Solutions Innovantes pour Entreprises : Conception de Réseaux de Centres de Données à Haute Performance

À mesure que les entreprises se transforment et que les systèmes d'information se développent, la demande de big data et de ressources cloud entraîne une augmentation significative du trafic réseau des centres de données. Le trafic mondial des centres de données a connu un taux de croissance annuel remarquable d'environ 23 % entre 2016 et 2021. Notamment, 85 % de ce trafic concerne l'interconnexion des centres de données et la communication interne des centres de données. Cette augmentation souligne la nécessité pour les réseaux de centres de données d'évoluer, en insistant sur la vitesse, l'augmentation de la capacité et la réduction de la latence.

Évolution de l'Architecture des Réseaux des Centres de Données

L'architecture des réseaux de centres de données est passée du modèle traditionnel cœur-agrégation-accès à un modèle plus moderne de type "Spine-Leaf". Cette architecture utilise la bande passante d'interconnexion du réseau de manière optimale, réduit les taux de convergence multicouche et facilite son extension. Dans l'architecture Spine-Leaf, chaque liaison d'interconnexion dispose d'une bande passante de 100G, et un ratio de convergence réseau bien calibré est conçu en fonction des besoins de l'entreprise pour gérer le trafic interne au sein et entre les points de livraison (POD) dans le centre de données.Le réseau sous-couche à trois couches de l'architecture Spine-Leaf permet de séparer les switchs principaux et les switchs d'accès. Si des goulets d'étranglement se produisent dans le trafic entre le switch central et le switch d'agrégation ou entre le switch d'agrégation et le switch d'accès, il est possible de procéder à une mise à l'échelle horizontale en ajoutant des liaisons montantes et en réduisant les ratios de convergence, avec un impact minimal sur l'expansion de la bande passante. Le réseau superposé adopte des passerelles distribuées grâce à la technologie EVPN-VXLAN, ce qui permet des déploiements de réseaux flexibles et élastiques et une allocation des ressources adaptée aux besoins de l'entreprise.

Cette solution, qui exploite l'expertise en matière de conception et de déploiement de réseaux de centres de données à l'échelle de l'internet, adopte l'architecture de réseau en forme de feuille d'épine et tire parti de la technologie EVPN-VXLAN pour réaliser la virtualisation du réseau. Cette approche fournit une infrastructure réseau polyvalente et évolutive pour les services de la couche supérieure. Le réseau du centre de données est divisé en réseaux de production et en réseaux de bureau, séparés et protégés par des pare-feu de domaine. Ces réseaux sont connectés aux immeubles de bureaux, aux laboratoires et aux sorties des centres régionaux par le biais de pare-feu.

Les switchs centraux du réseau de production et du réseau de bureau facilitent l'interconnexion entre les POD et sont reliés aux dispositifs de pare-feu, offrant jusqu'à 1,6 To/s de bande passante de communication entre les POD et une capacité de sortie de réseau à grande vitesse de 160 G. La capacité du réseau horizontal interne de chaque POD atteint 24 To, ce qui permet de prendre en charge les clusters de calcul à haute performance (CPU/GPU) et les clusters de stockage. Cela garantit que le réseau global maintient une perte de paquets minimale due à des goulets d'étranglement dans les performances du réseau.

Le câblage du bâtiment est méticuleusement planifié sur la base de l'architecture Spine-Leaf. Les switchs de chaque POD sont interconnectés à l'aide de liaisons 100G et déployés en mode Top of Rack (TOR). Les groupes TOR, composés de 2 à 3 armoires, se connectent aux Leafs via des liens 100G. Le switch Leaf de chaque POD est stratégiquement divisé en deux groupes, déployés dans des armoires distinctes occupées par le réseau, ce qui améliore la fiabilité au niveau de l'ensemble des armoires au sein du POD. La structure globale du réseau est rationalisée, et le déploiement et la gestion des câbles sont particulièrement efficaces.

Une Sélection d'Équipements à l'Épreuve du Temps

Lors de la conception et de la construction d'un réseau de centres de données, il est essentiel de tenir compte des avancées technologiques, des tendances industrielles et des coûts d'exploitation pour les cinq prochaines années. Cette approche prospective vise à optimiser l'utilisation des ressources existantes du centre de données afin de soutenir efficacement les activités principales de l'entreprise.

Le choix des switchs de réseau joue un rôle essentiel dans la conception globale du réseau du centre de données. Les conceptions traditionnelles de réseaux à grande échelle optent souvent pour des dispositifs basés sur des châssis afin d'améliorer la capacité globale du système de réseau, offrant ainsi une évolutivité limitée. Toutefois, cette approche s'accompagne de limitations et de risques inhérents, notamment :

• Capacité globale limitée des dispositifs à base de châssis, insuffisante pour répondre aux exigences croissantes des centres de données modernes en matière d'échelle de réseau.

• Architecture multi-puces dans les dispositifs basés sur châssis, entraînant des goulets d'étranglement importants dans la capacité de traitement du trafic et la latence du réseau.

• Déploiement complexe des dispositifs sur châssis et cycles prolongés de diagnostic et de dépannage des pannes, ce qui entraîne des interruptions prolongées des activités lors des mises à niveau et de la maintenance..

• Déploiement complexe des dispositifs sur châssis et cycles prolongés de diagnostic et de dépannage des pannes, ce qui entraîne des interruptions prolongées des activités lors des mises à niveau et de la maintenance.

• Nécessité de réserver des emplacements dans les châssis pour assurer l'expansion future de l'entreprise, ce qui contribue à augmenter les coûts d'investissement initiaux.

• -Contraintes sur l'expansion ultérieure, y compris la contrainte du fournisseur et l'affaiblissement du potentiel de négociation, ce qui augmente considérablement le coût de l'évolutivité future.

Compte tenu de ces considérations, NVIDIA recommande vivement l'adoption d'une architecture de réseau de switchs modulaires pour la sélection des équipements de réseau dans ce projet. Cette approche stratégique unifie les switchs de différents niveaux hiérarchiques sous un modèle unique, ce qui facilite une familiarisation rapide pour l'équipe de maintenance. En outre, elle offre une flexibilité opérationnelle pour les ajustements futurs de l'architecture du réseau, la réutilisation des appareils et le remplacement des réparations.

En utilisant l'architecture Spine-Leaf (CLOS) en conjonction avec un réseau de switchs modulaires, l'investissement initial dans le réseau (coût total de possession, TCO) est réduit de manière significative. L'architecture Spine-Leaf garantit l'évolutivité horizontale, minimisant l'impact sur les opérations commerciales même si un switch Spine est hors service. Pour l'expansion future, des switchs et des niveaux hiérarchiques supplémentaires peuvent être ajoutés de manière transparente en fonction des exigences d'échelle du centre de données, augmentant ainsi la capacité d'accès et la capacité de commutation du réseau dorsal. Cette approche stratégique permet d'acquérir et de déployer l'ensemble du réseau à la demande, en s'alignant de manière transparente sur les exigences des services, des applications et de l'entreprise.

Conclusion

En réponse aux tendances actuelles de la transformation des entreprises et à la demande croissante de données volumineuses, la majorité des conceptions de réseaux de centres de données adoptent l'architecture sophistiquée Spine Leaf tout en exploitant la technologie EVPN-VXLAN pour réaliser une virtualisation efficace du réseau. Cette approche architecturale garantit la facilitation d'un trafic réseau à large bande passante et à faible latence, fournissant ainsi une base pour l'évolutivité et la flexibilité.

À l'avenir, avec la baisse des coûts de fabrication des modules optiques à haut débit (de 200G à 800G) et des AOC/DAC, l'évolution des technologies d'interconnexion des centres de données est appelée à se poursuivre. FS est un fournisseur spécialisé dans les solutions de transmission et de réseaux à haut débit pour le secteur informatique, les centres de données et les opérateurs de télécommunication. FS fournit des produits, des solutions et des services innovants, efficaces et fiables, et se distingue pour ses conceptions adaptées aux différents environnements de centres de données, de calcul à haute performance et autres scénarios d'application. Ces solutions permettent aux clients d'améliorer leurs capacités opérationnelles, en associant des coûts réduits à des performances exceptionnelles. La vaste gamme de produits de FS comprend des switchs NVIDIA® InfiniBand, des émetteurs-récepteurs InfiniBand 100G/200G/400G/800G et des adaptateurs NVIDIA® InfiniBand, qui répondent aux divers besoins des centres de données du monde entier.