Vérification des capacités du réseau universitaire avec perfSONAR

Vérification des capacités du réseau universitaire avec perfSONAR

Partout sur la planète, les Réseaux nationaux de la recherche et de l’éducation (RNRE) recourent à un cadre de surveillance commun appelé perfSONAR pour suivre la performance de leur réseau. Ce cadre assure une couverture « fédérée » des trajets suivis le long des différents réseaux, à travers les frontières. En d’autres termes, il procure à chaque RNRE un meilleur tableau actuel de la performance de son réseau, ce qui lui permet d’isoler les problèmes susceptibles d’affecter les autres RNRE.

Le RNRE canadien utilise perfSONAR depuis plusieurs années déjà. CANARIE a facilité l’acquisition de l’équipement standard et son installation par chacun des partenaires du RNRE, afin qu’on accorde une attention commune à la performance de ce réseau, aussi rapide que fiable. Dans ce billet, je relaterai l’expérience vécue par ACORN-NS (le fournisseur du réseau de la recherche et de l’éducation pour la Nouvelle-Écosse) lorsqu’il s’est servi de perfSONAR pour tester la rapidité de son réseau à l’Université du Cap Breton. Les résultats de ce projet pourraient s’avérer utiles aux autres institutions qui envisagent d’optimiser les capacités de leur propre réseau de recherche.

Contexte

Dans le cadre du projet visant à tester la vitesse du RNRE avec perfSONAR, ACORN-NS s’est procuré deux serveurs. Le premier a été expédié au gigaPOP (point de présence gigabit) du campus Studley de l’Université Dalhousie, à Halifax, où son usage devait rester stationnaire. Le second devait voyager d’un membre du réseau à l’autre, et aux divers sites affiliés, pour les essais effectués à distance.

En décembre 2018, le serveur employé pour les essais itinérants a été expédié à l’Université du Cap Breton (UCB), à Sydney, dont les techniciens ont procédé aux tests prescrits avec brio, en collaboration avec leurs collègues d’ACORN-NS.

Nous avons néanmoins constaté que des essais plus nombreux (ou sur une base plus permanente) s’avéreraient nettement plus utiles pour l’université et ACORN-NS. En conséquence, nous avons décidé d’acheter des serveurs supplémentaires qui seront déployés dans les onze institutions membres, afin que chacune ait son propre système de surveillance. Autre avantage, ACORN-NS pourra créer un tableau de bord permanent et remettre régulièrement un rapport sur la performance du réseau en Nouvelle-Écosse, tout en continuant de participer au tableau de bord national avec CANARIE et les autres partenaires du RNRE.

Résultats de l’Université du Cap Breton

En installant une instance de perfSONAR à l’UCB, on souhaitait vérifier la solidité et la rapidité réelles du réseau d’ACORN-NS, ce qui concourrait à en déterminer les carences et à orienter ses améliorations futures.

Méthode expérimentale

Un serveur Dell 1U a été expédié à l’Université du Cap Breton et branché par liaison de 1 GbE en un seul saut au réseau ACORN-NS, sans passer par les dispositifs structurant le trafic ou agissant comme pare-feu. La largeur de bande et la latence entre l’université et Halifax ont été testées pendant une semaine, toutes les quatre et six heures, respectivement.

Résultats

Les deux diagrammes ci-dessous illustrent ce qui suit.

  • De manière générale, la liaison de 1 GbE entre l’Université du Cap Breton et Halifax présente peu de carences.
  • Le débit se situait entre 83 et 92 % de la vitesse théorique de la liaison, ce qui est proche du maximum auquel on s’attend pour la plupart des essais de cette nature.
  • Le graphique montre quelques « chutes », qui correspondent sans doute à une hausse du trafic ou de la charge entre les deux points, mais ce ne sont que des exceptions.
  • La latence entre les deux points se situe aussi près du maximum prévu, compte tenu du nombre de sauts et de la vitesse de la lumière.
  • En moyenne, la latence est de 4,5 ms, avec un pic au-dessus de 5 ms et un cas où l’on a enregistré la perte de jusqu’à un pour cent des paquets.

Nécessité d’autres tests : prochaines étapes

Quand on la mesure à 1 GbE, la connexion entre l’Université du Cap Breton et Halifax ne présente aucun problème et fonctionne comme prévu, avec les légères fluctuations que l’on juge normales dans le fonctionnement d’un réseau. Cependant, on s’est vite rendu compte que ces données n’ont qu’une utilité restreinte, du fait qu’elles ne s’appliquent qu’à une connexion de 1GbE. En effet, la vitesse que peut atteindre le réseau, en théorie, est nettement plus élevée.

Nous envisageons maintenant d’autres essais à la vitesse maximale de la liaison entre ACORN-NS et chacune des institutions qui en font partie, en vue de brosser un tableau exact de la performance et de la capacité réelles du réseau. Le projet, qui comprend la fourniture et l’installation d’appareils à petit coefficient de forme, devrait se dérouler durant l’été et l’automne 2019.

Ces essais constituaient un exercice passablement facile. Créer un environnement de machines virtuelles (MV) est plus simple qu’expédier du matériel à un site éloigné pour un test ponctuel. C’est ce qui nous a incités à envisager une solution plus permanente pour chaque site.

Pour effectuer les tests, l’expéditeur et le récepteur devaient maintenir la vitesse de connexion minimale à chaque extrémité, soit d’un à dix gigabits pour les institutions raccordées à ACORN-NS. Or aucune institution raccordée au réseau provincial (sauf l’Université Dalhousie) ne peut dépasser la vitesse de 10 Gb requise pour tester la connexion à l’échelle nationale jusqu’à la limite supérieure de 20 Gb et plus qu’autorise la connexion avec CANARIE.

Conseil aux institutions qui effectuent des essais avec perfSONAR

Les institutions qui aimeraient utiliser perfSONAR devraient se fonder sur les normes nationales établies pour l’équipement et les logiciels, ainsi que tenir compte des contraintes concernant les tests qu’élabore le comité technique du RNRE. Une routine Ansible est en train d’être mise au point pour l’installation du matériel et devrait s’avérer utile une fois qu’elle aura été achevée.

Enfin, pour un test plus complet, il vaut mieux augmenter le débit du serveur jusqu’au minimum requis pour les essais du RNRE sur le plan national, c’est-à-dire à une échelle supérieure à 10 Gb.