Software Defined Data Center (SDDC): Das virtuelle Rechenzentrum

Dank virtualisierter Rechen- und Speicherleistung und des Software Defined Networking ist es mittlerweile sogar möglich, vollständige Rechenzentrumstrukturen zu mieten: Dabei stellen die Anbieter nicht mehr nur Storage und Server-Leistung, sondern auch Netzwerkkomponenten wie Switches, Load Balancer oder Firewalls als virtuelle Ressourcen bereit, die sich bequem per Software steuern lassen. Da verwundert es kaum, dass nicht nur Provider, sondern auch immer mehr Experten in einem solchen Software Defined Data Center (SDDC) das Rechenzentrumsmodell der Zukunft sehen. Warum das so ist und wie so ein softwaregesteuertes Netzwerk überhaupt funktioniert, erfahren Sie in den folgenden Abschnitten.

Die softwaredefinierte Virtualisierung und Bereitstellung von Rechenpower (Software Defined Computing) und Speicherplatz (Software Defined Storage) haben sich längst im Portfolio von Cloud-Providern etabliert. Seit einiger Zeit ist das zukunftsgerichtete IaaS-Modell, bei dem eine übergeordnete Software als zentrale Steuereinheit fungiert, außerdem auch bei der Verwaltung von Netzwerkstrukturen (Software Defined Networking) im Einsatz.

Ein Software Defined Data Center (kurz SDDC) kombiniert die drei genannten anwendungsgesteuerten Infrastruktur-Services, sodass sich Nutzer ihr eigenes, maßgeschneidertes Rechenzentrum zusammenstellen können. Mithilfe der passenden Software lassen sich die typischen Komponenten wie Router, Switches, Server, Load Balancer oder Firewalls  individuell buchen und im virtuellen Netzwerk organisieren, ohne dass man hierfür eigene Hardware anschaffen muss. Diese stellt der IaaS-Provider zur Verfügung, weshalb er auch die Verantwortung für die Wartung und Sicherheit der Geräte trägt. Werden bestimmte Komponenten nicht mehr benötigt, können sie jederzeit aus dem SDDC entfernt werden. Ebenso kann man ein Software Defined Data Center um weitere Hardware ergänzen, wenn größere Strukturen gefragt sind.

Wie bei jeglichen softwaredefinierten IT-Ressourcen spielt auch bei SDDCs die Trennung von Kontroll- und Datenebene eine wichtige Rolle: Sämtliche Steuerfunktionen werden im Vorhinein aus der eingebundenen Hardware abstrahiert und in eine übergeordnete Software implementiert, die dann als Steuerzentrale (auch „Control Plane“) des virtuellen Rechenzentrums fungiert. Sie übernimmt sämtliche Aufgaben, die über die einfache Datenverarbeitung auf der Datenebene („Data Plane“) hinausgehen – bestimmt also beispielsweise, wo eine Anwendung bzw. ein bestimmter Prozess ausgeführt wird, welchen Weg ein Datenpaket nehmen soll oder wo genau Dateien zu speichern sind.

Die Kommunikation mit den verschiedenen Geräten funktioniert dabei über standardisierte Protokolle wie OpenFlow, BGP (Border Gateway Protocol) oder NETCONF. Diese ermöglichen der Control Plane die einheitliche Steuerung und Funktionserweiterung der Hardwarekomponenten, ohne dass es eine Rolle spielt, von welchem Hersteller diese stammen. Zudem ist es nicht erforderlich, Änderungen auf jedem einzelnen Gerät umzusetzen, da sich die entsprechenden Informationen ebenfalls zentral – mit wenigen Klicks oder sogar automatisiert – über die Steuersoftware des Software Defined Data Centers weitergeben lassen.

Software Defined Data Center reizen die Virtualisierungstechnologie voll aus, was die Administration zu einer wahren Mammutaufgabe macht. Die virtuellen Komponenten und die zugrundeliegende Hardware müssen zu einer Einheit geformt werden, die dennoch leicht zu überblicken und zu managen ist. Insbesondere die fließenden Grenzen zwischen realem und virtuellem Rechenzentrum stellen Betreiber aber auch vor große Herausforderungen: So gilt es beispielsweise, die vermittelnden Tools zwischen virtueller und physikalischer Umgebung perfekt aufeinander abzustimmen. Andernfalls kann es dazu kommen, dass ein Fehler für eine virtuelle Komponente gemeldet wird, obwohl dieser seinen Ursprung auf der physikalischen Ebene hat.

Auch die Kombination der verschiedenen Software Defined Services (Computing, Storage, Networking) ist schwieriger, als es den Anschein macht: Die einzelnen softwaredefinierten IaaS-Angebote sind unterschiedlich ausgereift und haben darüber hinaus verschiedene Protokolle und Schnittstellen etabliert, die es ebenfalls im SDDC zusammenzuführen gilt. Das äußert sich auch bei der Hardware, die einerseits einfach zu virtualisieren sein muss und andererseits das Zusammenspiel verschiedener virtueller Server-, Speicher- und Netzwerkkomponenten über die eigene Hardwaregrenze hinaus unterstützen soll. Nur auf diese Weise kann das Software Defined Data Center am Ende die mandantenfähige Nutzung der Infrastruktur gewährleisten.

Das Ziel von softwaredefinierten Diensten ist ein Höchstmaß an Flexibilität, Automatisierung und Effizienz. Um dieses Ziel zu erreichen, muss die Hardwareabhängigkeit überwunden und ein maximaler Virtualisierungsgrad erreicht werden. Das Resultat sind IT-Infrastrukturen ohne die physikalischen Einschränkungen herkömmlicher Umgebungen, die sich flexibel an die jeweiligen Anforderungen der Nutzer anpassen und entsprechend skalieren lassen. Nach virtualisierten Massenspeicher-, Server- und Netzwerklösungen wird dieser Ansatz nun in Form des Software Defined Data Centers auf ein komplettes, virtuelles Rechenzentrum ausgeweitet, das diverse Vorteile gegenüber dem traditionellen Rechenzentrum mit dedizierter, fest zugeordneter Hardware aufweist:

• Vereinfachtes Hardwaremanagement: SDDC ersetzen isolierte Hardwaretechnologien und ermöglichen eine zentrale Verwaltung aller eingebundenen Komponenten. Das erleichtert Providern den Aufbau und die Bereitstellung der Ressourcen und Kunden die Steuerung und Überwachung derselben. Unternehmen profitieren außerdem davon, dass die Anschaffung eigener Hardware gänzlich wegfällt.
• Geringere Kosten: Software Defined Data Center sind gleich aus zweierlei Gründen kostensparender als traditionelle Rechenzentren. Zum einen ist ein Großteil der Hardware aufgrund der fehlenden Steuerlogik günstiger, zum anderen hilft die einfache Skalierbarkeit Kunden dabei, die Kosten so gering wie möglich zu halten.
• Hohe Planungssicherheit: Durch den Aufbau bzw. die Nutzung eines softwaredefinierten Rechenzentrums ist man bestens für künftige, technologische Entwicklungen gerüstet. Im Vergleich zum klassischen Rechenzentrum lassen sich neue Funktionen wesentlich einfacher integrieren. Die gute Skalierbarkeit erlaubt es außerdem, jederzeit ausgewählte Ressourcen aufzustocken bzw. zurückzuschrauben.
• Hohe Ausfallsicherheit: SDDC-Lösungen sind sehr ausfallsicher, da die softwarebasierte Architektur Hardwareausfälle problemlos kompensiert. Hierfür werden die entsprechenden Workloads innerhalb kürzester Zeit auf andere Komponenten verlagert, ohne dass ein manueller Zugriff auf die ausgefallenen Geräte erforderlich ist.
• Erhöhte Sicherheit: Im Gegensatz zur traditionellen Infrastruktur von Rechenzentren ermöglicht das SDDC-Modell, alle sicherheitsrelevanten Informationen an die virtuellen Maschinen selbst zu binden. Sicherheitsmängel, beispielsweise aufgrund unzureichender Konfigurationen, sind daher so gut wie auszuschließen.
• Weniger Know-how benötigt: Standardisierungen, offene Protokolle und herstellerunabhängige Programmierung bedeuten nicht nur mehr Flexibilität, sondern auch weniger Abhängigkeit von Spezialwissen. Die Nutzung eines Software Defined Data Centers macht daher eine Vielzahl von zusätzlichen Schulungen sowie geschultes Fachpersonal verzichtbar.

Softwaredefinierte Dienste wie ein Software Defined Data Center gewinnen dank ihrer großen Vorteile gegenüber traditionellen Infrastrukturmodellen immer mehr an Bedeutung. Ein komplettes Rechenzentrum zu mieten, steht jedoch nur in den wenigsten Unternehmen auf der Tagesordnung. Das SDDC-Angebot der IaaS-Provider richtet sich aus diesem Grund bis dato überwiegend an Enterprise-Kunden, die ihre eigenen Strukturen entweder durch virtuelle Rechenzentrumsstrukturen ergänzen (Hybrid-Lösung) oder Schritt für Schritt ersetzen möchten. Langfristig zahlt sich der Einsatz der softwaregesteuerten Speicher-, Rechenpower- und Netzwerkkomponenten dabei insbesondere dann aus, wenn folgende Szenarien angestrebt werden:

• Optimierung des eigenen Rechenzentrums: Wer bereits über ein eigenes Rechenzentrum verfügt, geht mit einem SDDC den nächsten logischen Schritt – insbesondere, wenn Software Defined Storage und Software Defined Server bereits in den aktuellen Strukturen eine Rolle spielen.
• Dynamische Verbindungen: Ein Software Defined Data Center eignet sich perfekt dafür, dynamische Verbindungen mit individueller Bandbreitenzuweisung und garantierter Quality of Service (QoS) zwischen unterschiedlichen Standorten einzurichten. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise verschiedene Unternehmensstandorte (intern oder Partner) oder genutzte Rechenzentren leistungsstark verbinden.
• Optimale Netzwerkzugriffskontrolle: Im SDDC lassen sich zentral und bequem Berechtigungen für alle Benutzer und Geräte definieren, die auf ein integriertes Netzwerk zugreifen – einschließlich Zugangskontrollbeschränkungen, Einbeziehung von Dienstketten und angemessener Quality of Service.
• Automatisierung von IT-Prozessen: Virtuelle Rechenzentren vereinfachen die Arbeit der Administratoren erheblich – insbesondere durch den hohen Grad an Automatisierung von Prozessen, die für gewöhnlich manuell erledigt werden. Der softwaredefinierte Ansatz hilft somit entscheidend dabei, vorhandenes IT-Personal zu entlasten.
• Zusammenführung von klassischen Cloud-Services: Klassische Cloud-Dienste verfolgen prinzipiell den gleichen Ansatz, der auch softwarebasierten Diensten zugrunde liegt, indem sie Virtualisierung und Richtlinien in den Vordergrund stellen. Die Zusammenführung der Services verschiedener Anbieter ist häufig dennoch eine große Herausforderung, die sich mit einem Software Defined Data Center jedoch meistern lässt.

Software Defined Data Center vereinen alle relevanten IaaS-Angebote wie Storage, Rechenpower und Netzwerke in virtuellen Strukturen, die ein traditionelles Rechenzentrum eins zu eins ersetzen und über eine zentrale Softwarelösung steuerbar sind. Typische Probleme wie Komplikationen bei der Zusammenführung oder Funktionserweiterung von Geräten verschiedener Hersteller oder bei der Aufstockung bzw. beim Zurückfahren von Ressourcen gehören im vollständig virtuellen Rechenzentrum der Vergangenheit an. Wird die relevante Hardware noch besser für den Einsatz im SDDC gerüstet, kommen Enterprise-Unternehmen künftig vermutlich kaum an dieser flexiblen und hochgradig skalierbaren Technologie vorbei.