Fibre Channel – Fibre OM3/OM4 très haut débit Corning pour data center | Corning

Par Doug Coleman, Corning Incorporated
Paru dans Cabling Installation and Maintenance  Novembre 2017

Fibre Channel, avec une connectivité fibre multimode OM3/OM4 laser optimisée de 50/125 µm est la méthode principale pour relier de manière fiable des serveurs à des dispositifs de stockage de données externes dans les data centers. L'évolution constante des serveurs et des technologies de stockage à haute performance a conduit à l’augmentation des débits de données Fibre Channel, qui relie de manière fiable ces dispositifs pour une exploitation plus efficace et des propositions à faible coût. Ce document traite des technologies de serveur et de stockage qui garantissent des débits de données plus élevés avec le Fibre Channel, en plus de l'utilisation de la connectivité optique OM3/OM4.

La transmission de données, la faible latence et la fiabilité prouvée de Fibre Channel en ont fait une technologie privilégiée pour la liaison de serveurs à un stockage de données externe. Parallèlement à la progression des serveurs et des technologies de stockage, les débits de données Fibre Channel ont augmenté. Voir Figure 1.

La plupart des data centers déploient aujourd'hui des serveurs dotés de processeurs multi-cœurs intégrés allant de 4 à 12 cœurs. Chaque cœur a normalement une capacité de traitement de 2 GHz, ce qui se traduit par une capacité totale de 8-24 GHz. En outre, les serveurs utilisent désormais les vitesses du bus Peripheral Component Interconnect Express-3 (PCIe3 8G/voie), et la norme PCIe4 16G/ voie arrive pour compléter le nombre accru de cœurs dans les processeurs. L’augmentation du traitement de données dans les serveurs nécessite des débits de données d’interconnexions (10G/ 25G) et d’entrée/sortie (E/S) du réseau Ethernet supérieurs dans la carte d’interface réseau (NIC) du serveur, ainsi que des débits de données Fibre Channel élevés (16 GFC 32 GFC) dans les contrôleurs hôte du bus (HBA) du serveur pour accéder aux données externes et les transmettre aux applications serveur. La nouvelle tendance des serveurs penche vers un des processus disposant d’un nombre élevé de cœurs nécessitant des interconnexions Ethernet 50G/100G (NIC) et Fibre Channel 64 GFC (HBA). Voir Figure 2.

En utilisant Fibre Channel 32G (32 GFC), la société Brocade a réduit de 71 % le temps de réponse pour accéder au stockage flash 8G, par rapport à l’utilisation de Fibre Channel 8G (Voir Figure 3) En adoptant la technologie flash, les data centers optimisent l’efficacité des ressources, afin d’héberger plus de services IT et stocker plus de données. Le déploiement du stockage flash est robuste. Les AFA ont rapidement remplacé les anciens systèmes basés sur des disques durs, pour devenir la solution de stockage principale pour les entreprises.

Les normes de transmission Ethernet et Fibre Channel élaborent des directives basées sur des critères spécifiques, dont la faisabilité technique et commerciale. Un objectif majeur est de fournir des solutions économiques qui répondent aux objectifs de distance pour les longueurs câble fibre multimode déployées. Corning a suivi et modélisé les longueurs de câble de centre de données pour une connectivité fibre multimode et monomode pendant une longue période. Les tendances ont montré que lorsque les débits de données Ethernet ont augmenté de 10 à 40 puis 100G, et les débits de données Fibre Channel de 8 à 16 puis 32G, une distance de 100 m représente environ 95 % des longueurs de canal OM3 déployées et 90 % des longueurs de canal OM4 déployées. Voir Figure 4. En d’autres termes, pour la grande majorité des utilisateurs de data center, une distance de canal de 100 m est plus que suffisante.

Fibre Channel est un protocole permettant une connexion haut débit point à point. La connectivité en fibre multimode OM3/OM4 reste le principal support optique utilisé dans les data centers, pour des distances courtes allant jusqu'à 100-150 m. Des réseaux 16 GFC et 32 GFC utilisant des liens réseau à fibre optique multimode sont en cours de déploiement. La fibre multimode OM3/OM4 permet l'usage de diodes laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL) pour une connectivité optique et des solutions électroniques synergiques et économiques.

À ce jour, Fibre Channel n'a utilisé que des émetteurs-récepteurs enfichables (SFP+) compacts avec une interface de connecteur LC duplex pour les composants électroniques du réseau de stockage (HBA de serveur, commutateur et stockage). Les liens réseau complétés en usine MTP® sont généralement déployés à partir d'une zone centrale située dans la zone de distribution principale (MDA) vers chaque zone dotée de serveurs, de stockage et de réseaux SAN. Dans la zone de raccordement centrale, les modules MTP/LC sont utilisés pour répartir les connecteurs MTP des lignes réseau en ports LC duplex. Les câbles de raccordement LC duplex sont ensuite utilisés pour la connectivité point à point requise entre deux dispositifs quelconques, par ex. du serveur au réseau SAN ou du stockage au réseau SAN.

Au niveau des armoires pour serveurs et périphériques de stockage, les modules MTP/LC servent à répartir le connecteur MTP du lien réseau en ports duplex pour l'interconnexion avec les HBA de serveur et stockage par des câbles LC duplex. Toutefois, pour les réseaux SAN, il est courant d’utiliser un harnais MTP/LC au lieu d’un module pour répartir le connecteur MTP de lien réseau en ports LC duplex. Ces ensembles de faisceaux à haute densité réduisent l'encombrement et la congestion des câbles au niveau des armoires de réseau, et les branches LC du faisceau harnais s’échelonnent pour l'espacement des ports des cartes de ligne individuelles. Cette méthode de précâblage du réseau SAN optimise la gestion des câbles et réduit les risques en éliminant les tâches quotidiennes de déplacement, de développement et de modification du matériel vers la zone de raccordement passive dans la MDA. Voir Figure 5.

Le protocole Fibre Channel FC-PI6 comprend un débit de 128 GFC utilisant un émetteur-récepteur QSFP avec une interface MTP à 8 ou 12 fibres. Le débit de données de 128 GFC utilise la technologie de transmission optique parallèle. Cette optique diffère de la communication en série par fibre optique duplex traditionnelle car les données sont simultanément transmises et reçues sur plusieurs fibres optiques. L’optique parallèle 128 GFC nécessite huit fibres OM3 ou OM4 avec une transmission de 32 GFC sur chaque fibre : 4 fibres (4 fibres x 32 GFC/fibre) pour la transmission (Tx) et 4 fibres (4 fibres x 32 GFC/fibre) pour la réception (Rx). Voir Figure 6.

Le débit de données de 128 GFC est la première variante de transmission optique parallèle définie par Fibre Channel. L’activité FC-PI7 est en cours pour inclure une variante d’optique parallèle 256 GFC à l’avenir.

Des déploiements initiaux de 128 GFC sont attendus pour les liaisons ISL (Inter-Switch) utilisant la connectivité MTP sur l’ensemble du lien. Comparée à l’architecture traditionnelle Fibre Channel avec des connexions fibre optique duplex au niveau électronique, la connectivité optique à transmission parallèle utilisera des connecteurs MTP à 8 fibres avec des panneaux de brassage au lieu de modules MTP/LC pour les interconnexions. Voir Figure 7.

Le protocole Fibre Channel répond au besoin de vitesse très haut débit des acteurs du numérique. Des débits de données Fibre Channel plus élevés (32/64/128 GFC) émergent en réponse aux avancées des technologies des serveurs et de stockage. La longueur des câblages Fibre Channel dans les data centers se concentre sur des distances allant jusqu’à 100 m. La fibre optique multimode OM3/OM4 50/125 µm est bien placée pour fournir des solutions de connectivité fiables et peu chères pour les débits de données Fibre Channel existants et futurs dans les réseaux de stockage.

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