新しい10 GbE USBアダプターは、より冷たく、より小さく、より安価

 (jeffgeerling.com)
2 ポイント 投稿者 GN⁺ 4 일 전 | 1件のコメント | WhatsAppで共有
  • RTL8159ベースの10G USB 3.2アダプターは、従来の10 GbE Thunderboltアダプターより小型で安価であり、RJ45ベースの10 Gbps接続が必要な環境で有力な選択肢となる
  • 実際の性能はUSBポートの帯域幅に大きく左右され、4台のコンピューターでのテストでは、USB 3.2 Gen 2x2 20 Gbpsポートを備えたデスクトップでのみ、ほぼ10 Gbps級の速度に近づいた
  • Macではドライバーなしですぐに動作したが、Network設定の速度表示は2500Base-Tと誤って表示され、Windowsではデバイスは認識してもRealtekドライバーのインストール前まではネットワーク接続ができなかった
  • 双方向処理ではシステムごとの差が大きく、Mac 2機種はアップロードとダウンロードを対称的に処理した一方、Frameworkとデスクトップでは上り下りの性能差がはっきり現れた
  • USB表記の混乱とポート制約のため、2.5G・5Gアダプターのコストパフォーマンスが依然として優れる場合が多く、完全な10 GbpsやSFP+が必要ならThunderboltアダプターのほうが適している可能性がある

USB帯域幅の制約

  • RTL8159ベースの 10G USB 3.2アダプターは、従来の10 GbE Thunderboltアダプターより小型で安価な選択肢だが、性能は接続するUSBポートの仕様に大きく左右される
    • ここ数年、ノートPCでの10 gigabitネットワーキングは、高価で大きく発熱の大きい10 GbE Thunderboltアダプターが事実上の標準的な選択肢となってきた
    • 2.5G および 5G USB adapters はすでに存在していたが、より高い帯域幅を必要とするケースは残っていた
  • テスト対象は WisdPiの80ドルの10Gモデルで、価格は大半の5G・2.5Gアダプターの約2倍だが、従来のThunderbolt 10Gアダプターよりはるかに安い
  • RJ45ベースで10 Gbpsが必要な場合には有力な選択肢になり得るが、10 Gbpsが必須でないなら、2.5または5 Gbpsアダプターのほうがコストパフォーマンスは高い
  • このアダプターはコンピューターによっては10 Gbpsをフルに出せないことがあり、実効性能はポートのネゴシエーション速度とUSB世代の対応状況に左右された

テスト環境と実効速度

  • アダプターは4台のコンピューターでテストされ、それぞれUSB仕様が異なっていた
    • AMD Ryzen AI 5 340搭載のFramework 13は、USB 4 / USB 3.2 Gen 2対応
    • MacBook NeoはUSB 3.1およびUSB 2.0対応
    • M4 MacBook AirはUSB 4 / USB 3.1 Gen 2対応
    • AMD Ryzen 7900xとB650マザーボードを使ったデスクトップはUSB 3.2 Gen 2x2対応
  • 各デバイスの正確なUSBポート仕様を把握すること自体が煩雑
    • 一部のWebサイトでは、ポートが「3.2 Gen 2」なのか「3.0」なのかさえ明記していない
    • Windowsは、10 Gbps NICのようなUSB 3.2 Gen 2x2デバイスを接続しても、"USB 3.0"としか表示しない
  • 完全な10 Gbpsに近い速度が出たのはAMDデスクトップだけだった
    • このデバイスは20 GbpsスループットのUSB 3.2 Gen 2x2ポートを1つ備えていた
    • わずかなオーバーヘッドを除けば、ほぼフルの10 Gbps速度に到達した
  • それ以外の機器は概ね6〜7 Gbps程度にとどまった
    • Mac 2機種はどちらもポート当たりの帯域幅が同じUSB 3.1 Gen 2x1 10 Gbpsだった
    • それでも性能は一貫してFrameworkより低く出た

macOSとWindowsの動作差

  • Macではアダプターを接続するとすぐに正しく認識され、追加のドライバーインストールなしでそのまま動作した
    • ただしNetwork設定のHardwareタブでは、接続速度が2500Base-Tと誤表示された
  • Windowsではデバイス自体は認識されたが、最新のRealtekドライバーをWebサイトからダウンロードしてインストールするまではネットワークに接続できなかった
  • ポートのネゴシエーション速度を確認する点ではApple側のほうが優れている
    • AppleではSystem Informationアプリでネゴシエーションされたポート速度を確認できる
    • Windowsではその情報を確認できる場所を見つけるのが難しい

双方向帯域幅の特性

  • 双方向帯域幅のテストでは、システムごとの差がはっきり現れた
    • Mac 2機種はアップロードとダウンロードのトラフィックを対称的に処理した
    • Frameworkは上り下りの性能差が非常に大きかった
  • デスクトップPCはダウンロードで9.5 Gbps、アップロードで約5 Gbpsを記録した
  • このアダプターの潜在力を最大限に引き出すには、USB 3.2 Gen 2x2 20 Gbpsポートが事実上必要となる

USB表記の混乱

  • 過去10年にわたるUSB命名の混乱のせいで、ユーザーが自分のコンピューターの実際の対応レベルを把握しにくい
    • MicrosoftはDevice Settingsウィンドウで、すべてのUSB 3.x接続を"3.0"と表示する
    • 実際の対応状況を確認するには、仕様書を直接見る必要があることが多い
  • 一部のコンピューターではポートに「10」や「20」のように速度が表示されているが、そのような表記はまれ
  • 多くのメーカーは、Appleのようにポートラベリング自体を行わない方向を取っている

5Gと2.5Gに対するコストパフォーマンス

  • 帯域幅が不足するUSBポートでは、2.5 Gbpsや5 Gbpsアダプターのほうがより良い選択となる場合がある
  • 上の写真の WisdPi 5 Gbps adapter をM4 Airでテストしたところ、4.6 Gbpsが出た
    • 同じ環境で 10 Gbps adapter は1.4倍速かった
    • 価格差は30ドル対80ドルで、2倍を大きく超えていた
  • すでに10 Gbpsネットワークを構築しており、SFP+ではなくRJ45を使い、大きくて熱いThunderboltアダプターよりもコンパクトなデバイスを望むなら、この製品は悪くない買い物になる
  • 逆に完全な10 Gbps性能が必須だったり、SFP+対応が必要だったりするなら、ThunderboltポートがUSB 3.2 Gen 2x2に対応していない環境では、依然としてThunderboltアダプターのほうが適している
  • 10 Gbpsが不要なら、現時点では2.5 Gbpsまたは5 Gbpsアダプターが依然として最も高いコストパフォーマンスを提供する

発熱と消費電力

  • 発熱と消費電力も確認されたが、測定は包括的ではない
    • 絶対的な消費電力を測りにくかった理由は、USB-C電力測定器を挟むと接続速度がUSB 2まで落ちたため
    • そのため、最高性能状態での測定ではなかった
  • 低速なUSB 2速度では、アダプターの消費電力は約0.86 Wattsだった
  • 発熱は予想より低かった
    • 従来のAquantiaベースの10 gigアダプターは非常に高温になり、そのため筐体自体が巨大なヒートシンクに近かった
    • WisdPi製品は数分間の双方向iperf3テスト後でも42.5°Cまでしか上がらなかった
  • この程度の温度なら暖かい程度で、ほかの10 gigアダプターのように触りにくいほど熱くはない

結論

  • 80ドル前後が高く感じられても、このチップを使う選択肢は1つだけではない
    • AliExpressには 代替製品 が多数出ている
    • デスクトップPC向けには、USBポートの要件を回避できるPCI Expressカード形状でも入手できる
  • 個人向けコンピューティング全般で価格上昇が続く中でも、このデバイスはより安く、より小さく、USBポートの条件が合えばより良い選択肢になり得る

関連記事

1件のコメント

 
GN⁺ 4 일 전
Hacker Newsのコメント

  • 出た直後に1つ買ってテストしてみた。RTLベースのアダプターはeBayで74ドル、比較対象はAmazonのIO CREST USB-4 AQC113アダプターで87ドルだった。
    MacBook ProからLinuxボックスに向けてiperf3を回してみると、RTL側はサイズがより小さく、かなり熱くなりにくい一方で、速度はおおよそ6Gbpsでジッターもかなり大きかった。
    一方、AQCアダプターは金属筐体なので触るのがつらいほど熱くなるが、9.3Gbpsを安定して維持していた。
    価格差も13ドル程度しかないので、より速くてジッターも少ないUSB-4 AQCのほうを使い続けることになった

  • iperf3のデフォルト設定はマルチスレッドではないので、テストが歪んでいた可能性もある。
    より高性能なコンピューターならUSBベースの10gig処理に必要な割り込みレートに耐えられるが、Macbook Neoのような低消費電力ハードウェアだとその限界に引っかかるかもしれない。
    コア数に合わせて -P 4 のようなオプションで回し直したらどうなるのか気になる

    • -P 2 と -P 4 でも一通り回してみたが、結果の差は2%以内だった。
      最新のA/MコアやZen 5コアは、単一コアだけでもUSB経由で10Gbps程度なら無理なく処理できる。
      ただしPiやN100ミニPCでは、5〜6Gbpsを超えるにはスレッド数を増やす必要があり、別途テスト中の25Gbpsアダプターでも、Ampere CPUで10Gbps超を測るにはマルチスレッドが必要だった
    • 最近のイーサネットチップは、USBイーサネット機器を含めてたいてい適応型の割り込みコアレッシングを使っている。
      そのため、昔のように割り込み数そのものがボトルネックになることは少ない。
      依然としてコアあたりのpackets/secの限界はあるが、その原因を割り込みそのものだと見るのは難しい
    • むしろ iperf2 を使うほうがよい。
      そちらはマルチスレッドをサポートしている
    • むしろ私はシングルスレッドのベンチマークのほうが、実際の体感性能をよりよく示すと思う。
      10Gbpsでも結局は1.2GB/s程度で、並列ストリームを使うアプリケーションは多くない

  • USBのバージョン名は本当に混乱する。
    昔は全部理解していたのに、USB-IFが名称を全面的に変えて、複数のバージョンに同じ名前を付けたり、昔の名前を別バージョンに再利用したりした。
    今では誰かがUSB 3.2 gen 2x2と言っても、何を指しているのか直感的に分かりにくい

    • 残念ながら USB 3.2 は標準のバージョン名にすぎず、ポートや機器の実性能を示してはいない。
      USB 5Gb/sはUSB 3.2 gen 1で、Type-AにもType-Cにもありうる。
      USB 10Gb/sはUSB 3.2 gen 2、USB 20Gb/sはUSB 3.2 gen 2x2で、これはType-C専用だ。
      しかも 5Gb/s USB という表記は実質的にマーケティング寄りで、実効速度は4Gb/s程度なので、10Gb/s USBは5Gb/s USBの2倍ではなく2.5倍速いと見るほうが適切だ。
      10Gb/s USBと10Gb Ethernetは公称速度こそ同じだが、USBのほうがオーバーヘッドが大きいため実際の転送速度は少し低くなる。
      本文のように7Gb/sを少し超える程度なのはやや低く見え、Windowsドライバーの影響かもしれない。
      Linuxのような別のOSでは、より高い転送速度が出る可能性もある
    • 別にいいと思う。
      USB-Cコネクター自体がもともと明確ではなかったからだ。
      電力を供給することも受けることもできるし、できないこともある。速度が速いことも遅いこともあり、映像出力ができることもできないこともあり、PCI Expressを流せる場合もあるが、たいていはそうではない。
      見た目はほぼ同じで、ケーブルも自分の能力を親切に教えてくれないことが多い
    • USBエコシステム全体がほとんどひどい状態だ。
      ポートごとに機能が違うこと自体は、仕様書にきちんと書かれていれば問題ないが、実際にはそうした文書化があまりにも不十分だ。
      DisplayPortに対応しているか、対応しているならどの程度の性能か、電力供給はどれくらいか、実際のデータ速度はいくつかを突き止めるのが難しすぎる。
      そのため、かなりの頻度で結局は挿してみて動くことを祈ることになる。
      5W充電と5Gbps転送を超える部分は大半がオプションなので、なおさらややこしい
    • Fabien Sanglardのチートシート https://fabiensanglard.net/usbcheat/index.html を見ると、USB 3.2 が思っていたよりずっと広い範囲を指しているように見える。
      ひどい形の後方互換性、あるいは将来への備えを狙った試みだったのかもしれない
    • それでも、こうした批判は受け止めたようだ。
      USB4の命名法はより良くなっており、単純なデータ速度と電力ラベルを前面に出しているので、必要なものを選ぶのは以前より楽になった

  • Appleハードウェアでフル10GbEがいつ使えるのか混乱しているなら、こう整理すればよい。
    10GbE Thunderboltアダプターが依然として最善で、2018年のIntel MacBook Pro 13インチ以降のほぼすべてのノートPCで、対称なフル10GbEが可能だ。
    M1以降のMacBook Airも含まれる。
    一方でAppleハードウェアは USB 3.2 gen 2x2 20Gbps をサポートしていないため、この種のRTL8159チップでは接続が10Gbpsに落ち、処理オーバーヘッドのため実際のイーサネット帯域は5〜7Gbps程度にとどまる。
    上位構成のMac Miniや標準構成のApple Studioには内蔵10GbEポートがある。
    当面、AppleノートPCではThunderboltアダプターが最も信頼できる10GbEの選択肢だ

    • MacBook Neo にはThunderbolt自体がないので、その方法は使えない

  • 今週はFramework拡張カードも発表された。
    https://frame.work/nl/en/products/wisdpi-10g-ethernet-expansion-card

    • リンク先の説明を見ると、10/100対応 までそのまま残っている。
      最近のNICの中には10/100を削っているものもあるが、低価格帯の機器でも必ずそうする必要はないという意味でうれしい
    • 投稿者は Framework 13 と同ブランドのWisdPi 10Gアダプターの組み合わせで、7Gbps程度しか出せなかった。
      このカードが実質的に同じアダプターを別筐体に入れたものなら、やはり7Gbps制限があるのか気になる
    • Framework向けSFP+やSFP28拡張 も出たら本当にうれしい

  • 本当に欲しいのは SFP+ポート 付きの製品だ。
    10gイーサネットよりDACのほうが安く、もっと長く引き回したいなら7ドルのマルチモードに替えれば済むと思う

    • 10GにCat7 は不要だ。
      Cat6でも規格上55mまで対応し、Cat6aはCat7と同じ100mまで届く。
      近くのスイッチまでの短距離なら、高品質なCat5eでも実運用では十分持つことが多い。
      壁内のCat5eで中距離の10Gをエラーなしで動かしたこともある。
      規格外ではあるが、実際には動く場合が多い。
      私も可能ならDACを使うが、たいていの人は単に壁の RJ45ポート に挿して隣の部屋のスイッチまでつなぎたいだけだ。
      SFP+ to Thunderbolt/USB4アダプターもいくつかあるが、価格は安くない
    • 10GBase-T は電力効率が悪いので、安い10Gbスイッチで節約した分を電気代で払うことになりがちだ。
      コストパフォーマンスと柔軟性の両方を見るなら、中古の 25Gbスイッチ のほうが良いと思う。
      たいていの25Gbスイッチは1/10/25Gbをすべてサポートしている。
      10Gbネットワーキングは、すでに10年以上前の世代という感覚がある
    • これまで見た SFP+製品 はすべてThunderboltまたはUSB4ベースで、USB 3.xとの下位互換性はなかった。
      たとえばQNAPの https://www.qnap.com/en/product/qna-uc10g1sf のような製品がそうだ
    • 10G DAC はCat6より安くはない。
      ほとんどの現実的な距離では、Cat6だけで10Gには十分だ。
      こうしたカードの想定ユーザーを考えると、トランシーバーやDACを買わせるより、単にCat6ケーブルを1本買ってくださいと言うほうがずっと現実的だ。
      光に切り替えられる柔軟性はUSB NICの目的とは少し別物でもあり、SFP+モジュール 自体がここで出ているNICより高価になる可能性も大きい
    • Ethernet はメディア非依存だ。
      もともとは太い同軸から始まったが、今でもtwisted pair、DAC、fiber、さらには無線まで全部Ethernetだ。
      それでも、すでに壁内配線があるなら RJ45ベースの10G はかなり有用だ。
      私の場合はCat5、さらにはCat5eですらない配線でも問題なく動いた。
      すべての区間で必ず動くとは限らず、同時使用時には違いが出るかもしれないが、今のところ2本中2本とも成功している。
      規格はおおむね100mの高密度配線環境を想定しており、実際の家庭内配線はそれより短く、密度も低く、ケーブル品質も表示以上であることが多いので余裕がある

  • 10GbE はやや中途半端な位置にあるように感じる。
    帯域は多くても1.25GB/sだが価格はそれなりに高く、SSDの性能を十分に引き出すには足りない一方、HDDにはたいてい過剰だ。
    SSDなら遅延と性能の面でThunderboltや40GbE超のほうが良く、HDDなら2.5Gbit程度で十分に見える。
    そのため、10GbEは2つの現実的な選択肢の間に挟まっている感じがする

    • ホームラボでは 10GbEがsweet spot だ。
      古いエンタープライズ機器を手に入れやすく、価格も安く、自分の用途には十分速い
    • 10Gbは十分安い。
      Mikrotikは4x10Gb + 1x1Gbのスイッチを150ドル程度で売っており、8x10Gbでも275ドル前後だ。
      SFP+と光もセットでおおよそ50ドル程度で、10Gb PCIeカードはIntelチップの新品がAmazonで約50ドル、中古のMellanoxカードはeBayで25ドルほどで買った。
      FreeBSDとLinuxではそのまま普通に動作する。
      以前は銅線ベースの10Gbがポートあたり5W超を消費し、SFPやケーブルも高かったが、実際には 光のほうが環境に優しい 面もある。
      銅を使わず、消費電力も少なく、1メートルあたりのプラスチック使用量も少ない。
      だから私の構成は主にSR、BR光モジュールとDAC中心で、今後も光を使い続け、銅線は積極的に避けるつもりだ
    • RAID 10のHDD 20台 を組むために10GbEを選んだ。
      おおよそ1GB/sあれば長い間十分そうで、2026年ごろになっても、自分が毎日扱う基本的なファイルが今よりはるかに大きくなるとは思えない
    • ZFS 3ディスクミラー に10GbEを使っている。
      書き込みには過剰なのは確かだが、読み込みでは2.5GbEより明らかに速い。
      5GbEもあるにはあるが、5GbE対応スイッチはたいてい10GbEも同時にサポートしている
    • Thunderboltを数メートル以上引き回すつもりなら話は変わる。
      10Gbが高い と感じるなら、それ以上の帯域の機器価格にはもっと驚くかもしれない。
      場合によっては、そちらも結局は光が必要になる

  • こういうアダプターで ノートPCへの電源供給 もできるのか気になる。
    PoE++は最大100Wまで供給できるので、たいていのノートPCには十分だ

    • 理論上は可能だが、実製品はまだほとんどない。
      私が見たのは 2.5GBase-T で802.3bt Type 3、51W級くらいまでだった。
      もっと良い製品があるなら私も興味がある。
      ただ個人的には5Gb-Tや10Gb-Tをあえて使いたいとは思わず、おおよそ50Wあればたいていの用途には十分だ。
      例外として、https://www.aliexpress.us/item/3256807960919319.html の "2.5GPD2CBT-20V" バリアントはある
    • PoE Mac mini という発想はかなり楽しい。
      スイッチ側から電源サイクルをかけられるので、今使っているスマートプラグよりずっとすっきりしている。
      https://hackaday.com/2023/08/14/adding-power-over-ethernet-support-to-a-mac-mini/
    • ある程度は可能だ。
      ただし、かなり高価な PoE to Data + Powerアダプター がいくつかあるだけだ。
      https://www.procetpoe.com/poe-usb-converter/
    • 家のランプ、センサー、スピーカーのような ホームオートメーション もPoE化できるとよい。
      ZigbeeやWi‑Fiより速くて安定する可能性があり、電池交換の頻度も減らせる
    • 60Wをうたう 5GbEモデル は1つ見つけた。
      スマホは充電できるが、手元の低消費電力ノートPCは起動できなかった。
      それでも、もうあと少しという感じはする

  • rtl8127 PCIeカード でaqc113を置き換えた。
    低温で動き、チップセット競合も少なく、価格も妥当だった。
    良い買い物で、この 10ドルのチップ のおかげで、今後数年のうちにもっと安価で電力効率の良い家庭向け10Gb機器が出てきそうだ

    • それはカードが10ドルだったという意味なのか、それとも チップ価格 が10ドルという意味なのか気になる

  • PCIe版 の話はこちらにもある。
    https://news.ycombinator.com/item?id=46423967