Pourquoi et comment doter votre IT d’un réseau optique
Selon le cabinet Dell'Oro Group, les entreprises auraient tout intérêt à faire évoluer leurs datacenters vers du réseau optique. Cet article fait le point sur les types de câbles et la topologie à adopter.
Les applications analytiques, la mobilité 5G et les objets connectés produiront bientôt des données d’un ordre de grandeur bien supérieur aux niveaux actuels. Cela nécessitera d’importantes mises à niveau dans les datacenters avec de nouveaux réseaux qui répondent à une augmentation de la bande passante et de la densité des serveurs. Toutefois, il convient d’examiner attentivement les options, tant ces mises à jour techniques sont à la fois coûteuses et longues.
Le cabinet Dell'Oro Group milite pour l’adoption de câbles optique. Selon lui, c’est la demande d’équipements réseau optiques qui stimulera la croissance du marché des commutateurs Ethernet, lequel devrait atteindre 14 milliards de dollars d’ici 2021. Ce cabinet s’attend à voir arriver de nombreuses innovations dans les lasers à grande vitesse et les circuits intégrés 100 Gbit/s, lesquelles contribueront à faire baisser le prix des équipements et du câblage.
Surtout, passer au câblage optique permet de se préparer dès aujourd’hui aux évolutions futures des interconnexions en Tbits/s. De leur côté, les fournisseurs s’accordent à dire que le passage à l’optique permet d’atteindre plus simplement les bandes passantes nécessaires aux applications modernes.
Des câbles MMF, SMF et AOC
Le câblage optique qui s’impose par défaut pour le réseau Ethernet est celui que de nombreuses entreprises ont déjà déployé pour leurs réseaux de stockage Fiber Channel en 10 ou 40 Gbit/s grâce à des câbles en fibre multimode (MMF), ou monomode (SMF).
Les câbles MMF sont utilisés pour la connectivité SAN standard entre un serveur et un commutateur SAN et/ou un périphérique de stockage et un commutateur SAN. Les câbles SMF sont généralement utilisés pour relier des commutateurs SAN entre eux sur une certaine distance afin de former une structure SAN plus importante. Les câbles SMF sont également utilisés dans les réseaux FICON qui servent à interconnecter les mainframes. Précédemment, les mainframes utilisaient des câbles plus épais, de l’ordre de 62,5 microns.
La différence entre les deux types de connexion est la fréquence du laser et le diamètre du câble optique. Avec plusieurs brins pour véhiculer les données le long de chaque lien optique, le câblage MMF est efficace pour les courtes distances, de 100 à 150 mètres, comme celles à parcourir au sein d’une salle informatique. Le câblage SMF se compose quant à lui d’une unique fibre de verre qui transporte les données sur de longues distances avec une perte minimale de puissance.
Chacun des deux types de câbles nécessite un GBIC (Gigabit interface Converter) spécifique, classé comme un laser à ondes longues ou courtes. Le GBIC (Gigabit Interface Converter) se situe à l’endroit où le câble se branche dans la carte connecteur. En SAN, chaque carte contrôleur (HBA, « host bus adapters ») possède un GBIC ; il est soit enfiché, soit directement soudé dessus. Le GBIC assure la conversion entre les données que traite le serveur et les impulsions lumineuses qui circulent sur les câbles. Les GBIC ne sont pas seulement utilisés dans le HBA ; ils sont utilisés dans tous les appareils du SAN : partout où un câble optique doit être branché, on trouvera un GBIC.
Dans un même réseau, un segment peut être en MMF et un autre en SMF, à condition que le GBIC correct soit utilisé aux deux extrémités du segment. D’ordinaire, on dédie des ports à un type ou l’autre. Il faut noter que les connexions SMF sont plus coûteuses et ne sont nécessaires que lorsque la distance entre les équipements est trop longue pour les câbles MMF.
Les câbles SMF sont normalement utilisés parmi les commutateurs qui relient entre eux les datacenters, au sein d’une grande structure logique, unifiée via une connexion DWDM (Dense Wave Division Multiplexed). Ces connexions sont parfois appelées « fibre noire », car il est plus difficile de voir la lumière si l’on regarde l’extrémité du câble. Notons cependant qu’il ne faut jamais regarder l’extrémité d’un câble à fibre optique, car cela vous aveuglerait.
Il existe une alternative aux GBIC : le câblage MMF AOC (Active Optical Cable), inventé par Intel et Luxtera. Celui-ci présente l’intérêt de s’insérer directement dans des ports Ethernet cuivre, car il intègre lui-même dans ses connecteurs SFP+ une petite puce de conversion qui a la fonction d’émetteur-récepteur optique.
Passer à une topologie en colonne vertébrale
Passer à l’optique signifie aussi que les centres de données doivent désormais être conçus avec des topologies en forme de colonne vertébrale au lieu de l’architecture de réseau standard en trois tiers. Cet aplatissement de la hiérarchie traditionnelle des réseaux garantit une connectivité plus versatile. Il réduit également la latence et les goulets d’étranglement. Surtout, la topologie en colonne vertébrale réduit le nombre de câbles ou, plutôt, la distance totale qu’ils parcourent, c’est-à-dire que le prix du câblage n’explose pas du fait du passage à l’optique.
La topologie réseau en colonne vertébrale consiste à placer un switch à intervalle régulier tout au long des rangées d’équipements, de sorte qu’aucune application n’ait besoin de chercher ou d’attendre une connexion ouverte sur un serveur ou une baie de stockage. Cela ne coûte pas plus cher que les topologies traditionnelles, au contraire, puisqu’on ne doit plus centraliser toutes les connexions sur un cluster de switches, qui peut occuper des baies entières.
En fait, on passe de trois niveaux hiérarchiques entre les équipements à deux. Un modèle à trois niveaux comporte une couche d’accès où les utilisateurs entrent dans le réseau, une couche d’agrégation où les données sont collectées et un cœur de réseau où la majeure partie des routages a lieu. Dans une topologie en colonne vertébrale, il n’y a pas de routage central, chaque commutateur véhicule directement les flux vers différents points du réseau.
De plus, il devient simple de faire cohabiter des liens de nature différente, typiquement des liens 40 ou 100 Gbit/s qui se subdivisent en quatre liens 10 Gbit/s ou 25 Gbit/s. Ce genre de répartition des flux s’automatise au niveau des applications à l’aide d’outils d’orchestration comme Chef et Puppet.
