4.2 Description de l’architecture POPI+
4.2.1 Variante de POPI+ : Transfert-POPI
Dans cette section nous d´ecrivons Transfert-POPI (T-POPI), r´eseau inspir´e de POPI+,
qui est ´egalement bas´e sur le principe E-POPI en deux ´etages. T-POPI facilite les transferts
de donn´ees massifs. Cette option consiste `a placer un deuxi`eme r´ecepteur de donn´ees `a
chaque serveur, qui serait d´edi´e exclusivement aux paquets transmis en bande L.
C’est-`a-dire, chaque serveur aurait deux interfaces de donn´ees (et de contrˆole) d´edi´ees chacune `a un
´etage du r´eseau :
— R´eseau intra-rack bas´e sur POPI : chaque serveur a un ´emetteur accordable en
longueur d’onde en bande C (longueur d’onde ajust´ee en accord avec l’indicateur du
serveur de destination) et un r´ecepteur `a longueur d’onde fixe en bande C (en accord
avec l’indicateur du serveur).
— R´eseau inter-racks bas´e sur des WSS :chaque serveur a un ´emetteur accordable
en longueur d’onde en bande L (longueur d’onde ajust´ee en accord avec l’indicateur
du rack de destination) et un r´ecepteur `a longueur d’onde fixe en bande L (en accord
avec l’indicateur du serveur).
T-POPI offre des connexions inter-racks exclusives, qui ne doivent pas partager le r´eseau
avec le trafic interne du rack. Cette fonctionnalit´e pourrait ˆetre fortement exploit´ee par des
DC utilisant, par exemple, la politique VOVO d´ecrite dans le Chapitre 2.
Nous pr´esentons le sch´ema d’interconnexion de T-POPI (´etage intra-rack), les structures
en ´emission et en r´eception des serveurs et de la passerelle sur les figures 4.6(a), (b) et (c),
respectivement.
La passerelle du rack de destination de T-POPI, apr`es avoir re¸cu des paquets provenant
d’autres racks ou du gateway du DC (jusqu’ici rien n’a chang´e par rapport `a POPI+), va
faire l’adressage des paquets vers le serveur de destination grˆace une r´eg´en´eration en bande
L (au lieu de bande C), voir figures 4.6(a) et (c). L’interface des serveurs en ´emission ne
change pas par rapport `a POPI+ ; cependant, celle du r´ecepteur va inclure une structure de
r´eception de donn´ees et de contrˆole pour la bande de transmission L, un d´emultiplexeur de
bandes C et L permettra de s´eparer le flux et l’adresser la structure de r´eception en bande
C ou L, voir Figure 4.6(a). Ce dernier augmente les pertes du bilan de liaison intra-rack d’1
dB par rapport `a POPI+.
Le fait de r´eg´en´erer le flux descendant en bande L ´evite toute sorte de conflit avec les
connexions intra-racks en bande C. De plus, il ne peut y avoir de conflit entre les diff´erents
canaux de la bande L, puisqu’il ne peut y avoir qu’un seul flux descendant `a la fois.
C’est-`a-dire, de ce point vue nous n’aurions pas besoin de faire une demande de connexion aux
contrˆoleurs locaux du rack de destination. Cependant, ceci supposerait que chaque serveur
peut traiter les flux intra et inter-racks en mˆeme temps. Nonobstant, si ce n’est pas le cas,
un message de report doit ˆetre envoy´e avant la r´eg´en´eration du signal. Nous modifions en
cons´equence la structure en r´eception des contrˆoleurs locaux, afin de pouvoir g´erer trois
messages de report diff´erents : 1. intra-rack (λ
r) ; 2. inter-racks pour acc´eder `a la passerelle
du rack source et `a la structure inter-racks (λ
r) ; et inter-racks pour acc´eder au r´eseau POPI
du rack de destination (λr). La structure des contrˆoleurs locaux que nous proposons est
pr´esent´e sur la Figure 4.7.
(a)
(b)
(c)
Figure 4.6. POPI adapt´ee pour les connexions intra-racks du r´eseau `a deux ´etages T-POPI.
(a) Sch´ema d’interconnexion. Connexions intra-racks en bande de transmission optique L
(rouge) ; et inter-racks ´egalement en bande de transmission L (rouge). Par simplicit´e nous
avons omis les r´ecepteurs de contrˆole (toujours pr´esents dans l’architecture). (b) Structure
des serveurs en ´emission et en r´eception. (c) Structure de la passerelle du rack en ´emission et
en r´eception.
Figure 4.7. Structure des contrˆoleurs locaux en ´emission et en r´eception.
Nous estimons de mˆeme la capacit´e maximale potentielle de T-POPI. Nous tenons compte
du fait que le r´eseau POPI intra-rack doit toujours r´eserver deux longueurs d’onde de la bande
de transmission C pour le report (λ
r) et le grant(λ
g) ; et que la structure inter-racks doit
r´eserver quatre longueurs d’onde de la bande de transmission L pour les deux messages de
report (λ
ret λr), le message de grant (λ
g) et le gateway du DC (λ
G). Ainsi, la capacit´e
maximale potentielle de T-POPI, en consid´erant le mˆeme ´emetteur accordable, est de 60
racks de 62 serveurs chacun.
4.2.1.1 Variante de T-POPI
Nous explorons maintenant une variante de T-POPI qui n’aurait pas besoin de
l’utilisa-tion de :
— multiplexage WDM ;
— mise en m´emoire tampon ;
— r´eg´en´eration du signal.
Il s’agit d’une option dans laquelle les interfaces inter-racks sont compl`etement transparentes
dans les directions montante et descendante.
D’une part, nous partons du principe qu’un seul flux peut ˆetre envoy´e vers un rack de
destination (direction descendante) `a la fois. Ceci nous permettrait de remplacer l’´emetteur
accordable en bande de transmission L de la passerelle de T-POPI par un ´emetteur en
longueur d’onde fixe et de d´etecter le serveur de destination au niveau de chaque serveur
grˆace `a l’entˆete des paquets.
D’autre part, il ne peut pas y avoir de conflit entre la longueur d’onde r´eg´en´er´ee en bande
L et celles des connexions intra-racks en bande C. Nous n’avons donc pas besoin de faire
de demande de connexion aux contrˆoleurs locaux du rack de destination
4. En cons´equence,
nous n’aurions pas besoin de mettre en m´emoire tampon ni de r´eg´en´erer le flux descendant.
Cependant, il serait n´ecessaire d’ajouter un amplificateur optique dans la direction
descen-dante afin de compenser les pertes du r´eseau POPI intra-rack du rack de destination. Ceci
pourrait ˆetre ´eventuellement contraignant, car la sensibilit´e des r´ecepteurs serait d´egrad´ee.
Nous pr´esentons le sch´ema d’interconnexion et la structure de la passerelle du rack en
r´eception de cette variante de T-POPI sur les figures 4.8(a) et (b), respectivement (les
structures des serveurs en ´emission et en r´eception, ainsi que celle du gateway en ´emission
ne changent pas par rapport `a T-POPI).
(a)
(b)
Figure 4.8. Variante de T-POPI : (a) sch´ema d’interconnexion intra-rack ; (b) structure en
r´eception de la passerelle du rack.
4. Il faudrait que les contrˆoleurs locaux de chaque rack et l’unit´e centrale de contrˆole soient au courant
de l’´etat de la mise en m´emoire tampon des flux intra et inter-racks au niveau de chaque serveur du DC.
Cette version de T-POPI est moins ch`ere que l’option originale, mais elle pourrait pr´esenter
des ´eventuels soucis de s´ecurit´e concernant la diffusion des paquets `a tous les serveurs du
rack pour les connexions inter-racks. La mise en place d’un m´ecanisme de cryptage pourrait
prot´eger ces donn´ees. Ce m´ecanisme serait appliqu´e en fonction de l’entˆete du paquet, de
fa¸con similaire `a l’op´eration r´ealis´ee pour les flux descendants dans un r´eseau PON.
Finalement, nous estimons la capacit´e maximale potentielle de la variante de T-POPI.
Pour le r´eseau POPI intra-rack deux longueurs d’onde de la bande de transmission C pour
le report (λ
r) et le grant (λ
g) doivent toujours ˆetre r´eserv´ees. Pour la structure inter-racks
trois longueurs d’onde de la bande de transmission L pour le report (λ
r), le grant (λ
g) et le
gateway du DC (λ
G) doivent ˆetre ´egalement r´eserv´ees. La capacit´e maximale potentielle de
la variante de T-POPI est donc de 61 racks de 62 serveurs chacun.
Le Tableau 4.1 r´esume et compare POPI+, T-POPI et sa variante en termes de capacit´e
maximale potentielle, complexit´e du plan de contrˆole, charge maximale autoris´ee, possibilit´e
de diffusion, bilan de liaison et consommation d’´energie.
Crit`ere POPI Option D POPI+ T-POPI Variante de T-POPI
Capacit´e potentielle 61 serveurs 3782 serveurs 3720 serveurs 3782 serveurs
Complexit´e du
R´ef´erence + + ++
plan de contrˆole
Charge maximale
R´ef´erence = = =
autoris´ee
Possibilit´e de
Non Non Non Non
diffusion inter-baie
Augmentation des pertes
R´ef´erence + (+2 dB) ++ (+3 dB) ++ (+3 dB)
dans le bilan de liaison
intra-rack
Augmentation de la
R´ef´erence ++ + +
consommation d’´energie
(´etage intra-rack) (+3,7 W/serveur) (+3,7 W/serveur) (+1,2 W/serveur)
L´egende : - diminution l´eg`ere, = pas de variation, + augmentation l´eg`ere, ++ augmentation mod´er´ee.
Tableau 4.1. Comparaison des options POPI+, T-POPI et variante de T-POPI.
Dans le document
Réseaux optiques en mode paquet pour les connexions internes à un centre de données
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