Name: Les centres de données Notions fondamentales (normes, fibres optiques, connectique, émetteurs-récepteurs, protocoles...)
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Introduction

Avant de passer à l’échelle "centre de données", les premières possibilités existent via de simples serveurs pour l’entreprise. Pour ce qui concerne les centres de données eux-mêmes, deux problématiques différentes se posent : une à l’intérieur du centre de données concerne l’attachement des serveurs aux unités de stockage et des serveurs entre eux, c’est le domaine de l’intra-connexion ; l’autre problématique s’intéresse à l’interconnexion de centres de données distants, soit pour l’échange d’informations, soit pour assurer un secours (back-up).

À noter que, d’après "Cisco Global Cloud Index, 2018", l’échange de données via l’interconnexion de centres de données distants devrait représenter, annuellement, environ 2,8 zettaoctets !

Attachements serveurs - unités de stockage

Les données sont situées dans des unités de stockage, la question pour les serveurs est d’y avoir accès. Trois configurations de base permettent cela : l’attachement direct (DAS), l’attachement en réseau (NAS) et le stockage en réseau (SAN).

1. Notions de base

a. Modes d’accès

Typiquement, il y a deux modes d’accès aux données contenues dans une unité de stockage : au niveau du fichier ou au niveau d’un "bloc".

Au niveau du fichier, cela signifie que la granularité des accès est coordonnée aux fichiers eux-mêmes. Dans ce cas, NFS est un exemple de protocole qui peut être utilisé. Les cas d’usage se rencontrent lorsque l’utilisateur ou l’application doit accéder au fichier directement, par exemple via un réseau partagé.
Au niveau d’un bloc, cela veut dire que les commandes d’accès vont directement du client vers l’unité de stockage. Quelques exemples de protocoles qui peuvent être utilisés : SMB (Storage Message Block), Fibre Channel, iSCSI… Les cas d’usage se trouvent lorsqu’un système d’exploitation ou un hyperviseur doit accéder directement au support de stockage.

b. Configurations d’accès

Pour relier un ou plusieurs serveurs à une ou plusieurs unités de stockage, on peut considérer trois cas de figure :

Chaque serveur est relié à sa propre unité de stockage en point à point, solution d’attachement...

Intra-connexion des centres de données - IDC

L’application IDC (Intra Data Center) consiste en la connexion des différents éléments à l’intérieur d’un centre de données. Pour cette connexité des serveurs et des équipements de liaisons et de brassage dans un centre de données, diverses configurations existent. Quelques exemples : une architecture en arbre, une autre en anneau, une qui reprend le principe des réseaux optiques passifs (PON) ou bien une configuration s’appuyant sur des routeurs.

1. IDC en arbre

Cette architecture est très classique et se retrouve sous des dénominations différentes telles qu’"architecture entièrement maillée" ou "spine-leaf".

La conception est simple : chaque routeur ou commutateur de la couche supérieure est connecté à tous les routeurs, commutateurs ou serveurs de la couche inférieure. Cela amène des avantages en termes de faible latence et de fiabilité, tout en facilitant l’évolutivité.

Cette architecture poursuit son développement en s’appuyant sur les performances sans cesse améliorées des puces photoniques pour la commutation et le routage.

Architecture en arbre d’un centre de données

Cependant, côté inconvénients, il est à noter une augmentation...

Interconnexion des centres de données

1. Applications DCI et DCN

Généralités DCI

DCI (Data Center Interconnection, interconnexion des centres de données) est une application pour l’échange des données entre serveurs ou la duplication des données en vue d’une accessibilité plus rapide ou de solution de secours (back-up).

Cette interconnexion peut être construite avec différentes architectures. Dans ce qui suit, nous présentons différentes interconnexions par des liens en fibres optiques : transmission en CWDM ou via l’emploi de ROADM, ou bien avec une topologie en anneau.

Généralités DCN

Une variante de DCI concerne la mise en réseau de plusieurs centres de données. Cette application est aussi connue sous le nom de DCN (Data Centers Network). En fait, la problématique à résoudre est celle du temps de latence dû à la distance entre les demandeurs d’informations et le lieu de stockage de ces informations : "La distance est le tueur de la performance numérique."

Ainsi, à partir d’un seul mégacentre de données, le fournisseur de services va créer un réseau de centres de données, voire un réseau de centres de données de proximité si nécessaire (application EDC - Edge Data Center).

D’une structure centralisée (à gauche) à une architecture DCN (à droite)

Dans la structure centralisée, les données sont consolidées en un point et les temps de réponse sont souvent supérieurs à 60 millisecondes.

Dans une structure en réseau, les données sont réparties entre différents centres de données en fonction de la couverture géographique de l’entreprise et d’une demande prévisionnelle à affiner au cours des requêtes. Ainsi, les réponses seront fournies en moins de 60 millisecondes, souvent à peine plus de 20 millisecondes. Cette structure DCN est aussi connue sous le nom d’architecture orientée interconnexion (Interconnection Oriented Architecture - IOA).

Lorsque c’est nécessaire, ces centres de données sont encore plus divisés et répartis encore plus...

Exemples de DCI

1. DCI à 600 Gbit/s aux États-Unis

Annonce-presse, juin 2020

Pour le client Comcast, l’industriel Ciena a fourni une solution de DCI transmettant à 600 Gbit/s pour relier deux centres de données distants de 800 km aux États-Unis, l’un situé à Newark (État du New Jersey), l’autre à Pittsburgh (État de Pennsylvanie).

Cette solution est basée sur les plateformes Ciena Waveserver dotées des équipements et logiciels WaveLogic 5 assurant une transmission cohérente. De plus, en faisant une boucle entre ces deux centres de données, la solution mise en place a prouvé qu’elle pouvait fonctionner sur 1 600 km.

Par ailleurs, Ciena indique que la transmission cohérente permet la transition vers l’emploi de routeurs à 400 Gbit/s et du 400GbE pour le réseau national Comcast, et ce sans régénération des signaux.

Waveserver de Ciena

2. DCI à 800 Gbit/s en Russie