25 vs. 100GbE: Bandbreite im Rechenzentrum dimensionieren

Bandbreite ist eine jener Entscheidungen, die technisch wirken, in Wahrheit aber finanziell sind. Wählt man zu langsame Uplinks, drosselt die Fabric genau die Workloads, für die sie existiert; wählt man zu schnelle, hat man Kapital für Kapazität ausgegeben, die jahrelang brachliegt. Irgendwo zwischen diesen beiden Fehlern liegt die richtige Antwort für Ihre Umgebung — und sie zu finden, heißt weniger, der größten Zahl im Datenblatt nachzujagen, als die Geschwindigkeiten an das tatsächliche Verkehrsverhalten anzupassen.

Die praktische Auswahl für Rechenzentrums-Ethernet umfasst heute 25, 40 und 100 Gigabit, während 10GbE auf älterer Hardware weiterlebt und 200/400GbE am oberen Ende warten. Dieser Leitfaden erklärt, wo jede Geschwindigkeit hingehört, wie man Serveranbindungen von Fabric-Uplinks unterscheidet und wie man Bandbreite dimensioniert, ohne über- oder unterzuversorgen.

Die Geschwindigkeiten und wie sie zusammenhängen

Es hilft zu verstehen, dass diese Geschwindigkeiten nicht willkürlich sind — sie entstehen aus gemeinsamen elektrischen Lanes. Eine einzelne moderne Lane läuft mit etwa 25 Gbit/s. Von da an ist die Rechnung intuitiv: 25GbE ist eine Lane, 100GbE sind vier solcher Lanes gebündelt, und 40GbE ist eine ältere Generation aus vier 10G-Lanes. Dieser Lane-Zusammenhang ist der Grund, warum sich 100GbE mit einem einzigen Kabel und passenden Optiken in vier unabhängige 25GbE-Verbindungen aufteilen (Breakout) lässt — ein Detail, das sich in einem Leaf-Spine-Design als enorm nützlich erweist.

Auch die Generationenfrage zählt. 40GbE war das Arbeitspferd des Rechenzentrums im vergangenen Jahrzehnt, ist aber größtenteils überholt. Für die meisten Neubauten ist die sinnvolle Kombination 25GbE zu den Servern und 100GbE zwischen den Switches, weil sie dieselbe Lane-Technik und dasselbe Optik-Ökosystem teilen, was Kosten und Komplexität niedrig hält. 40GbE ist heute meist etwas, das man erbt, nicht etwas, das man wählt.

Serveranbindungen: warum 25GbE zum Standard wurde

Jahrelang war 10GbE die Standardanbindung für Server. Überholt wurde sie nicht, weil 10G absolut gesehen langsam wäre, sondern weil 25GbE zu ähnlichen Kosten pro Port ankam und auf derselben einzelnen Lane das 2,5-Fache an Durchsatz lieferte. Damit wirkte 10G fast über Nacht teuer pro Gigabit. Für einen typischen Virtualisierungshost mit Dutzenden VMs deckt 25GbE — meist zwei Leitungen für Redundanz gebündelt, also 50G nutzbare Bandbreite — Produktionsverkehr, Live-Migration und Storage-Zugriff bequem ab.

Es gibt Workloads, die am Rand mehr verlangen. Ein dichter GPU-Server, der KI-Trainingsdaten verarbeitet, ein Knoten in einem reinen NVMe-Storage-Cluster oder ein Hypervisor mit ungewöhnlich netzhungrigen Mandanten kann 100GbE direkt zum Server rechtfertigen. Der ehrliche Test ist die Auslastung: Laufen Ihre 25G-Leitungen im Normalbetrieb regelmäßig heiß — nicht nur in synthetischen Benchmarks —, ist es Zeit, über 100G-NICs nachzudenken. Tun sie das nicht, kauft 100G am Rand nur Reserve, die Sie nicht nutzen.

Fabric-Uplinks: wo 100GbE seinen Platz verdient

Bei den Verbindungen zwischen den Switches ändert sich die Rechnung völlig. Ein einzelner Leaf-Switch bündelt vielleicht vierzig oder mehr Server, die jeweils 25 Gigabit schieben. Selbst wenn man berücksichtigt, dass selten alle gleichzeitig senden, braucht der Leaf fette Uplinks zur Spine-Schicht, um nicht selbst zum Engpass zu werden. Genau hierhin gehört 100GbE: als spine-seitiges Rückgrat, das den gebündelten Ost-West-Verkehr eines ganzen Racks trägt.

Überbuchung: die Zahl, auf die es wirklich ankommt

Das zentrale Konzept ist die Überbuchung (Oversubscription) — das Verhältnis der zu den Servern gerichteten Bandbreite zur spine-gerichteten Bandbreite. Angenommen, ein Leaf hat 48 Ports mit 25GbE zu Servern (1.200 Gbit/s Access-Kapazität) und sechs 100GbE-Uplinks zum Spine (600 Gbit/s). Das ist ein Überbuchungsverhältnis von 2:1. Für allgemeine Virtualisierung sind Verhältnisse um 3:1 verbreitet und völlig akzeptabel, weil nicht jeder Server gleichzeitig burstet. Für latenzempfindliche oder storage-lastige Fabrics geht man Richtung 1:1 und nimmt höhere Kosten für garantiert blockierungsfreien Durchsatz in Kauf. Das richtige Verhältnis für den eigenen Workload-Mix zu wählen, ist die wichtigste Dimensionierungsentscheidung überhaupt — weit folgenreicher als die reine Portgeschwindigkeit.

In Kosten pro Gigabit denken

Der reine Portpreis führt in die Irre; die Kennzahl, die Entscheidungen leiten sollte, sind die Kosten pro nutzbarem Gigabit — und sie muss enthalten, was man gern vergisst. Optiken und Transceiver kosten oft so viel wie die Switch-Ports selbst oder mehr und unterscheiden sich stark nach Geschwindigkeit und Reichweite. Verkabelung zählt: Kurze Wege im Rack können günstiges Direct-Attach-Kupfer nutzen, längere oder rackübergreifende Wege brauchen Glasfaser und teurere Optiken. Strom und Kühlung skalieren mit Portgeschwindigkeit und Dichte. Und es gibt die Kosten des Fehlers in die andere Richtung — die Störung und Ausfallzeit eines Komplettumbaus, wenn man unterdimensioniert hat und die Fabric ein Jahr zu früh herausreißen muss.

Rechnet man all das zusammen, gewinnt 25/100GbE auf gemeinsamer Lane-Technik bei Neubauten meist bei den Kosten pro Gigabit — genau deshalb ist es zum Branchenstandard geworden. 40GbE verliert diesen Vergleich tendenziell, weil sein Optik-Ökosystem älter ist und es pro Lane weniger Durchsatz liefert.

Geschwindigkeiten auf reale Workloads abbilden

Abstrakte Verhältnisse werden konkret, sobald man sie an Workloads knüpft. Eine universelle Private Cloud mit Webanwendungen, Datenbanken und gemischten VMs ist mit 25GbE zu den Hosts und 100GbE-Uplinks bei etwa 3:1-Überbuchung gut bedient. Eine storage-intensive Umgebung — Ceph-Cluster, die ständig replizieren und neu ausgleichen, oder Backup-Verkehr in großen Mengen — will ein engeres Verhältnis und treibt Storage-Knoten womöglich auf 100GbE, damit Replikation den Client-I/O nicht aushungert. Ein KI- oder HPC-Cluster, in dem GPUs Gradienten in enger Synchronisation austauschen, ist der Fall, der 100GbE zu jedem Knoten und ein 1:1-Fabric-Design wirklich rechtfertigt — und wo 200/400GbE-Spines sinnvoll werden. Der Punkt ist: Es gibt keine universell richtige Geschwindigkeit — nur die richtige für ein gegebenes Verkehrsprofil.

Reserve einbauen, ohne zu überzahlen

Gute Dimensionierung lässt Raum zum Wachsen, ohne diesen Raum heute zu bezahlen. Die Breakout-Fähigkeit von 100GbE ist hier der elegante Kniff: Man bestückt einen Leaf mit 100G-fähigen Ports, betreibt sie jetzt als 25G zu den Servern und nutzt sie später als volle 100G oder teilt sie anders auf, wenn sich der Bedarf ändert — ganz ohne Neuverkabelung. Plant man den Spine mit freien Ports, ist das spätere Hinzufügen eines Leaf eine Sache eines Tages statt eines Projekts. Ziel ist eine Fabric, die den heutigen Bedarf effizient deckt und zugleich einen klaren, günstigen Upgrade-Pfad offen lässt, sodass Wachstum schrittweise statt als Komplettaustausch geschieht.

Die Entscheidung richtig treffen

Die Dimensionierung von Rechenzentrums-Bandbreite läuft auf einige disziplinierte Fragen hinaus: Wie hoch ist die realistische Auslastung Ihrer Serveranbindungen, welches Überbuchungsverhältnis verträgt Ihr Workload-Mix, und was kostet jede Option pro nutzbarem Gigabit, wenn Optiken, Verkabelung und Strom eingerechnet sind. Beantwortet man das ehrlich, trifft sich die Geschwindigkeitswahl meist von selbst — am häufigsten 25GbE zu den Servern und 100GbE über eine Leaf-Spine-Fabric, mit engeren Verhältnissen für Storage und KI.

Genau diese Analyse machen wir bei clouditiv für jedes Deployment. Als autorisierter Arista-Networks-Reseller, der souveräne, OpenStack-basierte Private Clouds baut, dimensionieren wir die Fabric nach dem tatsächlichen Workload statt nach einem Datenblatt, sodass Sie heute nicht gedrosselt werden und morgen keine brachliegende Kapazität bezahlen. Wenn Sie sehen möchten, wie sich das auf reale Konfigurationen und Budgets überträgt, ist unsere Preisübersicht ein guter Ausgangspunkt für das Gespräch.