit te bereiken is via een effectiever gebruik van whitespace.

Met SDN kan het datacenter worden geïmplementeerd en ongewijzigd blijven totdat de apparatuur wordt afgedankt. Apparatuur kan daar worden geplaatst waar dit het beste uitkomt met het oog op voeding en koeling, en software zorgt voor de functionaliteit ongeacht de locatie.

Laten we eens aannemen dat we datacenter indelen met behulp van CFD-modellering (Computational Fluid Dynamics) en apparatuur plaatsen op basis van de beschikbare ruimte, waarbij voedings- en koelingsbehoeften in balans worden gebracht om tot een optimale efficiency te komen. Dit is volstrekt anders dan de manier waarop de meeste datacenters tegenwoordig worden gebouwd en gevuld. In feite worden datacenters meestal ontworpen op precies de tegenovergestelde manier. Rijen zijn toegewezen aan functies en/of afdelingen en er worden vaak groepen blade servers geïnstalleerd die extra koeling nodig hebben. In veel gevallen zou de aanvullende koeling niet nodig zijn als de belasting over de vloer zou kunnen worden verspreid.

Samenwerken

Eén probleem met de traditionele configuratie is dat afdelingssilo's de samenwerking tussen afdelingen niet bepaald stimuleren. Bijvoorbeeld als er een nieuw apparaat wordt geïnstalleerd en de facilitaire dienst als laatste hierover wordt geïnformeerd of als serverteams bladeservers met een switch weigeren omdat ze geen box kunnen of willen delen met het netwerkteam. SDN kan echter een doorbraak betekenen voor de facilitaire dienst, netwerk- en serverteams.

Stel dat Bedrijf X een server van de financiële afdeling buiten gebruik stelt. Deze server kan op dezelfde plek blijven staan en aan de afdeling Personeelszaken worden toegewezen zonder andere wijzigingsopdrachten dan een helpticket voor de software. Het is niet nodig om in DCIM (Data Centre Infrasture Management) 'what if'-scenario's uit te werken, aangezien de locatie en vloer in evenwicht is ontworpen en de inhoud van de whitespace vanuit fysiek oogpunt ongewijzigd blijft.

De switch maken

Het gebruik van SDN betekent dat een verandering in wiens switches worden gebruikt, zeer wel mogelijk is. We kunnen ieder geval stellen dat, terwijl deze technologieën zich nog verder ontwikkelen, sommige fabrikanten al veel verder zijn dan andere.

Een beperkende factor bij ToR-implementaties (Top of Rack), waarbij de switch zich bevindt in één cabinet dat door deze switch wordt bediend, is het aantal hops tussen edge, aggregate en core die pakketten dienen te maken op hun tocht van de ene server naar de volgende. Met SDN kunnen meer gecentraliseerde switches worden toegepast en worden de verkeersroutes geregeld door software.

Het gebruik van 10GBASE-T-switching in zones kan, anders dan bij ToR-switching, ook leiden tot flinke besparingen, doordat datacentervoeding en lopende onderhoudskosten bijna worden gehalveerd. Tel dit op bij de investeringsbesparingen omdat er minder apparatuur en point-to-point kabelsystemen hoeven te worden aangeschaft en de voordelen zijn onmiskenbaar.

In studies van 10 jaar geleden was vijf procent van de totale energierekening van het datacenter toe te schrijven aan de switchingarchitectuur, terwijl dit tegenwoordig 10 procent is volgens de meeste studies. Als dit percentage weer wat wordt verlaagd, brengt dit ook onmiskenbare financiële voordelen met zich mee: in een onderzoek naar een datacenter met 144 cabinets dat ik onlangs heb uitgevoerd, werden de jaarlijkse energiekosten teruggebracht van 101.419,78 dollar naar 57.017,09 dollar. Ook werd het aantal niet-gebruikte poorten verminderd van 5184 naar 576.

Probleem met normen

SDN is nog niet volledig geaccepteerd en de normen zijn momenteel nog niet helemaal uitgewerkt. De ETSI (European Telecommunications Standards Institute) en andere branchegroepen, zoals de ONF (Open Network Foundation), zijn echter bezig om netwerkfuncties uit de netwerkapparatuur te halen. Dit geldt voor diverse netwerkfuncties zoals firewalls, load balancers, NAT (Network Address Translation) en andere complexere functies.

De IETF (Internet Engineering Task Force) heeft ook een nieuw project, NSC (Network Service Chaining) genaamd, dat kan uitgroeien tot een officiële werkgroep. Dit komt boven op het werk dat is gedaan door de NFV-groep (Network Functions Virtualization). Het werk van de IETF sluit aan op de OpenDaylight-controller, die al werkt met een andere nieuwe norm, Routing System (I2RS) genaamd, die netwerkbrede meerlaagse topologieën voor zowel virtuele als reële elementen wil standaardiseren. Verder moet deze norm de RIB-programmering (Routing Information Base) standaardiseren.

Hoewel OpenFlow al bestaat, is het probleem dat niet alle fabrikanten deze norm hebben overgenomen. I2RS kan met OpenFlow samenwerken om communicatie van routeringsfuncties tussen ongelijksoortige platforms toe te staan. Vanuit WAN-oogpunt werd NFV gepubliceerd op het SDN & OpenFlow World Congress en bij de initiatiefnemers zitten organisaties als ATT, BT en NTT.

Met betrekking tot SDN zijn de grote onbeantwoorde vragen die resten: hoe zullen de normen en functies onderling functioneren tussen de verschillende fabrikanten en wie gaat de protocolstrijd winnen?

Blik op de toekomst

De toekomst ziet er voor SDN bijzonder veelbelovend uit. Aan het eind van het afgelopen jaar heeft Brocade een enquête gehouden onder 230 distributeurs, resellers en klanten uit heel EMEA, waaruit bleek dat 54 procent van mening was dat SDN en NVF de komende jaren een steeds belangrijker rol zullen gaan spelen.

Upstreamnormen zullen zich beslist blijven ontwikkelen, waardoor de acceptatie zal toenemen, en denktanks stimueleren bedrijven om hun favoriete netwerkleverancier te beoordelen in het licht van productrijpheid. Dit is een uitstekend moment om te beginnen met het evalueren van apparatuur die de komende jaren het einde van zijn levensduur zal bereiken, zoals sommige SDN-fabrikanten al hebben getest en bewezen. Eén ding is zeker: bedrijven die opereren in een open systeemomgeving zullen een enorm voordeel hebben ten opzichte van bedrijven die met bedrijfsgebonden oplossingen werken.

Carrie Higbie is Global Director of Data Center Solutions and Services bij Siemon