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 homelabs et les logiciels open source, elle se spécialise dans la traduction de concepts techniques complexes en guides accessibles et pratiques. Eva croit que l’auto-hébergement doit être amusant, pas intimidant. À travers ses tutoriels, elle donne à la communauté les moyens de démystifier les configurations matérielles, depuis la construction de leur premier NAS jusqu’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 montré une manière pratique d’ajouter le 10 GbE à un NAS ZimaBoard 2 sans remplacer tout le réseau domestique ni acheter un commutateur 10 GbE multiports.

L’idée est simple : conserver la connexion de la ZimaBoard 2 au réseau local existant via l’un de ses ports Ethernet intégrés, puis installer un adaptateur réseau 10 GbE compatible dans le logement PCIe et connecter directement cet adaptateur à une seconde interface 10 GbE d’un PC Windows.

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

Le test d’INFO SPEED HARDWARE atteint environ 6,84 Gbit/s de débit cumulé dans iPerf3. C’est nettement plus rapide qu’une connexion 1 GbE, mais ce résultat 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 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 consacrée à 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 le résultat d’une configuration donnée, et non comme un débit de transfert garanti.

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

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

Le 1 GbE standard offre un débit de liaison théorique d’un gigabit par seconde. Lors des transferts de fichiers réels, cela produit 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 considérablement le transfert.

La configuration de la 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 offrent déjà une amélioration par rapport au 1 GbE, mais le commutateur existant et les clients connectés peuvent encore limiter l’ensemble du chemin à un débit négocié inférieur.

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

La conception NAS d’origine comprend un SSD, un disque dur de grande capacité, des partages SMB et un réseau commuté classique pouvant limiter les clients à environ 1 GbE.

Il s’agit d’une étape de diagnostic importante. Avant d’acheter du matériel réseau plus rapide, déterminez si la limite actuelle vient du réseau, du pool de stockage, du processeur, du protocole ou de l’appareil client. Une mise à niveau vers le 10 GbE ne corrigera pas 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

Le 10 GbE désigne 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. La trame Ethernet, les surcharges TCP/IP, le traitement SMB ou NFS, la latence du stockage, le comportement des pilotes et la charge du 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 des surcharges liées au partage de fichiers et au stockage. Cela reste plusieurs fois plus rapide que la limite pratique d’une connexion 1 GbE.

Pourquoi utiliser une connexion 10 GbE directe ?

Un réseau 10 GbE normal reliant plusieurs appareils place un commutateur 10 GbE entre le NAS, le poste de travail, le serveur et les autres clients haut débit. C’est la conception la plus flexible, mais elle nécessite également un commutateur compatible et potentiellement une mise à niveau plus large du réseau.

Une connexion directe retire le commutateur d’un des chemins haut débit :

Connexion	Fonction	Chemin matériel
Réseau domestique existant	Accès à Internet, administration et accès depuis les clients habituels	Ethernet intégré du ZimaBoard 2 → commutateur ou routeur existant
Liaison 10 GbE directe	Transferts haut débit entre le NAS et un seul poste de travail	Adaptateur 10 GbE PCIe du 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 principal peut bénéficier d’un chemin de stockage dédié, tandis que les téléphones, ordinateurs portables, téléviseurs et autres appareils continuent d’utiliser le réseau existant.

Le compromis est que la connexion 10 GbE sert principalement ces deux appareils. Ajouter ultérieurement d’autres appareils haut débit nécessite généralement un commutateur ou une topologie routée plus complexe.

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

ZimaBoard 2 intègre deux interfaces 2,5 GbE, mais atteindre un débit de liaison de 10 GbE nécessite un adaptateur réseau compatible séparé.

L’interface PCIe libre de la carte fournit le chemin d’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 normal.

Cette approche préserve deux chemins indépendants :

L’interface Ethernet intégrée reçoit une adresse du réseau domestique normal.
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 au lieu du commutateur habituel.

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Single board computer zimaboard2

Matériel requis pour une liaison 10GbE directe

Le modèle exact de l’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	Fait fonctionner le NAS et fournit une extension PCIe	Prise en charge du système d’exploitation et des pilotes pour la carte réseau sélectionnée
Adaptateur PCIe 10GbE	Ajoute une interface 10GbE dédiée au NAS	Exigences PCIe, format physique, prise en charge du chipset et refroidissement
Adaptateur 10GbE pour PC	Fournit le point d’accès 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, le DAC SFP+ ou les composants optiques doivent être compatibles avec les deux adaptateurs
Stockage rapide	Fournit ou reçoit des données à une vitesse de plusieurs gigabits	Performances d’un disque dur unique, d’un pool RAID, d’un SSD ou d’un NVMe

Pour les adaptateurs 10GBASE-T dotés de ports RJ45, le Cat6a est le choix prévisible pour les longues liaisons permanentes. Le Cat6 peut également prendre en charge le 10GbE sur des installations adaptées plus courtes. La qualité du câble, le sertissage, les interférences et la distance influencent tous la stabilité de la liaison.

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

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

La même chaîne avait précédemment documenté des problèmes de pilotes lors de l’ajout d’un adaptateur 10GbE à un NAS ZimaBoard 2 basé sur TrueNAS. Cela rappelle utilement que la compatibilité PCIe ne se limite pas au connecteur physique.

Avant d’acheter un adaptateur, vérifiez :

Si le chipset de la carte réseau est pris en charge par la version sélectionnée de TrueNAS, Linux, Windows ou ZimaOS
Si le système d’exploitation inclut le pilote ou nécessite une installation distincte
Si la carte négocie la vitesse prévue avec l’adaptateur situé à l’autre extrémité
Si l’interface PCIe fournit suffisamment de lignes et de bande passante
Si la carte nécessite un flux d’air supplémentaire en fonctionnement continu

Les cartes 10GbE destinées aux serveurs peuvent chauffer en 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 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 appartenant à 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 être différentes. L’exigence importante est que les deux interfaces directes utilisent le même sous-réseau dédié et n’entrent pas en conflit avec le réseau domestique principal.

Une configuration point à point classique n’a pas besoin de passerelle par défaut ni de serveur DNS sur l’interface directe. L’adaptateur LAN principal doit conserver les paramètres de passerelle et de DNS utilisés pour l’accès à Internet et au réseau normal.

L’ajout d’une deuxième passerelle par défaut peut amener Windows ou le NAS à envoyer le trafic via la mauvaise interface. L’adaptateur haut débit doit être traité comme un chemin de données local dédié, sauf si l’utilisateur conçoit intentionnellement un réseau routé.

Vérifier que SMB utilise l’adresse 10GbE

Un ordinateur disposant de deux chemins réseau vers le même NAS peut continuer à utiliser l’adresse LAN habituelle, sauf si l’utilisateur 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 de liaison directe, tout en conservant l’adresse normale pour l’administration et les clients plus lents. Donner un nom reconnaissable à la connexion aide à éviter toute confusion entre les chemins LAN et 10GbE.

Tester le débit du réseau avec iPerf3

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

Un point d’extrémité fonctionne comme serveur iPerf3 et l’autre lance le test. La capture d’écran montre plusieurs flux TCP parallèles. Les flux individuels affichent des débits différents, tandis que leur résultat cumulé atteint environ 6.84 Gbit/s.

iPerf3 mesure 6.84 Gbit/s entre un ZimaBoard 2 et une station de travail Windows.

Plusieurs flux iPerf3 parallèles produisent un résultat cumulé d’environ 6.84 Gbit/s sur la liaison directe.

Les flux parallèles peuvent révéler une bande passante disponible plus importante 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 documenté avec le nombre de flux et le sens du test.

Un plan de test plus complet inclurait :

Un test à flux unique pour mesurer le comportement TCP normal
Un test mult flux pour estimer la capacité globale de la liaison
Des tests dans les deux sens
Un test plus long pour révéler les problèmes thermiques ou de stabilité
Surveillance du processeur sur les deux points d’extrémité
Un transfert SMB ou NFS réel utilisant des fichiers représentatifs

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

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 liée aux protocoles TCP/IP et Ethernet
Jeu de composants de la carte réseau et efficacité du pilote
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 de données
Gestion des interruptions et paramètres d’offload
Configuration réseau du système d’exploitation
Limites thermiques lors des 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 sur 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 la saturation de la liaison 10GbE.
Pool RAID de plusieurs disques durs	Peut augmenter le débit séquentiel, selon la configuration RAID et le nombre de disques.
SSD SATA	Peut dépasser 1GbE et 2,5GbE, mais reste en dessous du plafond théorique de 10GbE.
SSD NVMe ou pool de SSD rapides	A davantage de chances de s’approcher de la capacité utile d’une connexion 10GbE.

Les transferts de petits fichiers peuvent également rester bien plus lents que les transferts séquentiels volumineux, car chaque fichier entraîne des opérations liées aux métadonnées, au système de fichiers, aux autorisations et au protocole.

Les utilisateurs qui étendent un NAS de grande capacité peuvent consulter le guide d’extension du stockage du ZimaBoard 2 associé pour obtenir des informations supplémentaires sur la planification des disques, des contrôleurs, de l’alimentation et de la disposition physique.

La configuration réseau finale du ZimaBoard 2

La configuration finale conserve le ZimaBoard 2 à l’intérieur de son boîtier 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 liaison PCIe 10GbE directe vers le poste de travail

La topologie finale 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 une seule fois. Le foyer peut conserver son routeur et son commutateur actuels, tandis que l’ordinateur qui transfère les fichiers les plus volumineux bénéficie d’une connexion directe plus rapide.

Quand une liaison 10 GbE directe est pertinente

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 : Déplacement de fichiers source volumineux, de caches de projet et d’exports terminés.
Sauvegarde de la station 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 bibliothèques de fichiers RAW stockées sur le NAS.
Développement logiciel : Déplacement de grands jeux de données, d’images de conteneurs et d’artefacts de compilation.
Migration du NAS : Copie de données entre une station de travail et un pool de stockage de remplacement.

Un commutateur 10 GbE devient plus pertinent lorsque plusieurs stations de travail, serveurs ou appareils NAS doivent communiquer rapidement entre eux. Les liaisons directes peuvent devenir difficiles à gérer lorsque le nombre de points d’extrémité augmente.

Ce que démontre le test d’INFO SPEED HARDWARE

Constat	Ce que montre la vidéo	Limitation restante
Extension PCIe	La ZimaBoard 2 peut accueillir une interface réseau 10 GbE compatible.	La carte réseau choisie doit toujours être prise en charge par un pilote du système d’exploitation.
Connexion directe	Une seule station de travail peut bénéficier d’une liaison haut débit vers le NAS sans commutateur 10 GbE.	Les autres clients n’accèdent pas automatiquement à cette bande passante.
Sous-réseau dédié	La liaison haut débit peut fonctionner séparément du LAN domestique ordinaire.	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 sur un flux unique et lors de la copie de fichiers peuvent être inférieures.
Performances du NAS	Le goulot d’étranglement du réseau peut être largement repoussé au-delà de 1 GbE.	Les performances du disque dur, du SSD, du système de fichiers et de SMB déterminent toujours la vitesse réelle des transferts.

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

Le projet d’INFO SPEED HARDWARE montre que dépasser le Gigabit Ethernet ne nécessite pas toujours de remplacer tout le réseau. La ZimaBoard 2 conserve sa connexion LAN habituelle, tandis que son emplacement PCIe fournit une liaison 10 GbE dédiée à la station de travail qui en a le plus besoin.

Le résultat iPerf3 d’environ 6,84 Gbit/s est bien inférieur au débit théorique de 10 Gbit/s, mais il représente tout de même une nette amélioration par rapport à une connexion 1 GbE classique. Le projet met également en évidence les limites pratiques des tests de 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 l’explication originale du réseau, la configuration IP, le test de débit et la mise en place complète du matériel.

INFO SPEED HARDWARE termine le tutoriel sur le NAS ZimaBoard 2 avec une connexion 10GbE directe

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

Si vous ajoutez une connexion réseau plus rapide à votre NAS ZimaBoard 2 ou si vous 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 vos résultats mesurés.

FAQ

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

Oui, un adaptateur réseau compatible peut être connecté 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 recevoir des adresses sur un sous-réseau dédié. Un commutateur est plus utile lorsque trois appareils haut débit ou plus doivent communiquer.

Le réseau domestique normal 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 de stockage directe. Seule l’interface principale du réseau local a normalement besoin d’une passerelle par défaut.

Pourquoi une liaison 10GbE ne transfère-t-elle pas exactement à 10 Gbit/s ?

10 Gbit/s correspond au débit de la liaison. La surcharge des protocoles, 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 davantage limités par les performances du stockage.

Que signifie le résultat iPerf3 de 6,84 Gbit/s ?

Il s’agit du débit réseau combiné mesuré sur plusieurs flux TCP parallèles dans la configuration présentée. Cela ne signifie pas que chaque transfert de fichier SMB s’effectuera à 6,84 Gbit/s.

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

Généralement, 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 surcharge de traitement dans certains environnements, mais elles ne sont pas nécessaires pour le 10GbE. Si elles sont utilisées, les deux points d’extrémité doivent les prendre en charge et utiliser le même MTU. Un MTU incohérent peut entraîner des problèmes de connectivité et de performances.