Comment INFO SPEED HARDWARE établit une liaison directe 10GbE pour ZimaBoard 2

Eva Wong

IceWhale author

Eva Wong est la rédactrice technique et bricoleuse résidente chez ZimaSpace. Geek depuis toujours, passionnée par les laboratoires informatiques personnels et les logiciels open source, elle se spécialise dans la vulgarisation de concepts techniques complexes au moyen de guides pratiques et concrets. Eva pense que l’hébergement personnel doit être amusant, et non intimidant. À travers ses tutoriels, elle aide la communauté à démystifier les configurations matérielles, de la construction de leur premier NAS à la maîtrise des conteneurs Docker.

How INFO SPEED HARDWARE Builds a Direct 10GbE Link for ZimaBoard 2 - Zima Store Online

Merci à INFO SPEED HARDWARE d’avoir présenté une méthode pratique pour ajouter le 10 GbE à un NAS ZimaBoard 2, sans remplacer tout le réseau domestique ni acheter un commutateur 10 GbE multports.

Le principe est simple : garder la ZimaBoard 2 connectée au réseau local existant par l’un de ses ports Ethernet intégrés, puis installer un adaptateur réseau 10 GbE compatible dans le logement PCIe et relier directement cet adaptateur à une deuxième interface 10 GbE dans un PC Windows.

Le réseau habituel continue de fournir l’accès à Internet, l’administration et la connectivité des autres appareils. Le câble dédié crée une liaison point à point distincte pour les transferts de fichiers volumineux entre le poste de travail et le NAS.

Le test d’INFO SPEED HARDWARE atteint un débit agrégé d’environ 6,84 Gbit/s avec iPerf3. C’est nettement plus rapide qu’une connexion 1 GbE, mais cela reste inférieur au débit de liaison de 10 Gbit/s et ne signifie pas que chaque transfert de fichier atteindra la même vitesse.

À regarder avant de lire : La vidéo originale en espagnol explique le goulot d’étranglement existant du NAS, la topologie de la liaison directe, la configuration des adresses réseau, le test iPerf3 et la configuration matérielle finale de la ZimaBoard 2.

Remarque sur la source : Cet article réorganise la configuration et les résultats présentés dans la vidéo d’INFO SPEED HARDWARE sur un réseau homelab direct en 10 GbE. Les performances réseau dépendent des adaptateurs, des pilotes, de l’interface PCIe, du câble, du système d’exploitation, des paramètres de protocole, des périphériques de stockage, de la charge du processeur et de la méthode de test. Le résultat mesuré doit être considéré comme celui d’une configuration donnée et non comme une vitesse de transfert garantie.

Pourquoi un réseau 1 GbE devient un goulot d’étranglement pour un NAS

Un NAS domestique peut embarquer des processeurs rapides, un stockage SSD et plusieurs disques durs, tout en restant lent depuis un poste de travail. Le problème ne vient souvent pas du serveur lui-même, mais de la liaison réseau entre les deux appareils.

Le 1 GbE standard offre un débit théorique d’un gigabit par seconde. Lors des transferts de fichiers réels, cela donne généralement environ 110 à 125 Mo/s dans des conditions favorables. Une fois cette limite atteinte, installer un SSD plus rapide dans le NAS n’accélère pas sensiblement le transfert.

La configuration de ZimaBoard 2 présentée par INFO SPEED HARDWARE comprend un processeur Intel N150, 16 Go de mémoire, un stockage système intégré, un SSD et un disque dur de grande capacité. Ses deux interfaces 2,5 GbE intégrées constituent déjà une amélioration par rapport au 1 GbE, mais le commutateur existant et les clients connectés peuvent toujours limiter l’ensemble de la liaison à un débit négocié plus faible.

Schéma du NAS ZimaBoard 2, des disques de stockage et du réseau Gigabit existant

La conception initiale du NAS comprend un SSD, un grand disque dur, des partages SMB et un réseau commuté classique qui peut limiter les appareils clients à des débits d’environ 1 GbE.

Il s’agit d’une étape de diagnostic importante. Avant d’acheter du matériel réseau plus rapide, identifiez si la limite actuelle vient du réseau, de l’ensemble de stockage, du processeur, du protocole ou de l’appareil client. Une mise à niveau vers le 10 GbE ne résoudra pas le problème d’un système de stockage qui ne peut lire les données qu’à 150 Mo/s.

La différence entre 10 Gbit/s et 10 Go/s

10 GbE signifie 10 gigabits par seconde, et non 10 gigaoctets par seconde. Comme un octet contient huit bits, la conversion théorique est la suivante :

10 Gbit/s ÷ 8 = 1,25 Go/s

Cette valeur de 1,25 Go/s correspond à un maximum théorique brut. L’encapsulation Ethernet, la surcharge TCP/IP, le traitement SMB ou NFS, la latence du stockage, le comportement des pilotes et la charge système réduisent le débit utile au niveau des applications.

Le résultat d’environ 6,84 Gbit/s affiché dans la vidéo correspond mathématiquement à environ 855 Mo/s, avant prise en compte de la surcharge liée au partage de fichiers et au stockage. Cela reste plusieurs fois supérieur au débit pratique maximal d’une connexion 1 GbE.

Pourquoi utiliser une connexion directe 10 GbE ?

Dans un réseau 10 GbE classique destiné à plusieurs appareils, un commutateur 10 GbE relie le NAS, le poste de travail, le serveur et les autres appareils clients haut débit. C’est la conception la plus flexible, mais elle nécessite aussi un commutateur compatible et éventuellement une mise à niveau plus large du réseau.

Une connexion directe retire le commutateur d’une liaison haut débit :

Connexion	Fonction	Chemin matériel
Réseau domestique existant	Accès à Internet, administration et accès depuis les appareils clients habituels	Ethernet intégré de ZimaBoard 2 → commutateur ou routeur existant
Liaison directe 10 GbE	Transferts haut débit entre le NAS et un poste de travail	Adaptateur 10 GbE PCIe de ZimaBoard 2 → adaptateur 10 GbE du PC Windows

Cette topologie est intéressante lorsqu’un seul poste de travail a besoin d’un accès plus rapide au NAS. Un PC de montage vidéo, un poste de travail dédié aux sauvegardes, un hôte de virtualisation ou un ordinateur de bureau principal peut bénéficier d’une liaison dédiée au stockage, tandis que les téléphones, les ordinateurs portables, les téléviseurs et les autres appareils continuent d’utiliser le réseau existant.

En contrepartie, la connexion 10 GbE dessert principalement ces deux appareils. L’ajout d’autres appareils haut débit par la suite nécessite généralement un commutateur ou une topologie routée plus complexe.

Utiliser l’extension PCIe de ZimaBoard 2 pour le 10 GbE

ZimaBoard 2 comprend deux interfaces 2,5 GbE intégrées, mais pour atteindre un débit de 10 GbE, il faut un adaptateur réseau compatible vendu séparément.

L’interface PCIe libre de la carte permet l’extension. INFO SPEED HARDWARE installe un adaptateur 10GbE dans cet emplacement et utilise l’un des ports réseau intégrés pour la connexion au réseau local habituel.

Cette approche conserve deux chemins indépendants :

L’interface Ethernet intégrée reçoit une adresse du réseau domestique habituel.
L’interface PCIe 10GbE reçoit une adresse statique distincte pour la connexion directe.
Le PC Windows reçoit également une adresse statique sur ce sous-réseau dédié.
Le trafic destiné au sous-réseau direct passe par le câble 10GbE plutôt que par le commutateur habituel.

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Single board computer zimaboard2

Matériel nécessaire pour une liaison directe 10GbE

Le modèle exact d’adaptateur peut varier, mais les deux extrémités doivent disposer d’interfaces capables d’établir le même type de connexion 10GbE.

Composant	Rôle	Vérification de compatibilité
ZimaBoard 2	Exécute le système NAS et fournit une extension PCIe	Prise en charge de la carte réseau choisie par le système d’exploitation et ses pilotes
Adaptateur PCIe 10GbE	Ajoute une interface 10GbE dédiée au NAS	Exigences PCIe, encombrement, compatibilité du chipset et refroidissement
Adaptateur 10GbE pour PC	Fournit le point de connexion côté station de travail	Interface PCIe, Thunderbolt ou autre interface prise en charge disponible
Câble compatible	Relie directement les deux extrémités	Les composants en cuivre RJ45, DAC SFP+ ou optiques doivent être compatibles avec les deux adaptateurs
Stockage rapide	Fournit ou reçoit des données à une vitesse multigigabit	Performances d’un HDD unique, d’un volume RAID, d’un SSD ou d’un NVMe

Pour les adaptateurs 10GBASE-T équipés de ports RJ45, le Cat6a est le choix le plus sûr pour les câbles permanents de grande longueur. Le Cat6 peut également prendre en charge le 10GbE sur des installations adaptées plus courtes. La qualité du câble, le raccordement, les interférences et la distance influent sur la stabilité de la liaison.

Les adaptateurs SFP+ peuvent aussi utiliser un câble DAC pour les courtes liaisons en rack, ou des émetteurs-récepteurs compatibles et de la fibre pour les distances plus longues. Les adaptateurs et le type de câble doivent être compatibles ; un connecteur RJ45 ne peut pas être branché directement sur un port SFP+ sans l’émetteur-récepteur adapté.

Vérifiez la prise en charge par le système d’exploitation avant d’acheter la carte réseau

La même chaîne avait déjà fait état de difficultés liées aux pilotes lors de l’ajout d’un adaptateur 10GbE à un NAS ZimaBoard 2 sous TrueNAS. Cela rappelle utilement que la compatibilité PCIe ne se limite pas au connecteur physique.

Avant d’acheter un adaptateur, vérifiez :

Le chipset de la carte réseau est-il pris en charge par la version choisie de TrueNAS, Linux, Windows ou ZimaOS ?
Le système d’exploitation inclut-il le pilote ou faut-il l’installer séparément ?
La carte négocie-t-elle la vitesse prévue avec l’adaptateur situé à l’autre extrémité ?
L’interface PCIe offre-t-elle suffisamment de lignes et de bande passante ?
La carte nécessite-t-elle un flux d’air supplémentaire en fonctionnement continu ?

Les cartes 10GbE destinées aux serveurs peuvent chauffer sous charge. Elles sont souvent conçues pour des serveurs en rack bénéficiant d’un flux d’air continu dans le châssis. Une carte passive installée dans un homelab ouvert peut donc tout de même nécessiter un ventilateur à proximité.

Attribuer un sous-réseau distinct à la liaison directe

Un câble direct ne dépend généralement pas du serveur DHCP du routeur domestique. INFO SPEED HARDWARE attribue des adresses statiques aux interfaces du NAS et de Windows sur un sous-réseau distinct.

L’écran iPerf3 affiche des adresses dans la plage suivante :

Interface directe du NAS : une adresse telle que 30.30.30.2
Interface directe Windows : une adresse telle que 30.30.30.3

Les adresses privées exactes peuvent varier. L’important est que les deux interfaces directes utilisent le même sous-réseau dédié, sans conflit avec le réseau domestique principal.

Une configuration point à point classique ne nécessite ni passerelle par défaut ni serveur DNS sur l’interface directe. L’adaptateur du réseau local principal doit conserver les paramètres de passerelle et de DNS utilisés pour l’accès à Internet et au réseau habituel.

L’ajout d’une deuxième passerelle par défaut peut amener Windows ou le NAS à envoyer le trafic par la mauvaise interface. L’adaptateur haut débit doit être considéré comme une liaison de données locale dédiée, sauf si le concepteur prévoit délibérément un réseau routé.

Vérifiez que SMB utilise l’adresse 10GbE

Un ordinateur disposant de deux chemins réseau vers le même NAS peut continuer à utiliser l’adresse habituelle du réseau local, à moins que l’utilisateur ne se connecte délibérément via l’interface directe.

Par exemple, un partage SMB doit être ouvert à l’aide du nom d’hôte ou de l’adresse IP associés à la liaison 10GbE. Si l’adresse habituelle du réseau domestique est utilisée, le transfert peut rester limité par l’interface intégrée ou le commutateur existant.

Les utilisateurs de Windows peuvent connecter le partage NAS à l’aide de son adresse sur la liaison directe, tout en gardant l’adresse habituelle disponible pour l’administration et les clients moins rapides. Attribuer un nom reconnaissable à la connexion permet d’éviter de confondre le réseau local et la liaison 10GbE.

Tester le débit réseau avec iPerf3

INFO SPEED HARDWARE valide la connexion directe avec iPerf3. Contrairement à un test de copie de fichiers, iPerf3 mesure le débit réseau sans faire des périphériques de stockage le principal goulot d’étranglement.

Une extrémité sert de serveur iPerf3, et l’autre lance le test. La capture d’écran montre plusieurs flux TCP parallèles. Les débits indiqués diffèrent d’un flux à l’autre, tandis que le résultat cumulé atteint environ 6.84Gbps.

iPerf3 mesure 6.84Gbps entre ZimaBoard 2 et une station de travail Windows

Plusieurs flux iPerf3 parallèles atteignent un débit cumulé d’environ 6.84Gbps sur la liaison directe.

Les flux parallèles peuvent révéler une bande passante disponible plus élevée lorsqu’une seule connexion TCP n’exploite pas pleinement une liaison rapide. Ils peuvent également accroître la charge de traitement du processeur et de la mémoire ; le résultat doit donc être consigné avec le nombre de flux et le sens du test.

Un plan de test plus complet comprendrait :

Un test à flux unique pour mesurer le comportement TCP habituel
Un test mult flux pour estimer la capacité cumulée de la liaison
Des tests dans les deux sens
Un test plus long pour révéler les problèmes thermiques ou de stabilité
Surveillance du processeur aux deux extrémités
Un véritable transfert SMB ou NFS avec des fichiers représentatifs

Pourquoi le test n’atteint pas les 10 Gbit/s

Une liaison 10GbE négociée ne garantit pas un résultat de benchmark à 10 Gbit/s. Plusieurs éléments de cette configuration compacte peuvent réduire le débit :

Surcharge des protocoles TCP/IP et Ethernet
Efficacité du chipset et du pilote de la carte réseau
Configuration des lignes PCIe et comportement du contrôleur
Charge du processeur Intel N150 lors du traitement de plusieurs flux réseau
Bande passante mémoire et opérations de copie des données
Gestion des interruptions et paramètres de déchargement
Configuration réseau du système d’exploitation
Limites thermiques lors de transferts prolongés

Le résultat de 6,84 Gbit/s confirme que la connexion directe dépasse largement les débits 1GbE et 2,5GbE. Il n’indique pas nécessairement un problème simplement parce qu’il est inférieur à 10 Gbit/s.

La vitesse du réseau et celle de la copie de fichiers sont différentes

iPerf3 peut générer du trafic réseau en mémoire, mais un véritable transfert NAS doit lire les données depuis un périphérique de stockage et les écrire sur un autre.

Type de stockage	Effet probable sur un transfert 10GbE
Disque dur mécanique unique	Devient généralement le goulot d’étranglement bien avant que la liaison 10GbE soit saturée.
Pool RAID de plusieurs HDD	Peut augmenter le débit séquentiel, selon la configuration RAID et le nombre de disques.
SSD SATA	Peut dépasser les débits 1GbE et 2,5GbE, mais reste sous le plafond théorique du 10GbE.
SSD NVMe ou pool de SSD rapides	A plus de chances d’approcher la capacité utile d’une connexion 10GbE.

Les transferts de petits fichiers peuvent aussi rester bien plus lents que les transferts séquentiels de gros fichiers, car chaque fichier entraîne des opérations de métadonnées, de système de fichiers, d’autorisations et de protocole.

Les utilisateurs qui souhaitent étendre leur NAS à grande capacité peuvent consulter le guide d’extension du stockage de la ZimaBoard 2 pour obtenir des conseils supplémentaires sur les disques, les contrôleurs, l’alimentation et l’agencement physique.

La configuration réseau finale de la ZimaBoard 2

La configuration finale conserve la ZimaBoard 2 dans son châssis métallique compact pour disques. Le NAS se connecte au commutateur existant pour l’accès réseau classique, tandis qu’un câble distinct relie directement l’adaptateur PCIe 10GbE au poste de travail.

NAS ZimaBoard 2 connecté à un commutateur et relié directement à un poste de travail via PCIe 10GbE

La topologie achevée conserve la connexion LAN classique tout en ajoutant une liaison haut débit distincte entre le NAS et le poste de travail.

Cette configuration hybride évite de mettre à niveau tous les appareils en même temps. Le foyer peut conserver son routeur et son commutateur actuels, tout en dotant l’ordinateur qui transfère les fichiers les plus volumineux d’une connexion directe plus rapide.

Quand une liaison directe 10 GbE est-elle adaptée ?

Une mise à niveau point à point est particulièrement utile lorsqu’un système a régulièrement besoin d’un accès haut débit au NAS.

Montage vidéo : transfert de gros fichiers source, de caches de projet et d’exports finalisés.
Sauvegarde de poste de travail : création ou restauration de grandes images disque.
Virtualisation : transfert d’images de machines virtuelles et accès à un stockage réseau hautes performances.
Photographie : importation et traitement de grandes photothèques RAW stockées sur le NAS.
Développement logiciel : transfert de grands jeux de données, d’images de conteneurs et d’artefacts de compilation.
Migration de NAS : copie de données entre un poste de travail et un nouveau pool de stockage.

Un commutateur 10 GbE devient plus adapté lorsque plusieurs postes de travail, serveurs ou périphériques NAS doivent communiquer rapidement entre eux. Les liaisons directes peuvent devenir difficiles à gérer à mesure que le nombre de points de connexion augmente.

Ce que démontre le test d’INFO SPEED HARDWARE

Constat	Ce que démontre la vidéo	Limite restante
Extension PCIe	ZimaBoard 2 peut accueillir une interface réseau 10 GbE compatible.	La carte réseau choisie doit tout de même être prise en charge par le pilote du système d’exploitation.
Connexion directe	Un poste de travail peut bénéficier d’une liaison haut débit vers le NAS sans commutateur 10 GbE.	Les autres clients ne bénéficient pas automatiquement de cette bande passante.
Sous-réseau dédié	La liaison haut débit peut fonctionner indépendamment du réseau local domestique habituel.	Les adresses et les routes doivent être configurées sans entrer en conflit avec le réseau principal.
Résultat iPerf3	La configuration testée atteint environ 6,84 Gbit/s lors d’un test mult flux.	Les performances d’un flux unique et des copies de fichiers peuvent être inférieures.
Performances du NAS	Le goulot d’étranglement du réseau peut être repoussé bien au-delà du 1 GbE.	Les performances du HDD, du SSD, du système de fichiers et du SMB déterminent toujours la vitesse réelle des transferts.

Une mise à niveau ciblée vers le 10 GbE sans reconstruire tout le réseau

Le projet d’INFO SPEED HARDWARE montre qu’il n’est pas toujours nécessaire de remplacer tout le réseau pour dépasser le Gigabit Ethernet. ZimaBoard 2 conserve sa connexion LAN habituelle, tandis que son emplacement PCIe fournit une liaison 10 GbE dédiée au poste de travail qui en a le plus besoin.

Le résultat iPerf3 d’environ 6,84 Gbit/s est bien inférieur au débit théorique de la liaison 10 Gbit/s, mais il représente tout de même une nette amélioration par rapport à une connexion 1 GbE classique. Ce projet met également en évidence les limites pratiques des tests de débit réseau : la carte réseau, la connexion PCIe, le processeur, les pilotes, le protocole, le câble et le pool de stockage contribuent tous au résultat final.

Regardez le tutoriel complet d’INFO SPEED HARDWARE sur le 10GbE pour découvrir les explications d’origine sur le réseau, la configuration IP, le test de débit et le montage matériel final.

INFO SPEED HARDWARE termine le tutoriel sur le NAS ZimaBoard 2 en 10GbE direct

INFO SPEED HARDWARE conclut le test de laboratoire domestique en 10GbE direct après avoir validé la connexion avec iPerf3.

Si vous ajoutez une connexion réseau plus rapide à votre NAS ZimaBoard 2 ou dépannez un adaptateur réseau PCIe, rejoignez la communauté ZimaSpace pour partager le modèle de votre carte réseau, votre système d’exploitation, votre configuration de stockage et les résultats mesurés.

FAQ

ZimaBoard 2 peut-il utiliser une carte réseau 10GbE ?

Oui, une carte réseau compatible peut être connectée via PCIe. La compatibilité dépend du chipset de la carte, des exigences PCIe, des pilotes du système d’exploitation, de la consommation électrique et du refroidissement.

Ai-je besoin d’un commutateur 10GbE pour un PC et un NAS ?

Non. Les deux interfaces 10GbE peuvent être connectées directement et se voir attribuer des adresses sur un sous-réseau dédié. Un commutateur est plus utile lorsque trois appareils haute vitesse ou plus doivent communiquer.

Le réseau domestique habituel et la liaison 10GbE directe peuvent-ils fonctionner ensemble ?

Oui. Le port Ethernet intégré peut rester connecté au réseau local domestique tandis que l’adaptateur PCIe gère la liaison directe vers le stockage. Seule l’interface réseau local principale a normalement besoin d’une passerelle par défaut.

Pourquoi une liaison 10GbE ne transfère-t-elle pas les données exactement à 10Gbps ?

10Gbps correspond au débit de la liaison. Les surcharges de protocole, les pilotes, le comportement du PCIe, la charge du processeur, la configuration réseau et la méthode de test réduisent le débit mesuré. Les transferts de fichiers réels peuvent être encore davantage limités par les performances du stockage.

Que signifie le résultat iPerf3 de 6.84Gbps ?

Il s’agit du débit réseau cumulé mesuré sur plusieurs flux TCP parallèles dans la configuration présentée. Cela ne signifie pas que chaque transfert de fichier SMB atteindra 6.84Gbps.

Un seul disque dur peut-il saturer une connexion 10GbE ?

En général, non. Un seul disque mécanique devient généralement le goulot d’étranglement en premier. Les SSD rapides, le stockage NVMe ou les pools de plusieurs disques sont mieux adaptés aux transferts 10GbE à haut débit.

Faut-il activer les trames Jumbo pour une liaison 10GbE directe ?

Les trames Jumbo peuvent réduire la charge de traitement dans certains environnements, mais elles ne sont pas indispensables pour le 10GbE. Si elles sont utilisées, les deux points de terminaison doivent les prendre en charge et utiliser la même MTU. Une MTU incompatible peut entraîner des problèmes de connectivité et de performances.