Ziel eines idealen Netzwerks ist es, für alle Applikationen den optimalen Datenfluss bereitzustellen. Die Übertragung ist im siebenschichtigen OSI-Modell geregelt, aufsteigend von den System-nahen Layern 1 bis 3 zu den Kommunikations-nahen Layern 4 bis 7. Switches werden entsprechend der OSI-Schicht bezeichnet, die sie für ihre Entscheidung auswerten können.
Bereits Layer 3–Switches sind in der Lage, dem Datenfluss zwischen zwei bestimmten IP-Adressen eine Priorität zuzuweisen. Da aber in der Regel auf einem Server mehrere Applikationen laufen, ist dieser Mechanismus nicht sehr wirkungsvoll.
Videokonferenzen, Audio in Echtzeit oder VoIP verlangen geringe und vor allem konstante Verzögerungszeiten für eine ganz bestimmte Anwendung. Layer 4-Switching erlaubt, anhand der Portnummer Applikationen und damit die entsprechenden Daten zu identifizieren.
Switching-Entscheide nach den Kriterien der Layer 3 und 4 sind heute Stand der Technik. In Filtern lassen sich mehrere Kriterien zur Klassifizierung des Datenverkehrs zusammenfassen. Auf diese Weise können Service Level Agreements definiert werden, welche die Übertragung von Voice, Video und Daten in einem Netzwerk überhaupt erst möglich machen.
Layer 4 bis 7-Switches
Doch da taucht auch schon der nächste Flaschenhals auf. In einem Datacenter bearbeiten die Server mittlerweile täglich Millionen von Anfragen. Um Überlastungen entgegen zu wirken, werden diese von sogenannten Server Load Balancern (SLB) auf die verschiedenen Server verteilt. Diese Entscheidungen werden aufgrund der Informationen der höheren OSI-Layer getroffen. Je höher der von einem Switch unterstützte Layer jedoch ist, desto mehr Rechenkapazität wird für das Analysieren der Datenpakete benötigt.
Für SLB-Aufgaben werden heute vorwiegend Softwarelösungen eingesetzt, die auf eine Universal-CPU und allenfalls zusätzliche Prozessor-Unterstützung ab Layer 4 zurückgreifen. Um die notwendige Performance zu erreichen, muss jeder Servergruppe ein eigener Balancer zugeordnet werden. Bei grossen Server-Farmen führt dies zu reichlich komplexen Strukturen.
Gigabit-Performance dank Application Switching
Mit dem sogenannten «Application Switching» beginnt nun eine neue Ära. Die Entwicklung ist logisch: Anfang der neunziger Jahre wurden die langsamen Bridges durch schnelle Layer-2-Switches mit eigenem Prozessor ersetzt. Ende des letzten Jahrhunderts kamen anstelle von CPU-basierenden Routern die mit Wirespeed arbeitenden Layer-3-Switches.
Application Switches folgen der gleichen Entwicklung und fassen die Layer 4-7-Funktionalität in eine integrierte Schaltung. Damit stehen die gleichen Möglichkeiten wie mit herkömmlichen Systemen zur Verfügung, aber um Grössenordnungen schneller.
Extreme Networks hat kürzlich den ersten auf einem speziellen Chip-Satz basierenden Application Switch vorgestellt, den «Summit Px1». Er kann irgendwo im Netzwerk platziert werden und unterstützt bis zu 64’000 Server sowie mehr als zwei Millionen Layer-7-Verbindungen mit Gigabit-Performance. Mehr als eine Million definierter Regeln haben, wie der Hersteller versichert, keinen Einfluss auf die Leistung.
Bald schon Layer-7-Backbone-Strukturen
Interessant ist dabei festzustellen, dass der Übergang von Soft- zu Hardware-Switching-Lösungen bisher immer zu Veränderungen des Netzwerkdesigns geführt hat. Dies dürfte auch für die Application Switches zutreffen. So soll der Px1 demnächst sowohl das Diffserv- wie das IEEE802.1-Priorisierungs-Bit auf Level 2 setzen können. Dies können andere Switches auswerten und entsprechend Bandbreite reservieren. So würde es möglich, über das gesamte Netzwerk Bandbreite anhand von Layer-7-Informationen zu reservieren und Layer-7-Backbone-Strukturen rücken damit in greifbare Nähe. (fis)
