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Ce cas présente la solution d'optimisation mise en œuvre par notre entreprise pour résoudre les problèmes de stabilité de service liés au déploiement de modules optiques multimodes 100G au sein du réseau en production d'un cluster de calcul haute performance. L'analyse des problèmes d'adéquation entre la distance de transmission et les modules/câbles optiques a permis de formuler une solution de remplacement, basée sur différents scénarios, pour les modules optiques multimodes/monomodes. Cette solution a permis de résoudre définitivement les pannes de réseau et de garantir la stabilité des communications entre les armoires du cluster.
I. Contexte du projet
Une entreprise de clusters de calcul a déployé
Modules optiques multimodes QSFP28 100G SR4
Au sein de son réseau opérationnel à grande échelle, l'interconnexion des nœuds de calcul et des équipements réseau entre les baies de serveurs a rencontré des problèmes fréquents d'instabilité de communication, perturbant la planification et la transmission des données du cluster de calcul. Il était donc nécessaire d'identifier les causes de ces problèmes et de mettre au point une solution optimisée.
II. Dépannage et analyse des causes profondes
Notre équipe technique a mené une enquête approfondie sur la topologie du réseau en production, les liaisons de transmission optique et la configuration matérielle, et a identifié le problème principal comme étant l'inadéquation entre les spécifications de transmission des modules optiques et la distance réelle de la liaison, comme détaillé ci-dessous :
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Le client dispose d'un grand nombre de scénarios de connexion entre armoires, et la distance de transmission réelle de certaines liaisons par fibre optique dépasse largement les attentes, atteignant même plus de 100 mètres.
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Le QSFP28 100G SR4 est un module optique multimode dont la distance de transmission est limitée par les spécifications des câbles optiques multimodes compatibles : les câbles OM3 supportent une distance maximale de 70 mètres, et les câbles OM4, une distance maximale de 100 mètres. Une transmission longue distance sans marge de sécurité entraîne une atténuation de la puissance optique et une distorsion du signal, ce qui peut engendrer une instabilité du réseau.
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Bien que certaines liaisons à courte distance (moins de 50 mètres) ne dépassent pas la limite de distance, les câbles MPO de support ont une perte d'insertion élevée, ce qui aggrave encore le problème d'atténuation du signal des liaisons multimodes.
III. Solution personnalisée
En tenant compte de la répartition des distances de liaison du cluster de calcul, de la compatibilité du matériel réseau existant et du principe d'optimisation des coûts, une solution optimisée, basée sur des scénarios, a été formulée pour l'appariement des modules et câbles optiques classés par distance de transmission. L'idée principale est d'« optimiser les infrastructures multimodes pour les courtes distances et de les remplacer par des modules optiques monomodes pour les longues distances ».
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Pour les liaisons inter-armoires de plus de 50 mètres : remplacer systématiquement les modules optiques multimodes QSFP28 100G SR4 par des modules optiques monomodes QSFP28 100G LR4. Ces derniers prennent en charge la transmission longue distance jusqu’à 10 km, répondant ainsi pleinement aux exigences des liaisons inter-armoires longue distance et résolvant définitivement le problème de la limitation de distance.
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Pour les liaisons courte distance (moins de 50 mètres) : conserver les modules optiques multimodes 100G SR4 et remplacer les câbles optiques associés par des câbles multimodes MPO à faibles pertes d’insertion (spécification OM3/OM4) afin de réduire les pertes d’insertion et d’améliorer la stabilité de transmission du signal. Par ailleurs, tirer parti du coût avantageux des modules optiques multimodes permet de maîtriser les coûts de transformation des liaisons courte distance.
IV. Effets de la mise en œuvre
Une fois que le client a achevé la transformation de toutes les liaisons réseau en production et la mise à jour du matériel conformément à cette solution, les résultats suivants ont été obtenus :
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L'instabilité opérationnelle causée par l'inadéquation des liaisons de transmission optique a été complètement éliminée, et le taux de perte de paquets et la fluctuation de la latence de la transmission de données entre les armoires du cluster de puissance de calcul sont revenus aux indicateurs standard.
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La solution de configuration matérielle basée sur des scénarios équilibre la stabilité de la transmission et le coût de transformation, évitant ainsi une transformation monomode complète inutile et contrôlant efficacement l'investissement d'optimisation du réseau du cluster de puissance de calcul.
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Les normes de correspondance pour les modules optiques et les câbles optiques du réseau ont été normalisées, fournissant une base claire pour la sélection du matériel de transmission optique en vue de l'extension et de l'ajustement topologique ultérieurs du cluster de puissance de calcul.
V. Résumé de l'affaire
L'interconnexion haute densité et à large bande passante entre les armoires d'un cluster de calcul impose des exigences extrêmement élevées en matière d'adaptation des liaisons de transmission optique. Le module optique multimode 100G SR4 convient uniquement aux interconnexions à courte distance (≤ 100 mètres) avec des câbles optiques OM3/OM4. Pour les interconnexions inter-armoires longue distance, il est préférable d'utiliser le module optique monomode 100G LR4. Lors du déploiement de la communication optique, il est essentiel de sélectionner avec précision les modules optiques en fonction de la distance de transmission réelle et des spécifications des câbles optiques, et de veiller à l'utilisation de câbles à faibles pertes d'insertion afin de garantir la stabilité à long terme des liaisons à large bande passante.
