![是否存在技术原因导致尚不存在 10GbE USB 3.1 Gen 2 适配器?](https://linux22.com/image/1550543/%E6%98%AF%E5%90%A6%E5%AD%98%E5%9C%A8%E6%8A%80%E6%9C%AF%E5%8E%9F%E5%9B%A0%E5%AF%BC%E8%87%B4%E5%B0%9A%E4%B8%8D%E5%AD%98%E5%9C%A8%2010GbE%20USB%203.1%20Gen%202%20%E9%80%82%E9%85%8D%E5%99%A8%EF%BC%9F.png)
例如,实际上不可能通过 USB 创建 FireWire 适配器,因为 FireWire 需要 DMA,而 USB 不提供。有没有类似的阻止技术原因导致没有使用 USB C 端口(但不是 Thunderbolt)的 10 千兆以太网适配器出现?USB 3.1 Gen 1(甚至 USB 2.0)上的 GigE 无处不在,802.3an 标准中是否有阻止这种情况的因素?
我理解这里的经济状况,更昂贵的配备 USB C 的笔记本电脑也支持 Thunderbolt 3,而廉价笔记本电脑的拥有者不太可能想要 10 GbE 适配器。然而,这个问题是关于技术原因的(因为可以用 USB C 比 Thunderbolt 3 便宜得多来反驳经济论点,但同样,让我们把这个论点留给不同的网站)。
答案1
我将再一次尝试回答,这次将明确地而不是含蓄地回答。
例如,通过 USB 创建 FireWire 适配器几乎是不可能的,因为 FireWire 需要 DMA,而 USB 不提供。是否存在类似的阻碍技术原因,为什么没有使用 USB C 端口(但没有 Thunderbolt)出现 10 千兆以太网适配器?
10GbE 应该没有任何理由无法实现。Aquantia 和 Realtek 的 2.5GbE 和 5GbE USB 控制器证明 >1GbE 适配器可以实现并且确实存在。USB 上的 10GbE 可能会出现,但正如我所说,经过开销后,10Gb/s USB 看起来更像是 6Gb/s。还有一个问题是,绝大多数 USB 控制器都受到 PCIe 的瓶颈限制,因为供应商不希望为两个端口牺牲 4x PCIe 3.0 通道,这会让情况变得更糟。我见过很多双端口 USB 3.1 Gen2 控制器(总共 20Gb/s),由 PCIe 3.0 x1(8Gb/s)支持。Thunderbolt 3 控制器是最常见的 USB 3.1 实现,没有瓶颈,可以提供完整的 10Gb/s USB,但我们知道,如果您有 Thunderbolt 3,那么就没有意义了。
正如有人提到的,瓶颈从未阻止他们制造 1GbE USB 2.0 适配器,但制造这些适配器是因为它的速度仍然比 100Mb/s 适配器有所提高。由于 USB 上的 10GbE 看起来更像是 6Gb/s,因此他们更有可能制造 5GbE 适配器(正如他们所做的那样)。与完整的 5GbE 适配器相比,制造瓶颈 10GbE 适配器的唯一优势是连接到没有 NBASE-T 支持的 10GbE 交换机的速度 >1GbE。随着 USB 3.2(USB-C 上 20Gb/s)的推出,这个问题将消失,但 USB 控制器容易出现瓶颈的问题只会变得更糟。
USB 的延迟性很差。对于以太网来说,延迟性可能不如图形处理单元那么重要 - 但在 10Gb/s 时,延迟性可能仍然会有所不同。即使使用我的 Thunderbolt SANLink3 N1,Windows 也很难将 10Gb/s 传输到管道(Linux 毫不犹豫地做到了这一点,所以这可能是驱动程序的问题)。我见过有人将 Apple Thunderbolt 2 千兆以太网适配器与 USB 适配器进行比较,并说 Thunderbolt PCIe 适配器更节能,占用的 CPU 更少。对于 10GbE,这一点会明显提高 10 倍。当 5GbE USB 适配器最终上市时,我相信有人会测试并将开销、CPU 使用率和电源效率与 Thunderbolt 和/或纯 PCIe NBASE-T 卡进行比较。然后我们就会知道答案了。
功耗是一个问题 - 因为它们必须支持很长的距离。我相当肯定,在短电缆上,10GbE 不会消耗那么多电量。根据制造商 (Promise Technology) 的说法,我的 SANLink3 N1 可以为以太网控制器使用大约 9W,为 Thunderbolt 子系统使用 2W。Thunderbolt 3 端口保证为总线供电设备提供 15W,但 USB 没有这样的保证。制造商可能会收到很多关于由于某些 (或许多) 端口提供的电力不足而导致问题的投诉。他们需要提供补充电源输入,这会使产品因便利性和便携性降低而变得不那么受欢迎。人们不会喜欢它,因为过去每个 USB 以太网适配器都是由总线供电的。
仅支持 PCIe 的设备(如 GPU)通常对 DMA 有关键依赖性,这不仅是为了性能,还与驱动程序的编写方式和物理接口的构建方式有关。唯一的 USB GPU 是 DisplayLink 芯片,它们并不是真正的 GPU - 它们只是使用内核模式驱动程序从 CPU/OS 获取帧缓冲区并将其转换为视频信号。另一方面,USB 以太网已经存在了很长时间,最终扩展到 5Gb/s,这意味着它在未来可以进一步扩展。
USB 3.1 Gen 1(甚至 USB 2.0)上的 GigE 随处可见,802.3an 标准中是否存在阻止这一点的因素?
我讨论的原因不是技术原因,不是标准禁止或几乎不可能解决的原因。没有技术原因阻碍真正的 10GbE USB 适配器的出现,但有太多实际问题让制造商不感兴趣。
我理解这里的经济状况,更昂贵的配备 USB C 的笔记本电脑也支持 Thunderbolt 3,而廉价笔记本电脑的拥有者不太可能想要 10 GbE 适配器。然而,这个问题是关于技术原因的(因为可以用 USB C 比 Thunderbolt 3 便宜得多来反驳经济论点,但同样,让我们把这个论点留给不同的网站)。
现有的技术原因并非不可克服 - 但如果缺乏主流采用/需求,制造商可能会认为弊大于利。USB 3.2(20Gb/s)应该会以更强大的优势占据优势,因为它允许 10GbE 不受瓶颈限制(假设控制器有足够的 PCIe 通道支持),但由于采用速度缓慢,USB 3.2 适配器可能需要很长时间才能发布。我不知道您是否认为实际限制和经济限制是同一件事(即,不是技术限制)。
如果这个答案不够充分,那么你需要更清楚地说明你在问什么以及答案将采取什么形式。
答案2
以下是 USB 转 NBASE-T PHY 的官方公告:
Aquantia - AQC111U 和 AQC112U -https://www.aquantia.com/products/aqtion/chips/aqtion-aqc111u-aqc112u/
瑞昱-RTL8156-http://www.realtek.com/press/newsViewOne.aspx?NewsID=454&Langid=1&PNid=0&PFid=1&Level=1
据我所知,基于这些 IC 的产品尚未上市,但应该不会等太久(我希望)。
值得注意的是,Aquantia 的 AQC111U 会受到 USB 3.1 Gen1 的瓶颈影响。虽然它使用 5Gb/s USB 实现 5Gbps 以太网,但仍会有开销。我推测开销将与使用 USB SSD 进行文件传输时的开销类似,导致大约 280Mb/s 超过 480Mb/s 的 USB 2.0,这大约是使用率的 58% 或开销的 42%。这是我观察到的 USB 2.0 上的最大速度约为 35MB/s 的结果。如果这个假设不正确,请有人纠正我。
无论哪种方式,他们都应该为 AQC111U 使用 10Gb/s 的 USB 3.1 Gen2,并为假设的未来 10GbE USB 适配器使用 20Gb/s 的 USB 3.2。
AQC112U 和 RTL8156 不受影响,因为它们只是 2.5GbE 适配器,5Gb/s USB 不会成为它们的瓶颈。
与往常一样,对于恰好在计算机上有 Thunderbolt 3 端口的读者来说,值得注意的是,目前已经有大量适用于 Thunderbolt 3 的 10GbE 适配器,其中一些是便携式的和总线供电的。Thunderbolt 2 无法与总线供电设备配合使用,因为 Thunderbolt 2 到 Thunderbolt 3 适配器不提供电源。唯一的方法是通过有源 Thunderbolt 3 底座进行菊花链连接。
如果 Thunderbolt 不是您的选择,那么我猜您仍然对本文的主题感兴趣。值得一提的是,并不是每个人都完全了解 Thunderbolt,并且可能没有意识到它对他们来说是一种选择。
答案3
我还没有找到一个使用 USB 3 实现 10GbE 的适配器,所以我认为以下内容适用于第 1 代和第 2 代 USB 3.1。
这里的 USB 3.1 Gen 1 和 Gen 2 术语令人困惑。
USB 3.1 Gen 1 是子集USB 3.0,因此仅满足某些速度分类的现有芯片组被称为 USB 3.1 Gen 1。
USB 3.1 Gen 2 是一个单独的规范,需要不同的连接器。
虽然我无法评价此类适配器的市场可用性,但最有可能的原因是你在比较 USB最大数据信号速率以太网信令速率。
实际上,这意味着绝大多数 USB 3.1 gen 2 设备的速度都无法达到 10Gb/s。因此,使用 PCI-e 更有意义。请注意,PCI-e 的每通道速度并没有快多少,但该卡可以访问许多通道。
当您找到 x1 PCI-e 至 10GbE 适配器时,我们会进一步讨论。
答案4
不会生产 10GBE 转 USB。今天的原因不多。10GBE 耗电量太大(比如超过 10 瓦),所以无法满足 USB 电源规格……并且没有零售电子公司愿意生产插入式 USB 加密狗。市场太小。也许有些精品,但价格要 200 美元以上……另外,我认为没有任何芯片供应商在构建具有成本效益的单芯片或双芯片解决方案。先有鸡还是先有蛋。由于功耗问题,市场不够大,无法进行投资,因为最终产品的市场不够大。10GBE 还需要 Cat6A 或 Cat7 电缆。不适用于 Cat5/5E/6/6E。需要新电缆,这再次缩小了潜在市场,消费者没有阅读细则就购买 = 退货 ***************** 有 thunderbolt 2 和 3 转 10GBE 选项,thunderbolt 可以提供更多电力。15 瓦。这些价格在 200-350 美元之间,具体取决于您想要什么。谷歌搜索“10GBE thunderbolt”,你会看到来自 SONNET、PROMISE 和 AKITIO 的东西。它们与配备 Thunderbolt2/3 的 MacBook 和 Win 机器配合良好。我使用过 thunder2 和 3 选项。此外,thunderbolt 是序列化的 PCIe 第 2/3 代,因此驱动程序类似于 PCIe 卡。USB 是一种更耗 CPU 的驱动程序,但这是另一个讨论。
但是……好消息:USB 转 1/2.5/5gige 将于 2018 年末推出。2.5 和 5gige 是最近作为“N-BaseT”的一部分添加的 2 个新中间步骤的一部分。2.5 和 5gige 可在现有电缆上使用。也许不是 cat5。但 5E 或更好。这些 USB 适配器来自 Aquantia 芯片。谷歌“AQtion AQC111U”它们可以满足 USB3 功率预算(我认为 5 瓦,即 5v x 1a = 5 瓦)我对这些很感兴趣,因为我需要多千兆,但不需要 10GBE 来完成我的工作。