Seit der Entstehung des Computings haben sich Netzwerke parallel zur Rechenarchitektur weiterentwickelt. Von Mainframes über Client-Server bis hin zum Computing in Zweigstellen mussten Netzwerke Schritt halten und eigene Entwicklungsprozesse durchlaufen. Heute ist Computing stark verteilt, und das treibt einen weiteren grundlegenden Wandel voran: Damit Netzwerke effektiv bleiben, müssen sie nun ebenfalls verteilt sein.
Verteilte Clouds erfordern verteilte Netzwerke
In den vergangenen zehn Jahren waren zentralisierte Clouds der Standard, die als öffentliche oder private Cloud bereitgestellt wurden. Innovationen am Netzwerkrand haben zur Entstehung des verteilten Cloud-Computings geführt, bei dem sich eine Computing-Fabric über öffentliche, private und Edge-Standorte erstreckt. Dadurch können Unternehmen Daten und Workloads näher an den Nutzer verlagern und so die Erfahrungen von Kunden und Mitarbeitern verbessern.
Nachdem das Computing in der Cloud einen evolutionären Schritt gemacht hat, geht die Netzwerkinfrastruktur aktiv zu einem verteilten Modell über, das sie hochgradig agil macht und mit der Geschwindigkeit der Cloud mithalten lässt. Außerdem müssen moderne Sicherheitstechniken wie Zero Trust auf ein netzwerkzentriertes Modell umgestellt werden, um verteilte Daten, Workloads und Computing-Ressourcen zu schützen.
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Pluribus erweitert seine Fabric auf NVIDIA-DPUs
Trotz der Weiterentwicklung der Netzwerke stehen Unternehmen heute weiterhin vor zahlreichen Netzwerkproblemen im Zusammenhang mit fragmentierten Netzwerken, proprietären Lösungen und hohen Betriebskosten. Pluribus Networks ist überzeugt, eine Lösung für diese Herausforderungen gefunden zu haben, und hat eine Lösung für verteilte Clouds entwickelt. Der Anbieter hat seine Switch-Fabric kürzlich auf NVIDIAs BlueField-Datenverarbeitungseinheiten (DPUs) erweitert, um die Auslastung zentraler Verarbeitungseinheiten (CPUs) in der gesamten verteilten Infrastruktur zu reduzieren.
Etwa 25 Prozent der Workloads werden laut den Daten im öffentlichen Cloud bis 2023 in der Pluribus’ 2021 State of Data Center Networking-Bericht liegen, während die Mehrheit (75 Prozent) der Workloads in privaten Umgebungen (außerhalb von Hyperscale-Umgebungen) verbleiben wird. Der Bericht ergab, dass die beiden größten Herausforderungen beim Cloud-Networking in der Komplexität der Netzwerkarchitektur und der Komplexität des Netzwerkbetriebs liegen – beides ist auf fragmentierte, unvollständige Lösungen zurückzuführen.
NVIDIA und Pluribus teilen eine gemeinsame Vision
Pluribus arbeitet seit einem Jahr mit NVIDIA daran, seine Vision eines „Unified Cloud Networking“ umzusetzen. Ziel ist es, einheitliches, vereinfachtes und sicheres Networking über verteilte Clouds hinweg bereitzustellen. Die Grundlage bildet Pluribus’ Unified Cloud Fabric, die nächste Phase der Adaptive Cloud Fabric des Unternehmens. Sie bietet einheitliches Underlay- und Overlay-Networking mit integrierter Transparenz und softwaredefiniertem Networking (SDN) mit Automatisierung.
Unified Cloud Fabric basiert auf Netvisor ONE, dem Linux-basierten Netzwerkbetriebssystem von Pluribus. Pluribus hat Netvisor ONE auf BlueField portiert und stellt damit ein gemeinsames Betriebssystem für Switches und DPUs bereit. Dadurch werden Speicher-, Netzwerk-, Sicherheits- und Management-Workloads von herkömmlichen Servern ausgelagert.
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DPUs entlasten Server
„Die DPU ist wie ein Mini-Server und -Switch“, erklärte Mike Capuano, CMO von Pluribus, in einem Interview gegenüber ZK Research.
„Sie erledigt dieselben Aufgaben, die schon immer auf einem Top-of-Rack-Switch ausgeführt wurden, jetzt jedoch in einem kompakten Formfaktor, der im Server sitzt, und mit noch mehr Rechenleistung und Hardwarebeschleunigung zur Auslagerung von Netzwerk- und Sicherheitsfunktionen, als man sie in den meisten Switches findet. In diesem kleinen Paket steckt jetzt unglaublich viel Leistung. Dadurch können wir all diese anspruchsvollen Aufgaben auf viel stärker verteilte Weise erledigen.“
Ein gemeinsames Betriebssystem für Switches und DPUs ermöglicht eine zentrale Verwaltung von jedem Knoten im Netzwerk aus. Wenn ein Unternehmen beispielsweise einen neuen Dienst wie ein virtuelles lokales Netzwerk (VLAN) bereitstellen möchte, kann es dies von jedem beliebigen Punkt im Switch aus tun. Der Dienst wird im gesamten Netzwerk propagiert und bleibt unabhängig von der Verwaltung auf dem Server.
Wenn das Networking in der DPU im Server aktiviert ist, wird außer der in jedem Server betriebenen DPU kein Switch und keine weitere Netzwerkhardware benötigt. Die DPU kann in jeder Umgebung eingesetzt werden, in der ein Unternehmen einen Server bereitstellt. Verfügt ein Unternehmen also über Hunderte bereitgestellte DPUs, kann es die Bereitstellungszeit für Dienste reduzieren, statt jeden einzelnen Kasten manuell zu konfigurieren.
Mit diesem Ansatz will Pluribus die Netzwerkfunktionen auf DPUs in Servern verlagern, um eine echte Zero-Trust-Umgebung zu schaffen, in der die Segmentierung auf Ebene der einzelnen Anwendung erfolgt, ohne Leistung und Nutzererfahrung zu beeinträchtigen. Bestehende virtuelle Firewalls, die den Schutz näher an die Apps bringen, sind sowohl kostspielig als auch eine Belastung für die CPU-Leistung. Der DPU-Ansatz ist eine bessere Möglichkeit, verteilte Sicherheit und verteiltes Networking zu ermöglichen, sagte Capuano.
„Es gibt zahlreiche Lösungen zum Schutz vor Hackern, die in die Perimetersicherheit eindringen können. Derzeit gibt es appliance-basierte Modelle und reine Softwaremodelle, die beide mit Kompromissen verbunden sind. Wir glauben, dass wir das besser machen können“, fügte Capuano hinzu.
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DPUs ermöglichen eine effizientere Kostenstruktur
Unternehmen, die ein DPU-Modell eingeführt haben, können Softwarelizenzen und die Kosten für die zunehmende Verbreitung von Hardware-Appliances vermeiden, da die Funktionen von der CPU ausgelagert werden. Branchenführer wie NVIDIA und Amazon schätzen, dass DPUs die Auslastung von CPUs um 25 bis 30 Prozent reduzieren. Außerdem sorgen sie für ein konsistentes Networking für jeden Workload und jede Virtualisierungsumgebung.
Allerdings werden die meisten Unternehmen in den nächsten Jahren – oder vielleicht auch nie – nicht überall DPUs einsetzen. Hier kommt Pluribus’ Konzept des einheitlichen Networkings ins Spiel: Es stellt mithilfe von DPUs eine gemeinsame Netzwerk-Fabric und ein gemeinsames Betriebsmodell für Switches und Server bereit.
Laut Capuano haben sich bereits mehrere Kunden zur Nutzung der Lösung verpflichtet. In einem Anwendungsfall hat ein Anbieter integrierter Lösungen für Telekommunikationsunternehmen einen eigenen virtualisierten Anwendungs-Stack entwickelt, um Daten aus Satelliten-Bodenstationen zu übertragen. Der Anbieter kann die virtualisierten softwarebasierten Netzwerkfunktionen für eine bessere Leistung auf DPUs auslagern.
Pluribus startet Ende April erste Praxistests seines Unified Cloud Networkings. Ziel ist es, fragmentierte Umgebungen zu bewältigen, indem das Networking über mehrere Dimensionen hinweg (Switches und Server) vereinheitlicht wird und gleichzeitig verteilte Sicherheit und Transparenz bereitgestellt werden.
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