Dans cet article, nous vous proposons de voir comment nous avons conçu un appareil à haute disponibilité électrique et Ethernet pour un client dans le domaine de la cybersécurité.

Nous allons détailler chaque étape de la conception à sa réalisation dans un boitier rackable 1U Rack Matrix modèle M1.

Toute la partie de gestion logiciel de la détection de la défaillance et du basculement d'une carte mère à l'autre n'est pas abordé ici, car elle dépend fortement des logiciels et systèmes d'exploitation mis en oeuvre sur les cartes mère et de la  manière dont vous souhaitez gérer cela.

Objectif

L'objectif est d'assurer une continuité de service optimal de l'appareil au maximum de ses capacités et le plus longtemps possible. La durée de continuité de service dépend fortement de la source de la défaillance.

Ainsi,

• Lors d'une coupure électrique de quelques secondes à quelques dizaines de minutes, il faut assurer le plus longtemps possible l'alimentation des cartes mère jusqu'au rétablissement de la source électrique.
• Lors de la défaillance d'une carte mère, il faut pouvoir détecter cette défaillance et basculer les traitements sur l'autre carte mère présente à cet effet.
• Lors de la rupture d'une connexion Ethernet, il faut pouvoir indiquer à l'autre carte mère de prendre le relais.

Pré-requis

Avoir un fonctionnement de l'appareil assuré quelque soit les évènements suivants:

1. Défaillance d'une carte mère
2. Défaillance d'un point de connexion Ethernet
3. Défaillance d'un bloc d'alimentation continu
4. Défaillance d'une carte mère et du transformateur d'alimentation de l'autre carte mère
5. Rupture totale de la source électrique du secteur 100~220V

Voici le schéma final de la conception reprenant les pré-requis ci-dessus

Appareil de base

Voici le routeur 1U servant de base à notre conception.

• Une alimentation secteur 100~220V avec transformateur vers 12V continu
• Une carte mère avec 3 ports réseaux

Solutions

Ici nous présentons les étapes de la conception répondant à chaque point évoqué dans les pré-requis ci-dessus.

 1 - Défaillance d'une carte mère

Pour pallier à la défaillance d'une carte mère, la solution est d'en ajouter une deuxième. Les 2 cartes sont branchées sur le même transformateur. Ceci implique de doubler la puissance du transformateur pour pouvoir alimenter les 2 cartes mère en même temps.

 2 - Défaillance ou rupture d'un point de connexion Ethernet

Pour pallier à cette panne, nous ajoutons une interconnexion Ethernet entre les deux cartes mères de la solution N°1 précédente.

La connexion étant située en interne (à l'intérieur du boîtier) cela a l'avantage de ne pas pouvoir être manipulé ou retiré par une tierce personne (le client ou un employé) et par la  même occasion il n'y a pas de câble inutile sur la façade du routeur.

3 - Défaillance d'un bloc d'alimentation continu

pour pallier à cette défaillance, nous ajoutons un transformateur à la solution N°2 précédente pour alimenter la deuxième carte mère.

• Le transformateur situé à droite alimente la carte mère de droite
• Le transformateur situé à gauche alimente la carte mère de gauche

Si l'alimentation d'une carte mère tombe en panne, la carte de mère de secours le détecte car il n'y a plus de réponse au ping ou tout autre mécanisne de la part de la carte mère plus alimentée.

Interconnexion Ethernet entre les deux cartes mère (câble blanc)

 4 - Défaillance d'une carte mère et du transformateur d'alimentation de l'autre carte mère

Pour pallier à ce scénario de malchance, nous rajoutons un module de redondance entre les deux transformateurs et les deux cartes mère à la solution précédente N°3.

5 - Rupture totale de la source électrique du secteur 100~220V

Pour pallier à la rupture totale d'alimentation électrique sur les 2 sources secteur (vraiment pas de chance), nous rajoutons à la solution précédente une batterie interne pour chaque carte mère. Ainsi selon l'âge de la batterie et la consommation des cartes mères avec leurs options, la durée de maintient de l'alimentation peut-être de 20 minutes à plus de 2 heures. Ceci est largement suffisant pour les cas de micro coupures (de quelques secondes à 5 min) qui sont les plus courantes, voire même laisse le temps à la carte mère équipée d'un modem 4G d'envoyer l'information de la coupure totale.

Résultat final

Voici ci-après le résultat final pour le routeur haute dispo de la société WaWuWe