Les processeurs multicœurs actuellement utilisés dans les serveurs sont capables de gérer d'importants flux de données, et la vitesse de mémoire des nouvelles technologies de stockage, notamment les disques SSD, permet de fournir un stockage haute performance dans les centres de données capables d'exécuter des applications à densité opérationnelle croissante. L'utilisation de la virtualisation pourrait révéler des goulots d'étranglement au niveau de l'interconnexion ou des entrées/sorties de données. Pour y remédier, il suffirait en principe d'augmenter la bande passante en multipliant les adaptateurs de bus hôte et en ajoutant des commutateurs, mais cette solution entraînerait inévitablement une complexification du réseau et une augmentation des coûts de gestion.
Avec jusqu'à 86 % des charges de travail serveur qui devraient être virtualisées d'ici 2018[1], les principaux fabricants d'équipements et de composants doivent s'adapter à la demande croissante de bande passante entrante et sortante dans les réseaux SAN. Fibre Channel demeure le protocole principal utilisé pour interconnecter les serveurs virtuels de stockage. Le déploiement progressif de Fibre Channel 8G laissera bientôt place à une technologie encore plus rapide, Fibre Channel 16G, pour les commutateurs de stockage de cœur de réseau et de haut niveau de baie, les adaptateurs de bus hôte (HBA), les liaisons inter-commutateurs (ISL) et les contrôleurs RAID Fibre Channel.
Interface physique Fibre Channel 16G
La nouvelle norme de canal fibre FC-PI-5 « 16G FC », finalisée en 2009 par le groupe de travail INCITS T11.2, définit les émetteurs-récepteurs optiques à haut débit qui permettront de résoudre les goulots d'étranglement d'entrée et de sortie qui surviennent lors d'une utilisation intensive du canal.
Ces émetteurs-récepteurs optiques sont conformes aux accords industriels sur les petits émetteurs-récepteurs enfichables SFP (INF-8074i) et SFP+ (SFF-8431) en ce qui concerne les spécifications électriques et mécaniques à basse vitesse, et sont rétrocompatibles, offrant un chemin de migration simple pour améliorer les performances SAN.
Par défaut, les liaisons Fibre Channel 16G sont configurées pour fonctionner à une fréquence de ligne série de 14,025 Gbit/s. Grâce à une modification du codage des données, qui a permis de passer du codage 8b/10b utilisé dans la Fibre Channel 8G à un codage 64b/66b plus efficace, le débit d'une interconnexion optique unique a doublé sans doubler la fréquence de ligne série. Ce schéma de codage plus efficace permet d'atteindre les distances de liaison requises dans les centres de données actuels (voir tableau 1) tout en rendant possible l'utilisation relativement économique de la technologie laser.
La technique standard préconise l'utilisation de circuits de récupération d'horloge et de données (CDR) afin de garantir une bonne intégrité du signal et d'atteindre des longueurs de liaison répondant aux exigences physiques croissantes des infrastructures de stockage et de calcul. Le premier émetteur-récepteur SFP FC 16G a été commercialisé en août 2011 (voir figure 1). Ce dispositif intègre une fonctionnalité CDR en émission et en réception et fonctionne sur des distances de liaison allant jusqu'à 125 mètres, grâce à la fibre optique multimode OM4 50/125 µm.
Les émetteurs-récepteurs SFP 16G FC sont compatibles avec un débit de 14,025 Gbit/s, ainsi qu'avec deux débits de données hérités de 8,5 Gbit/s (8G FC) et 4,25 Gbit/s (4G FC), facilitant ainsi l'intégration de cette nouvelle technologie dans les infrastructures SAN existantes. Les voies d'émission et de réception peuvent fonctionner à des débits différents, comme c'est généralement le cas lors de la négociation de débit Fibre Channel. La négociation automatique du débit, qui ne requiert aucune intervention de l'utilisateur, est essentielle pour assurer la rétrocompatibilité avec les périphériques de stockage à faible vitesse.
Nouvelles fonctionnalités pour simplifier la gestion des SAN :
les informations de surveillance des diagnostics numériques (DMI) sont intégrées au module SFP FC 16G (Small Devices for Industry Agreement, SFF-8472). Elles fournissent des informations de contrôle en temps réel sur l’émetteur-récepteur laser, le récepteur et les conditions environnementales via une interface série à deux fils (TWI).
Outre ces fonctionnalités, les émetteurs-récepteurs SFP FC 16G offrent plusieurs nouvelles caractéristiques (voir figure 2) qui garantissent l’interopérabilité avec l’hôte et améliorent l’isolation des pannes système. Les réglages variables d’égalisation (EQ) d’entrée et de préaccentuation (PE) de sortie, contrôlés via l’interface TWI, offrent aux utilisateurs une plus grande flexibilité pour optimiser les canaux électriques dans les systèmes complexes. L’administrateur système peut ainsi sélectionner sur site la configuration SFP la plus adaptée à un port d’interconnexion donné, optimisant ainsi les performances de la liaison.
Pour faciliter davantage l'optimisation des liaisons et le dépannage à distance, l'utilisateur peut configurer automatiquement le SFP pour renvoyer en interne le trafic local vers l'ASIC hôte via la sortie électrique SFP (EWRAP) ou renvoyer de la même manière les données optiques générées à distance via la boucle de retour SFP vers le port source via la sortie optique SFP (OWRAP).
EWRAP et OWRAP offrent aux architectes système des options pour diagnostiquer les réseaux de stockage et localiser les pannes potentielles. Les deux fonctions WRAP traitent le signal en limitant sa dégradation et ses fluctuations internes afin d'éliminer les CDR avant retransmission. Une fonction optionnelle permet également de transmettre simultanément les informations encapsulées via le module.
En résumé,
le principal avantage de la migration vers la fibre optique 16G réside dans l'amélioration des performances. Les interconnexions à plus haut débit permettent des transferts de données plus rapides, garantissant ainsi une migration simplifiée des applications gourmandes en ressources au sein du centre de données.
La migration des liaisons Fibre Channel 8G vers des liaisons optiques 16G plus rapides et plus performantes, associée à la virtualisation des serveurs, permettra de réduire le nombre total de câbles et de liaisons gérés dans le SAN. La consolidation des liaisons, combinée aux diagnostics améliorés offerts par le nouveau module SFP, simplifiera la maintenance du réseau. La réduction du nombre total d'équipements (commutateurs, HBA, etc.) contribuera également à diminuer les coûts informatiques.
Pour les grands centres de données d'entreprise ou les réseaux SAN, l'amélioration du rendement énergétique (watts par gigabit par seconde) est loin d'être négligeable. La migration d'une infrastructure 4G ou 8G vers la Fibre Channel 16G peut réduire considérablement les coûts d'électricité, tout en contribuant à la réalisation des objectifs environnementaux de l'entreprise.
La connectivité des centres de données et des SAN est un axe majeur du développement de produits optiques, notamment les solutions haute densité et les liaisons série haut débit. Le nouveau module SFP FC 16G permettra le développement d'une nouvelle génération de commutateurs haute densité, de liaisons inter-commutateurs (ISL) et d'adaptateurs de bus hôte. Le groupe de travail T11 se penche actuellement sur la future norme Fibre Channel FC 32G (FC-PI-6).
Les nouvelles applications gourmandes en stockage, la croissance du cloud computing et la virtualisation des serveurs continueront de stimuler la bande passante et la convergence au sein des SAN et des centres de données. Cette évolution ouvre de nouvelles perspectives d'innovation.
Auteur:
Par Robert Hannah, responsable des applications, et Randy Clark, chef de produit, Avago Technologies
