Fibre Channel et InfiniBand

1. Présentation de Fibre Channel

Le protocole Fibre Channel (FC), qui a fêté ses 25 ans en 2019, est le protocole dominant dans les réseaux de stockage (SAN) des centres de données du monde entier. Il serait déployé dans 90 % des centres de données classés dans ’’Fortune 1000’’. Cela serait dû à sa nature déterministe et au développement de circuits imprimés dédiés (Application-Specific Integrated Circuit - ASIC) facilitant ainsi son déploiement.

Les premières spécifications du protocole Fibre Channel ont été définies en 1994, puis publiées sous forme de norme par l’ANSI, en 1997, sous la référence X3T11. Ce protocole Fibre Channel assure la transmission des informations sur fibres optiques, en mode canal, entre les ordinateurs et leurs unités de stockage des données.

Il a continûment évolué pour assurer une montée en débit. Par exemple, en 2016, la sixième génération de ce protocole - Gen 6 FC - offre un débit de 28,05 GBd sur un lien et de 4 x 28,05 GBd, sur quatre liens. La septième génération - Gen 7 FC - de fin 2018, assure un débit de 57,8 GBd sur un lien et de 4 x 57,8 GBd sur quatre liens.

Le plan de développement se veut ambitieux en visant de doubler ce débit pour 2026 et en se fixant comme objectif le térabit par seconde, pour l’année 2029.

Tableau des débits de Fibre Channel (source : FCIA)

De plus, Fibre Channel a su se "marier" avec d’autres protocoles comme Ethernet à travers FCoE et NVM Express à travers FC-NVM.

D’après le rapport "Q418 Dell’Oro Worldwide SAN Report" publié par le cabinet d’études Dell’Oro, le chiffre d’affaires de Fibre Channel dans les réseaux de stockage aurait atteint les 2,5 milliards de dollars pour l’année 2018, et le nombre de ports des commutateurs et des adaptateurs de bus d’ordinateurs (Host Bus Adapter - HBA) aurait dépassé les 127 millions de ports depuis 2011.

2. Système Fibre Channel

Le système Fibre Channel (Fibre Channel System - FCS) représente un système...

1. FC over Ethernet

Présentation FCoE

La création du protocole FCoE (Fibre Channel over Ethernet) avait comme objectif la convergence de ces deux modèles de réseaux. En effet, avoir le même type d’adaptateur, de média de transmission et de commutateur pour le trafic des réseaux locaux d’entreprise (LAN) et des réseaux de stockage des données (SAN) semblait intéressant pour la simplification des architectures, la réduction des coûts et des charges administratives.

Ainsi est né FCoE, assurant la transmission de trames du protocole Fibre Channel encapsulées dans un paquet Ethernet par le serveur. Celui-ci combine les fonctions de carte d’interface au réseau (Network Interface Card - NIC), propre à Ethernet, et d’adaptateur au bus de l’ordinateur hôte (HBA), propre à Fibre Channel, dans un simple adaptateur réseau convergé (Converged Network Adapter - CNA) qui réduit les besoins de câblage, de puissance et de refroidissement.

Fonctions du serveur pour FCoE

À noter que dans l’adaptateur HBA, l’ordinateur hôte est un système qui envoie des commandes d’entrée-sortie (I/O) à un sous-système qui, lui-même, est une unité de stockage de données.

Débits FCoE

La première version...

1. Présentation d’InfiniBand

Le protocole InfiniBand ou plutôt l’ensemble des protocoles constituant InfiniBand s’est appuyé, à sa création, sur le concept de transport de paquets sur un bus à haut débit. Puis, InfiniBand a évolué vers une architecture commutée. 

Attention, les débits d’InfiniBand sont annoncés par fibre en sachant qu’ils peuvent être multipliés par 4 ou 8 ou 12 dans des cordons optiques actifs (AOC), contenant 4, 8 ou 12 fibres optiques, la transmission s’effectuant en parallèle. Ainsi, le débit maximum en HDR (High Data Rate) est de 12 x 52 Gbit/s soit 624 Gbit/s. Ce débit pourra atteindre 1,2 Tbit/s en NDR (Next Data Rate).

Cordons optiques actifs (AOC) pour InfiniBand

À noter que le protocole InfiniBand intervient dans les centres de données mais aussi dans les centres de calcul à hautes performances (HPC) dotés d’ordinateurs dits pétaflopiques, car InfiniBand est capable de prendre en charge des dizaines de milliers de nœuds dans un sous-réseau.

2. Principales versions InfiniBand

Comme pour Fibre Channel, des versions successives assurant des débits de plus en plus élevés ont permis à InfiniBand de se développer sur ses marchés.

1. FCIA

Le protocole Fibre Channel est soutenu par la FCIA (Fibre Channel Industry Association), association américaine d’industriels, d’intégrateurs de systèmes et de clients œuvrant pour le développement de ce protocole.

Les actions poursuivies sont essentiellement orientées vers les clients - information et communication - le domaine technique étant couvert par l’INCITS.

Site internet de l’association FCIA : https://fibrechannel.org/

2. INCITS

Créé en 1960, INCITS (cf. chapitre Normalisation pour centres de données, section Organismes américains de normalisation) est un forum américain dédié à la création de normes de technologiques innovantes, de l’informatique en nuage aux communications, du transport aux technologies de santé, etc.

INCITS est le groupe consultatif technique américain qui participe aux travaux du comité JTC 1 de l’organisation internationale de normalisation (cf. chapitre Normalisation pour centres de données, section Comité technique commun ISO/CEI JTC 1).

Organisation des comités techniques de l’INCITS

Parmi les divers comités techniques de l’INCITS, trois ont en charge les interfaces des protocoles de stockage des données.