Du déballage à 56 Gbps : le plan en 5 étapes pour construire un superordinateur serveur domestique avec ZimaBoard 2

Introduction

Ce billet de blog est publié par Zima et est basé sur une vidéo créée par Zero, un créateur de contenu tech japonais qui explore les serveurs à carte unique et les expériences de laboratoire domestique sur sa chaîne YouTube. Nous, chez Zima, sommes profondément reconnaissants envers Zero pour son enthousiasme, sa créativité, et sa volonté de pousser ZimaBoard 2 bien au-delà des cas d'usage conventionnels. Ce qui suit est une adaptation éditoriale de la transcription de sa vidéo, restructurée pour les lecteurs intéressés par les constructions de serveurs domestiques, le matériel réseau, et le DIY supercomputing. Toutes les données techniques, étapes, et conclusions sont conservées du contenu original.

Que faut-il pour construire un superordinateur à la maison ? Pour la plupart des gens, la réponse implique des racks de qualité entreprise, une salle serveur dédiée, et un budget digne d'un centre de données. Mais Zero avait une idée différente — qui commence avec cinq serveurs à carte unique compacts posés sur un bureau et se termine par un commutateur InfiniBand 56Gbps les reliant tous en un cluster informatique unifié.

Voici la Partie 1 de ce parcours : le déballage, la sélection du matériel, l'assemblage, et le premier démarrage réussi des cinq nœuds. Pas encore de résultats — mais les bases sont extraordinaires.

Qu'est-ce que ZimaBoard 2, et pourquoi est-il important pour cette construction ?

Avant de plonger dans la configuration du cluster, il vaut la peine de comprendre pourquoi Zero a choisi ZimaBoard 2 comme base pour cette expérience.

ZimaBoard 2 est un serveur à carte unique (SBS) — une catégorie distincte du plus familier ordinateur à carte unique (SBC) comme le Raspberry Pi. Bien que les deux soient compacts et peu énergivores, la désignation SBS signale une philosophie de conception différente : ces appareils sont conçus pour fonctionner comme des serveurs, pas seulement comme des ordinateurs pour amateurs. ZimaBoard 2 est développé par IceWhale Technology et est capable de faire tourner ZimaOS, TrueNAS, Proxmox, Debian, pfSense, et plus encore.

Ce qui distingue ZimaBoard 2 de la plupart des mini-ordinateurs sur le marché — et ce qui en a fait la pièce maîtresse de cette expérience de serveur domestique — c'est son slot PCIe 3.0 ×4 natif. Comme l'explique Zero :

La plupart des petits ordinateurs ne disposent pas d'un slot PCIe. Mais ZimaBoard en a un par défaut. C'est ce qui rend cette expérience possible.

Ce slot permet l’installation de cartes réseau 10G, d’adaptateurs NVMe, de GPU et — ce qui est crucial pour ce projet — de cartes réseau InfiniBand à haute vitesse. Combiné à deux ports Ethernet 2,5G intégrés, ZimaBoard 2 offre un niveau d’extensibilité véritablement rare à ce niveau de prix.
Spécifications supplémentaires pertinentes pour cette construction :

• Support SATA natif pour disques durs/SSD 2,5" (sans besoin d’adaptateurs)
• Faible consommation d’énergie — idéal pour une utilisation 24/7 en serveur domestique
• Conception silencieuse, adaptée aux environnements sans ventilateur
• Facteur de forme compact qui s’intègre dans un rack standard avec la bonne solution de montage

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La vision : un superordinateur DIY utilisant 5 nœuds de serveur domestique

Le concept de Zero est simple en théorie et ambitieux en pratique : connecter cinq unités ZimaBoard 2 via un réseau à haute vitesse afin que leurs ressources de calcul combinées puissent être traitées comme un système unique et unifié — une architecture classique de cluster de calcul haute performance (HPC).

Ce n’est pas une idée nouvelle. Les superordinateurs ont longtemps été construits en reliant de nombreux nœuds plus petits. Ce qui est nouveau ici, c’est le prix et le facteur de forme. Zero avait précédemment tenté une expérience similaire avec quatre ordinateurs Lichee RV Nano, mais a conclu que ZimaBoard 2 offrait une probabilité de succès plus élevée :

"Quand j’y ai réfléchi plus attentivement, j’ai réalisé que cela pouvait fonctionner encore mieux. Les spécifications sont plus élevées, et le slot PCIe est déjà présent. Le taux de réussite est supérieur à celui des petits ordinateurs que j’utilisais auparavant."

IceWhale Technology, le fabricant de ZimaBoard 2, a accepté de sponsoriser le matériel — fournissant cinq unités complètes ainsi que leurs kits d’accessoires. Zero précise qu’aucune transaction financière n’a eu lieu ; l’accord portait sur la fourniture de produits dans le cadre de cette expérience.

Présentation du matériel : Tout ce qui a été utilisé dans cette construction

1. Cinq unités ZimaBoard 2

Chaque unité est arrivée dans un emballage identique avec la même configuration. Zero précise que la carte elle-même ne constitue que la partie supérieure de l’unité assemblée — la section inférieure est un rack pour disque dur et un châssis de montage. Chaque kit comprenait :

• La carte ZimaBoard 2
• Câble d’extension PCIe
• Kit de visserie et support PCIe
• Rack pour disque dur

L'assemblage a été réalisé pour les cinq unités. Un disque dur a été installé par unité — non pas pour le stockage, mais parce que le boîtier ZimaBoard 2 nécessite la présence d’un disque pour que le support PCIe soit correctement monté.

2. Cartes Mellanox ConnectX-3 Pro FDR InfiniBand (×5)

C'est ici que la construction entre résolument dans le domaine professionnel. Zero a sélectionné la carte Mellanox ConnectX-3 Pro FDR InfiniBand — un adaptateur réseau PCIe capable de :

• Jusqu'à 40GbE (40 Gigabit Ethernet) sur les protocoles Ethernet standards
• Jusqu'à 56Gbps avec le protocole FDR InfiniBand (Fourteen Data Rate)

La carte utilise un port QSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable Plus) — un type de connecteur généralement trouvé uniquement dans les centres de données et environnements serveurs d'entreprise.

Une caractéristique clé du ConnectX-3 Pro est lesupport RDMA (Remote Direct Memory Access) , qui permet le transfert de données entre systèmes sans charger le CPU. Comme l'explique Zero :

"Apparemment, cette carte peut gérer la communication de données sans solliciter le CPU. C'est ce qui permet un échange de données à une vitesse extraordinaire."

La limitation pratique : le slot PCIe du ZimaBoard 2 est ×4, tandis que le ConnectX-3 Pro est nativement une carte ×8. Cela signifie que la carte dépasse légèrement physiquement le slot, et le débit maximal est limité à environ 32Gbps sur le ZimaBoard 2 — toujours plus de trois fois la vitesse d'une connexion 10GbE, et entièrement suffisant pour cette expérience.

"Même à 32Gbps, c'est plus rapide que le LAN 10G. Et c'est une carte que je peux utiliser pour des projets futurs aussi — donc je la considère comme un investissement."

3. Câbles DAC QSFP+ 56Gbps fabriqués sur mesure (×5)

Les câbles QSFP+ standards de 0,5 m sont soit indisponibles, soit prohibitifs en termes de prix sur le marché grand public. La solution de Zero : les faire fabriquer sur mesure.
Les câbles sont des câbles DAC (Direct Attach Copper) — des câbles cuivre passifs qui transmettent des signaux à haute vitesse entre les ports QSFP+ sans nécessiter de transceivers optiques. Pour des distances inférieures à 1 mètre, les câbles cuivre DAC sont à la fois économiques et parfaitement capables de gérer un débit de 56Gbps.
Chaque câble a été testé et vérifié à 56Gbps avant livraison. Zero note qu'ils portent même un logo personnalisé — une petite touche satisfaisante pour un projet de cette envergure.

"Si quelqu'un en veut un, faites-le moi savoir dans les commentaires. Je pourrais peut-être organiser la fabrication — bien que je ne sois pas sûr que quelqu'un en veuille réellement un."

4. Switch InfiniBand Mellanox SX6036

Connecter cinq nœuds dans un cluster nécessite plus que des câbles point à point. Un switch est nécessaire pour que tous les nœuds puissent communiquer simultanément entre eux — l'équivalent d'un concentrateur réseau, mais pour InfiniBand.
Zero a choisi le Mellanox SX6036, un switch InfiniBand QSFP+ 36 ports conçu pour les environnements d'entreprise et HPC. Spécifications clés :

• 36 ports QSFP+ — largement suffisant pour cinq nœuds, avec possibilité d'extension
• Support complet 56Gbps FDR InfiniBand sur tous les ports
• Switch géré avec sa propre interface de configuration

Le SX6036 est une unité montée en rack et nettement plus grande comparée aux nœuds ZimaBoard 2. Zero reconnaît ce contraste :

"C'est énorme. Ce n'est pas quelque chose que l'on mettrait normalement sur un bureau. Mais c'est un équipement de qualité serveur, donc c'est attendu."

Tous les composants du chemin réseau — les cartes, les câbles et le switch — sont certifiés pour 56Gbps, garantissant qu'aucun goulot d'étranglement n'est introduit par la couche d'interconnexion. Le plafond effectif reste l'interface PCIe ×4 du ZimaBoard 2 à environ 32Gbps par nœud.

5. Switch LAN d'entreprise (48 ports)

Pour séparer le trafic de gestion et le trafic de données InfiniBand, Zero a également déployé un switch LAN d'entreprise 48 ports pour la connectivité Ethernet standard. Chaque ZimaBoard 2 se connecte à ce switch via son port Ethernet 2,5G intégré, fournissant un accès internet et une gestion réseau standard — complètement indépendants du réseau de cluster InfiniBand.

Assemblage et premier démarrage : ce qui s'est passé

Avec tout le matériel assemblé et câblé, Zero a mis le système sous tension. La séquence :

1. Switch Mellanox SX6036 allumé — immédiatement bruyant à cause des ventilateurs de refroidissement haute vitesse
2. Les cinq unités ZimaBoard 2 allumées — les emplacements PCIe illuminés, indiquant la reconnaissance des cartes
3. Switch LAN connecté à la source internet en amont
4. Analyse réseau effectuée — les cinq unités ZimaBoard 2 sont apparues sur le réseau

"Elles apparaissent. Une, deux, trois, quatre — et voici Chappy, l'unité IA de la dernière fois. Cinq au total. Toutes actives."

Zero s'est ensuite connecté à une unité via tablette, confirmant l' écran d'accueil ZimaOS et le démarrage réussi. Une vérification des interfaces réseau a montré que la carte Mellanox était reconnue au niveau matériel (listée sous Mellanox Technologies), mais aucun pilote n'était chargé — comportement attendu, car ZimaOS n'inclut pas les pilotes InfiniBand par défaut.

"Les cartes PCIe sont alimentées et fonctionnelles. Mais le système d'exploitation ne dispose pas du pilote Mellanox intégré, donc il ne peut pas encore les charger. C'est un point que nous aborderons dans la prochaine vidéo lorsque nous tenterons réellement la connexion du cluster."

Ce qui vient ensuite

C'était la Partie 1 : acquisition du matériel, assemblage, et vérification de démarrage basique. Le travail à venir inclut :

• Installer les pilotes InfiniBand sur les cinq nœuds ZimaBoard 2
• Configurer le switch Mellanox SX6036 (ce qui nécessite son propre processus d'installation)
• Monter tout dans une baie serveur — Zero a déjà conçu un support imprimable en 3D mais ne l'a pas encore imprimé
• Exécuter de vrais benchmarks de cluster pour mesurer la performance de calcul combinée
• Tester de vraies charges de travail — la communauté est invitée à suggérer des expériences dans les commentaires

Zero est également franc sur l'économie de la construction :

"Le ZimaBoard 2 lui-même n'est pas extrêmement cher. Quand on prend en compte l'extensibilité et la qualité de fabrication, le prix est raisonnable. C'est un peu cher pour un jouet, mais pour une expérience, c'est un prix juste."

Pourquoi le ZimaBoard 2 est la bonne base pour un cluster de serveurs domestiques

Ce projet illustre un point important de la philosophie de conception du ZimaBoard 2. La plupart des mini-ordinateurs — même performants — sont des systèmes fermés. Ils fonctionnent bien comme nœuds de serveur domestique autonomes, mais ne peuvent pas être étendus ou interconnectés de manière significative au niveau matériel.
Le ZimaBoard 2 brise ce plafond. Le slot PCIe natif n'est pas un argument marketing — c'est une décision architecturale réelle qui permet une véritable extensibilité : cartes réseau 10G, stockage NVMe, accélération GPU, et, comme ce projet le démontre, des interconnexions InfiniBand de qualité entreprise.
Que vous utilisiez Plex, Pi-hole, Proxmox, ou que vous construisiez un cluster de serveurs domestiques rivalisant avec un petit centre de données, le ZimaBoard 2 est conçu pour évoluer avec vos ambitions. Petit, hackable, et — comme le dit Zero — "on dirait un jouet mais il fonctionne comme une bête."

Suivez l'aventure DIY Superordinateur de Zero

Le projet de superordinateur domestique de Zero est l'une des constructions DIY de serveur domestique les plus ambitieuses techniquement que nous ayons vues autour du ZimaBoard 2. Rien que dans la Partie 1, la configuration matérielle comprend cinq nœuds ZimaBoard 2, cinq cartes Mellanox ConnectX-3 Pro InfiniBand, cinq câbles DAC personnalisés 56Gbps, un switch Mellanox SX6036 36 ports, et un switch LAN entreprise 48 ports.
Tout a démarré. Tout a été reconnu. La base est solide.
Chez Zima, nous sommes fiers d'avoir soutenu cette expérience et impatients de partager les résultats alors que Zero travaille à un cluster pleinement opérationnel. Abonnez-vous à la chaîne de Zero pour suivre l'aventure, et restez à l'écoute du blog Zima pour plus de couverture.