[Thunderbolt 3 擴充計畫][第2彈] 10GbE 網路 (上) – Mac 上 10GbE 的擴充選擇

為了讓大家了解 Apple 及 Intel 推行的最新擴充連接埠 – Thunderbolt 3 ,使讀者能進一步了解 Thunderbolt 3 可以擴充的方式,及其多元的周邊,因此產生了這系列的文章與這個主題

此篇文章是接續 [Thunderbolt 3 擴充計畫],這次第二彈我們要來談 10 GbE 網路的擴充及應用。本篇文章包含介紹兩張不錯的網卡選擇:Intel x540、QNAP QXG-10G1T AQC107 晶片,及一台電競級 10GbE 交換器開箱。此外,如果還未了解第一集 NVMe SSD 的人,歡迎前往以下連結閱讀喔!

文章段落

本篇文章包含太多重點,因此有點過長,可以選擇自己有興趣的段落閱讀:

  1. iMac Pro 的推出與 10GbE 網路的普及
  2. 10GbE 到底多快?GbE / MB / Mbps 傳輸速度單位傻傻分不清楚?
  3. Thunderbolt 是什麼?其速度又多快呢?
  4. Mac 上可擴充 10GbE 網路的選擇
    a. 選擇 1. 透過 Thunderbolt PCIe Box 轉接 10GbE 網卡
    b. 選擇 2. 內建原生 PCIe 自己動手來擴充!
    b1. 網卡選擇1 – Intel x540 跨平台最萬用 10 GbE 網路卡
    b2. [教學] Intel x540 Mac OS 相容改卡教學
    b3. 網卡選擇2 – QNAP QXG-10G1T 10 GbE 網路擴充卡(與 iMac Pro 同 AQC107 晶片)
  5. 實測!10 GbE 家用傳輸
    a. [開箱] 炫砲的 GS810EMX 10GbE 2+8 埠交換器

iMac Pro 的推出與 10GbE 網路的普及

等了又等,iMac Pro 於 2017/12/14 終於揭曉,外觀採用 iMac 既有的設計,搭配稀有的太空灰配色;對於普通人來說,它只是一部價格高昂,塗上與 iMac 不同顏色新裝的機器而已。然而,Apple 對於推出 iMac Pro 的盤算不僅只是如此,iMac Pro 最強~~(最貴)~~可以搭載著專業級 16G 海量顯存的顯卡、Xeon 工作站專用最多到 18 核的處理器,最高可擴充到 128G 的記憶體,4 TB SSD(你沒看錯是 SSD 不是傳統 HDD),以及進入下一世代網速標準的 10 GbE 乙太網路連接埠。

iMac Pro 規格 圖片來源:Apple 2017 12月發表會

Apple 在 iMac Pro 上提供了非常健全的功能性(官方說明),5K 螢幕、802.11ac Wi-Fi 無線網路、除了 4 埠 USB 3.1 Gen 2 Type A 連接孔外並搭載4 埠 最高可達 40 Gbps 的 Thunderbolt 3 及 10GbE 網路,搭載的每個規格都是當今市面上最快最先進的技術,由此可以見到 Apple 對專業級工作者專業需求的考量,以及欲擴展這些新世代規格的野心。

在介紹 Mac 上可行的 10GbE 網路方案前,我們先瞭解一下什麼是 GbE 速度傳輸單位。

10GbE 到底多快?GbE / MB / Mbps 傳輸速度單位傻傻分不清楚?

我們常常在中華電信的光世代廣告(100 M)、家用路由器包裝(300 M)、一些如 USB(5 Gbps)、Thunderbolt(40 Gbps) 等連接協定或者下載視窗(10MB/s)中看到如 MB/s、Mbps 等等的傳輸速度單位;也常聽到有人說某個單位速度要除以 8 換算的說法,那究竟怎麼區分及這些速度多快呢?

首先,我們先認識速度傳輸的單位,10 GbE 全稱為 10 Gigabit Ethernet ,而 Gigabit 這種網路速度傳輸的單位主要區分為兩種:bits 及 Bytes:

bits(位元):

電腦基本的儲存及傳輸單位由 0 及 1 構成,佔了一個 bit / 「位元」的大小,也以 bit 或「b」表示。

Bytes(位元組):

而常見的 KB、MB、GB 則是以 Bytes 為單位,Bytes 為一個「位元組」(多了「組」),8 bits 為 1 Byte,以「B」表示。常見的 GB、MB、KB 都是 Byte 位元組為單位。

▼ 位元及位元組的不同,來源:Wiki

因此,我們生活中常見標榜的傳輸速度大致有:Mbps、Mbits、MB/s、Mb/s 等,要注意的是字母大小寫均代表不同的意義:

  • bits 位元速率:Gbps、Mbps、Gbits、Mbits、Gb/s、Mb/s 常用在電信領域用作連線速度傳輸速度,甚至更有如中華電信常將速率省略成 100M (b/s) 的用法,因此如果要換算成常見的檔案大小及下載速度的用法,均需要將這些速率除以 8,也就是以位元組為單位。
  • Bytes 位元組速率:GB/s、MB/s、KB/s,常用於下載速度,也是一般瀏覽器中常見的檔案下載速度。

範例:中華電信光世代 100M,由位元速率換算成位元組速率也就是 100Mb/s 除以 8 等於 12.5 MB/s,如果下載一個 1GB(1024 MB) 大小的檔案的話,需時 1024 / 12.5 ,約 82 秒。

註:關於傳輸單位中,GB、MB、KB 的換算:在傳輸速度中,GB 換算 MB 是以 10^3 進位來換算,因此 1GB = 1000 MB(而對於儲存單位則是以 2^10 = 1024 來換算)。

但對於已經購買未搭載 10GbE 連接埠 Mac 機種的人,就是無法使用如此快捷的網速了嗎?

,其實在現行發售的 Mac 機種上,如:Macbook Pro Retina (2016 年或後續機型) 、iMac(2017 年或後續機型)、iMac Pro (詳情可以查詢 官方網頁)都以 Intel CPU 搭配 Thunderbolt 3 控制晶片標配著 2~4 個不等的 Thunderbolt 3 連接埠(當然,舊式型號也擁有著 Thunderbolt 1 或 2 代,也提供一定的速度及外接功能,但也有其限制)。因此,此系列(TB計畫)的文章將探討透過 Thunderbolt 3 連接埠去擴充各種更強大的 I/O 如 100W 電源、資料傳輸 、Display Port 外接顯示、10 GbE 網路等,本篇文章就是從 10 GbE 網路起頭。

註:MacBook 搭載的為 USB Type-C 而非 Thunderbolt 3。

Thunderbolt 是什麼?其速度又多快呢?

▼ Thunderbolt 究竟是何方神聖?為什麼可以透過僅一條線材就可以延伸出這麼多的 I/O 設備呢?

▼ Intel 在 2011 年推出了 Thunderbolt 並在 2015 年翻新技術更新至 Thunderbolt 3 ,以正反可插的 USB Type-C 外觀搭配 40 Gbps 的傳輸速度上市,並隨著 Intel 100 系列主機板與 Skylake 架構 CPU 搭載其技術。

而 Apple 也於 2016 年底在最新款的 MacBook Pro 上採用 Thunderbolt 3 技術,其他系列如 iMac 等後續機種也加入同規格(Apple 官方規格網頁)。

Thunderbolt 傳輸線中主要使用了兩種傳輸協定,一是資料傳輸的 PCI Express(也就是我們常見插網卡的那個插槽的傳輸介面),另一則是顯示專用的 Display Port(顯卡上很常出現),依據各版本的 Thunderbolt 而不同。而 Thunderbolt 3 則是採用 PCIe 3.0 x4 為基礎,頻寬達到 40 Gbps 並整合 PD 3.0 電源協定、USB 3.1、DisplayPort 1.3 及 PCIE 3.0 x4(32Gbps (4 GB/s))等通訊協定。例如可以透過 PCIe 3.0 x4 擴充的 NVMe、10GbE 均能透過 Thunderbolt 3 來擴充。

▼ 如果還無法體會 Thunderbolt 3 40 Gbps 的速度,那我們將常見的幾種傳輸協定的速度以圖表比較,可以見到 40 Gbps 的傳輸速度讓其他傳輸協定看不見車尾燈,用於磁碟陣列更可提供專業影音工作者更為方便的擴充性:

▼ 如果用各種不同的傳輸協定同樣一個 50 GB 的藍光影片檔,並以理論速度計算出所需的花費時間(實際大約折損剩 80%),就可以看出巨大的差異性,靠著 40 Gbps 的Thunderbolt 3 可以在 10 秒傳輸完 50 GB 的檔案(50/40*8 = 10),比起 USB 協定中最新世代的 USB 3.1 Gen 2,Thunderbolt 3 傳輸速度快了整整 4 倍 !俗語說:Time is money!~~是不是很有升級的理由呢?~~

註:USB 2.0 及 Firewire 時間超過圖表最大值,值在該長條的下方處

既然 Thunderbolt 3 帶有 PCIe 3.0 x4 的通道,那我們便要透過這個方便的功能,於 Mac 系列的主機上展現如何擴充 10GbE 網路的應用:

Mac 上可擴充 10GbE 網路的選擇

目前現行(包括以前)的 Mac 機種上,有隨機搭載又或者透過 PCIe 插槽擴充 10GbE 網卡僅只有下列方法:

a. 購買 iMac Pro

b. Mac 唯一搭載 PCIe 連接埠機種:Mac Pro (2006~2012 系列)

c. 黑蘋果 Hackintosh

d. 透過 Thunderbolt 2 或 3 轉接,如:AKiTiO Node Thunderbolt PCIe 外接盒系列

e. Thunderbolt 10G Adapter 轉接器(有 Thunderbolt 2 或 3 代的版本)

而除了口袋很深直接購買 iMac Pro 外,我們將介紹其他可行的三大類 macOS 上 10 GbE 選擇:

選擇 1. 透過 Thunderbolt PCIe Box 轉接 10GbE 網卡

  • 簡易度:★★☆☆☆ (不簡單,需要 DIY)
  • 價格:★★★★☆(如果你剛好有了,就不需要多花錢)
  • 官方支援程度:★★★★☆ (有可能未來不支援)
  • 適合:
    1. 你的 Mac 裝置有 Thunderbolt 2 或 3 的連接埠
    2. 此方案適合已經擁有或想購買 PCIe Box 的使用者,如果你是單純僅使用 10GbE 功能的話比較推薦選擇 3.,如果想要多方嘗試 Thunderbolt 3 強大的功能或菊鏈串接就推薦這個選擇。
      當然地,如果你手邊有著上一代 Thunderbolt 2 的 PCIe Box,提供的頻寬也是足以拿來擴充的喔!

在前面講述了如此多 Thunderbolt 3 的優點(~~都想幫他代言了~~(疑?)),那就竟要如何在 Mac 一體機如 iMac 或者 MacBook Pro Retina 筆電上安裝 PCIe 卡呢?

AKiTiO 艾客優品是一家致力打造 Mac 周邊及儲存精品的製造商,從 Thunderbolt 1 時代就推出了 Thunderbolt PCIe Box 等產品,直至最新的 Thunderbolt 3 也在最迅速的時間內推出 Thunderbolt 3 磁碟陣列、eGPU、USB 3.1 Gen 2 外接盒等等搭載最新傳輸技術的產品。除了採用嶄新的技術外,AKiTiO 的產品外觀也往往非常精緻,與 Mac 裝置非常相稱,如果你是一個資深的 Apple 使用者,一定對他們的產品有印象。

圖片來源:AKiTiO 艾客優品 FB

Thunderbolt 3 擴充 PCIe 好選擇:AKiTiO Node Lite

在 Apple 更新齊下 MacBook Pro 產品線並搭載 Thunderbolt 3 之後,AKiTiO 也立即推出 Thunderbolt 3 轉 PCIe 外接擴充裝置及 eGPU PCIe 轉接盒 – AKiTiO Node 系列Node、Node Lite、Node Pro 及最新的 Node Duo(依照產品功能及定位區分,當然還有 Thunderbolt 3 雷霆3 PCIe 轉接盒、Thunderbolt 2 的 雷霆 PCIe 轉接盒)。這類的產品能為搭載 Thunderbolt 3 Mac 裝置擴充出一條額外的 PCIe 擴充連接埠。採用外接 PCIe 轉接盒的好處是只要你出門在外就不需要帶著厚重的顯卡,筆電製造商如 Apple 就不需要在筆電上搭載獨立顯示卡,更可以將筆電的體機變的更薄更小!在回到家或工作空間時,僅需要透過 Thunderbolt 3 傳輸線一插,你便擁有與桌上型主機效能相當的圖形運算效能。

當然地,透過這方便的擴充性,我們也可以安裝其他相關的 PCIe 擴充卡,如:10 GbE PCIe 網路卡

▼ 我們今天要使用的產品是 AKiTiO Node Lite,在 AKiTiO Node 家族中最為小巧

▼ Node Lite 的外殼以鋁合金打造,不僅在散熱上有良好的效率,太空灰的外觀也呼應著 MacBook Pro Retina 推出的最新太空灰顏色,頗具美觀。背後的連接埠比起 Node 上多了一埠 Thunderbolt 3 連接埠(Node Lite 及 Node Pro 都各有兩埠 TB3),提供了 Thunderbolt 3 菊鏈串接更大的擴充性,PCIe 擴充背板也提供了兩個空間,讓大型顯卡也有空間安裝(雖然外殼應該塞不下..),不過 Node Lite 的缺點是不搭載額外的電源供應,這代表著如果要裝設顯卡是可以的,但你還需要準備一個 PC 規格的電源供應器,比較適合安裝一些 PCIe x4 的擴充卡。

除了透過 Thunderbolt 轉接外,當然還是有一些在原生 Mac 裝置上,或者民間神秘方法可以在 Mac OS 擁有 PCIe 擴充槽的方法:

選擇 2. 內建原生 PCIe 自己動手來擴充!

  • 簡易度:★★★☆☆ (不太簡單)
  • 價格:★★★??(便宜又不便宜)
  • 官方支援程度:★☆☆☆☆ (有可能未來不支援)
  • 僅適用於 Mac Pro 1,1 ~ Mac Pro 5,1(2006~2012 年系列)、黑金塔 Hackintosh
  1. Mac 唯一搭載 PCIe 連接埠機種:Mac Pro(2006~2012 年系列)

    ▼ 在最後經典版本的桌腳機 Mac Pro 5,1 (2012) 上搭載的 PCIe 連接埠規格為 PCIe 2.0,對比現在的技術來說算有點老舊,當然如果原本就擁有這台經典桌機的人而言,可擴充性算是不錯的選擇,但也沒有理由特別去購買一台。

  2. 黑蘋果 Hackintosh

    Apple 從 PowerPC 轉戰 Intel 陣營後,在鄉野間便流傳著一個黑蘋果的技術,選擇 PC 自由的硬體規格(當然需要 Intel CPU)搭載著 Mac OS 作業系統來組建主機;但礙於 Apple EULA 的規定,這東西其實不太合法。

    ▼ 黑蘋果可以自己依照自己的需求來組裝想要的規格,不受限於 Apple 旗下的產品線僅針對特定的使用族群的設計或效能上的不足,硬體成本上 CP 值也比 Apple 官方機種高很多。最重要的是,只要你主機板不要太舊或太廉價,都會帶有 1 個以上的 PCIe x16 或 PCIe x4 的擴充插槽,這帶來非常非常大的擴充彈性。有了 PCIe 擴充槽,在黑蘋果上裝上支援的 10 GbE 網卡是非常簡單的。 (圖片來源:Wiki

有了這兩個 Mac OS 上使用 PCIe 擴充槽的選擇,要構建一個完整的 10 GbE 網路環境,我們還是需要一張好的 10 GbE 網路卡:

網卡選擇1 – Intel x540 跨平台最萬用 10 GbE 網路卡

現在市面上能選擇的 10 GbE 網路卡並不太多,且購買管道取得也不易,如果要挑選一張各平台相容,且效能又好,又是 RJ45 網路孔的 10 GbE 網卡(SFP+ 太貴惹),最佳的選擇莫屬於接下來要測試的這張 Intel x540 10GbE 網路卡

Intel x540 網路卡有分為 t1及 t2 的版本,核心晶片沒意外應該一樣,差別在卡上提供一埠還二埠。定價在 500 USD 左右,台灣零售價 提供給大家做參考 XD

▼ 如 Dell 等大廠,在 Data Center 中蠻多採用的這款定價破萬元的 10GbE Intel 網卡,原因不外乎是 Intel 品牌及它超強的相容及穩定性

▼ 如果從 Intel 官網查詢這款網卡,官方提供了 Windows、Linux、FreeBSD 等等各大主流作業系統的驅動,但就是少了 Mac OS 的驅動…

其實國外的一家 Small-Tree 廠商有賣 Mac OS 相容的 Intel 網卡,研究一下會發現他們號稱相容的卡其實就是 Intel x540,並在官網上附上了 Mac OS 的驅動:3.3.15 Small Tree i8259x Driver(並且還有支援到最新的 10.13 版~)

但這個驅動真的很妙,如果你以其他管道購買的 Intel x540 系列網卡搭配這驅動,系統會抓不到你的網卡。原因是 Small-Tree 是將 Intel 賣他們的 x540 重刷韌體,並將 PCIe 裝置都會帶有的 PCI ID 的子系統識別碼(SUBSYS ID)改為他們專用的 000a,因此如果你是路邊購買的網卡,SUBSYS ID 一定不會與 Small-Tree 的相同,驅動便不會生效了(所以他們專賣然後賣很貴..)。

[教學] Intel x540 Mac OS 相容改卡教學

[Tutorial] Modify Intel x540 for supporting Mac OS Driver

所以在這一小段落要教大家如何透過神秘的方法在 Mac OS 上使用 x540 網卡!

需準備:

  • 一台有 PCIe 介面的 Ubuntu,你可以選擇找台 PC 用 Ubuntu USB 開機,詳細的教學網路上很多
  • 有 PCIe 的 Mac 裝置,也可以透過 Thunderbolt 3 轉接(系統目前支援至 Mac OS 10.13.x)
    注意,如果你是 Mac Pro 1,1 或 1,2 的使用者,因為官方能升級的最高系統版本是 10.7.5(當然是可以透過神秘方法升級的唷 >_^),因此系統內核為 32 bit,目前沒有 Small Tree 的驅動可以支援(詳見說明
  • 一顆誠摯又不怕死的心

**作業前警告:要執行此教學最好擁有一些基礎操作知識再來進行改卡,不然失敗就是造成整張卡報廢,官方也不對此提供保固**

▼ 首先,準備一台 Ubuntu 電腦(可以單純透過 USB 開機就好,因此找一台有 PCIe 插槽的 PC 主機和做好的 Ubuntu USB 開機是最簡單的)並可以安裝你欲改的 10 GbE 網卡

▼ 進入 Ubuntu 後,搜尋 Terminal 開啟終端機

▼ 打開終端機後,先使用 ifconfig 指令來查看網卡是否正確連接,如果正確會顯示相關的網卡資訊,例如我的 Intel x540 為雙埠,enp6d0f0、enp6d0f1 就是這兩埠的編號(要更改的網卡是以連接埠為單位,意思是說,如果你的網卡有兩埠,就需要改兩次,兩個連接埠的編號都要記住)

▼ 得知網卡的ID:「enp6d0f0、enp6d0f1」後,我們先備份各埠的 EEPROM 以防不時之需,一樣兩埠的卡要針對兩個ID做兩次。

sudo ethtool -e 網卡編號 raw on > /備份位置

範例:

sudo ethtool -e enp6d0f0 raw on > enp6d0f0.bin

(以 USB 開機者記得將這個檔案存到USB,不然關機後就消失了)

另外我們先介紹一下我們要用來更改的指令格式:

從這個可以得知我們需要知道 Device id、Vendor id、要更改的位置 及要更改的值

▼ 我們先透過 lspci -nn -vvv | grep Ethernet 指令看這張卡實際 PCI ID 的子系統識別碼(SUBSYS ID)為何?
例如由結果來看,

「8086:1528」是我 x540 的 Device & Vendor ID:1528(記下來)

「1458:e000」是我主機板上 Intel 網卡的 SUBSYS ID,但由於訊息太多的關係,x540 的網卡沒顯示出來

▼ 因此我們稍微改一下剛剛的指令 lspci -nn -vvv ,不用 grep 去篩選結果了,去找到剛剛的卡

就可以看到我們這張 x540 雙埠卡的 SUBSYS ID 為「108e:7b15」(記下來),還可以知道是 Oracle 經手的呢 XD

▼ 瞭解了我們要尋找的 ID 值之後,事情就簡單了,我們先透過以下指令:

sudo ethtool -e enp6d0f0

在 enp6d0f0 連接埠1 的 EEPROM 中尋找這 ID 出現的位置,並打算來覆寫它為我們指定的值(當然如果有多個連接埠就需要做多次)

▼ 而你會看到一個如此格式的 hex 表

▼ 當然剛剛的表用人工找太慢了,我們用剛剛指令加上 grep 去搜尋 SUBSYS ID 「108e:7b15」,另外要把順序顛倒(7b15 →15 7b),以及建議先搜尋一半就好,因為有可能中間卡換行

▼ 你也可以實際到 0x0480 和 0x0490 的位置找是否正確,例如我們剛剛一開始找到 Oracle 的 SUBSYS ID「108e:7b15」以相反順序顯示,後面的 8e 10 果然卡到換行在 0x0490 位置才顯示

▼ 因此,我們將進入最重要的步驟,「覆寫 EEPROM」,我們的目的是要將 15 7b(7b15)改為 0a 00(000a,SmallTree SUBSYS ID),因為每次只能改一個位置(例如 15 7b 要分為 15 和 7b 改兩次)所以要先算好

並且再次講一下我們用來更改的指令格式:

我們知道了 Device id、Vendor id 是「8086:1528」,因此指令變成

而我們剛剛搜尋到的 0x0480 位置就是 Offset,但還需要經過一點換算,剛剛找到的在位置 0x480 的內容為:

我們要選到此行內的第 15 個 15 和 第 16 個 7b,在 16 進位表示為第 e 個和第 f 個

可參考:01→0, 02→1, 03→2, 04→2, 05→4, 06→5, 07→6, 08→7, 09→8, 10→9, 11→a, 12→b, 13→c, 14→d, 15→e, 16→f

因此我們得到 offset 為 0x48e 和 0x48f,由此得知兩個指令:

▼ 當我們下了 sudo ethtool -E enp6d0f0 magic 0x15288086 offset 0x48f value 0x00 指令後,可以再用 ethtool 檢查確認 0x048 行的 e 位置由原本的 15 改為 0a 了

▼ 再將接下來的 f 位置的 7b 改為 00,並對另一埠 enp6d0f1 在做一次就大功告成

▼ 成功後,再次檢查便可以看到 0x048 位置剛剛出現「15 7b」的地方被我們成功改寫成我們要的 0a 00 了!

▼ 完成更改 Intel x540 網卡的硬體 SUBSYS ID 信息後,將 x540 裝進我們的 AKiTiO Node Lite 內(當然,如果是原生 PCIe 機種,直接裝上就可以了!)

▼ 再透過 Thunderbolt 接上我們的 Mac 裝置,如此一來,就會看到 x540 的子系統識別碼正確的改為 000a,並以 SmallTree 的 kext 成功載入,我的 MBPR 就擁有強大的 10 GbE 網路埠囉!

▼ 透過 DCPIManager 也可以看到我們改成功的 SUBSYS ID。

網卡選擇2 – QNAP QXG-10G1T 10 GbE 網路擴充卡(與 iMac Pro 同 AQC107 晶片)

▼ 我們在上一段提到了 Intel x540 網卡,但由於是洋垃圾,品質參疵不齊,那是否有比 Intel x540 更便宜、有保固、有品牌的 10 GbE 網路卡呢?

有的!

▼ 從 iFixit 的 iMac Pro 拆解報告 可以看到主機板上鑲嵌了 AQC107 晶片,負責處理 iMac Pro 上的 10 GbE 網路口

2017 年可以真說的是 10G 元年,Aquantia(也就是 AQC 晶片的廠商)推出了相關的控制晶片及網卡並積極推廣 IEEE 802.3bz (可以參考:[TechNews] IEEE 802.3bz 規範正式頒布 )乙太網路規範,帶動消費級產品從主流的 1Gbps 升級至 2.5Gbps、5Gbps 甚至 10 Gbps 的世代邁進。

▼ 隨著 iMac Pro 的推出,macOS 10.13.2 的 /S/L/E Kext 驅動中的 IONetworkingFamily.kext 中多了一個 AppleEthernetAquantiaAqtion.kext,這個 kext 其實是 Apple 為 iMac Pro 的 AQC107 晶片寫的專屬驅動

▼ 拆解 AppleEthernetAquantiaAqtion.kext 驅動,可以看到對於 AQC107 系列的晶片支援蠻完全的,也能看出 AQC107 系列有很多不同的子型號。

▼ 那就竟有沒有便宜的 AQC107 的產品,並且可以在 macOS 上使用呢?跟著 Aquantia 的 10 GbE 腳步,QNAP 也尬廣跟上採用了 AQC107 晶片並推出了 QXG-10G1T 10 GbE 有線網卡,不僅支援他們自家 NAS 產品,也支援 Windows、Linux 系統。

▼ 這次也感謝 QNAP 提供這張 QXG-10G1T 10 GbE 有線網卡於 macOS 上來測試

▼ 包裝盒外觀很樸素,但內裝包裹的很完全,並且將網卡以靜電袋完整包覆保護好

▼ 隨盒配件應該是看過網卡包裝中最完整了,不僅附上高低檔板,還有無固定槽的檔板,並且還很貼心的附上了 10 GbE 網路線!

▼ 以 2990 的定價來說,CP 值真的很高,晶片部分也上有良好的散熱鰭片。

▼ 透過 AKiTiO Node Lite 轉接 QXG-10G1T PCIe 3.0 x4 的插槽,便可以在 macOS 上測試了~

▼ 接上後可以看到在 macOS 中有成功抓到 QXG-10G1T 的 AQC107 晶片,並成功的載入相關的驅動(需要再次重新開機一次,原因後述),而我也特地很花時間的測試之前版本的相容性,結果蠻意外的:

  • macOS 10.13.2 ~ 10.13.3:可以直接以公版 AQC107 或者子系列產品透過 PCIe 或 Thunderbolt(1~3 代均可) 轉接直上
  • macOS 10.13.4 ~ 10.13.5:PCIe 不能使用,需要透過特殊方法繞過驗證機制,但 Thunderbolt 轉接可以使用
  • macOS 10.13.6:均可無痛直上(未來有機會會測試補上 10.14 相關版本的狀況)

但….這裡有個需要注意的點

▼ 接上 macOS 後的 AQC107 系列網卡,Subsystem 相關 ID 均會被 macOS 刷成 Apple 特定的幾組 ID(因此重開機生效後驅動才能正常使用);如果將卡裝回 Windows 後,因為 Apple 擁有的幾組 Subsystem 相關 ID 是不在 AQC 官方驅動的白名單內,因此會無法使用 AQC 官方驅動的…(並且無法透過 ethtool、setpci 等方法刷回,特別需要注意,對此有興趣的人歡迎私訊我討論)

當然,如果覺得上述兩種方法都太麻煩,或者怕未來不支援…也是有些現成包含穩定驅動的選擇(當然貴了一些):

▼ AKiTiO 10GbE PCIe 網路擴充卡 圖片:Akitio 官網

選擇 3. Thunderbolt 3 10GbE 轉接器

簡易度:★★★★★ (最簡單)

價格:★★★★★(最貴)

官方支援程度:★★★★★ (最佳支援)

介紹了以上兩種透過 Thunderbolt 3 轉接 PCIe 或者內建 PCIe 的機種來轉接 10 GbE 網卡的方法,使用者需要經過繁瑣的步驟及許多需要具備的先決條件,因此要真正達成並不是那麼簡單,懶人如我都覺得麻煩了,除非是剛好原本就購買了這些裝置外,還是不要找自己麻煩好….

▼ 因此,AKiTiO 當然也為各位想好了,提供了更簡單、方便的最佳方案:雷霆3 10G 乙太網路轉換器

▼ 本身搭載著一個 10 GbE RJ45 網路埠,並有燈號顯示相關連接狀態

▼ 比較可惜的點就是這個轉接器僅支持一埠 Thunderbolt 3 輸入,因此只能放在 Thunderbolt 菊鏈的最末端。外觀一樣以太空灰純鋁打造,並有類似散熱鰭片的凹槽構造促進散熱,畢竟 10 GbE 網卡的發熱量真的不小。

至於驅動及安裝方式,可以參考友站 Macuknow 撰寫的:[Macuknow][教學] 新世代的標準:10GbE 傳輸的 NAS 對 Mac 來說有什麼好處 (我偷懶..)

此款轉接器今年也推出了第二代(外觀較深),將採用與 iMac Pro 同系列的 AQC-107 10 GbE 晶片,並可直接使用 Mac OS 內建的 10 GbE Kext 免驅動呢!

▼ 而剛剛提到的 AKiTiO 雷霆3 10G 乙太網路轉換器 僅有一個 Thunderbolt 3 孔不能串接其他 Thunderbolt 3 裝置的問題也有更厲害的解決方案:於今年(2018)七月推出的最新產品 Thunder3 Dock Pro ,並也搭載著我剛剛提及的免驅動 10 GbE 核心晶片提供著一埠 10 GbE 網路孔,還具備著許許多多各種超實用的連接埠還可以為 Mac 充電,更適合擺在工作桌上使用。

想要瞭解更多或者購買的話歡迎點擊這個連結(幫友站業配 ❤️):[Macuknow] 今年最強 ThunderBolt 3 周邊 Akitio Thunder3 Dock Pro

實測!10 GbE 家用傳輸

當然,藉由以上三種選擇搭建完 Mac 端延伸 10 GbE 網路,也要來點實測才能瞭解其可應用性。在 10 GbE 網路環境中除了接收端與輸出端的 10 GbE 網卡及連接埠外,組成一個完整家用網路環境中更不可少的就是在中間的 10 GbE 交換器(當然你也可以將電腦與 NAS 直連,但就沒那麼便利就是了)。

[開箱] 炫砲的 GS810EMX 10GbE 2+8 埠交換器

▼ 在這次實測中,我們使用的是 Netgear 今年初剛推出的 SX10(GS810EMX)專業級電競交換器,外盒非常的炫炮,標榜著主打的幾個大功能:2 埠 10 GbE、電競級優化及控制,RGB 自訂燈光等。

▼ 主機算是中等大小,外觀非常像外星人的戰艦(哪門子的形容XD)採用金屬外殼增加散熱,並設計以平放擺放,但小缺點是頂部是錐狀的,就不太適合在更上面堆放雜物(東西會掉下來..)

▼ 包裝和背面也標註著連接埠規格與一些特色,特別吸引我的一點是 RGB LED 控制功能,我對電競五顏六色 LED 比較無感,但 Netgear 其實加入了一個很實用的設計:

▼ 當你將 SX10(GS810EMX)接上各種網路線之後,其主機上會顯示有效連接的 LED 燈,並還可以依照不同速率顯示

簡單來說,我把他依照 10 GbE 到 100 Mbps 的不同網速由快到慢搭配紅橙黃綠藍 LED 燈顯示,如圖中就是我接上中華電信光世代連外網路 100 Mbps 的顏色(藍:最低),當你線路一多,這 LED 指示燈的功能其實非常方便。當然地,如果對於光線比較敏感的人或者只是偶爾想看看網路速率的提示燈,SX10 在背後也帶有獨立的 LED 開關鍵可以一鍵(免進入控制台)開關 LED 燈。

準備好 Mac OS 上的 10 GbE 環境、交換器及檔案後,我們便來簡單測試!

測試環境

  • NAS:QNAP TVS-951X(內建 10 GbE 網路埠)
  • 電腦:MacBook Pro Retina 2016 15″
  • 電腦端網卡:Thunderbolt 3 串接 AKiTiO Node Lite 搭配 Intel x540-T2 10GbE 網卡
  • 10 GbE 交換器:Netgear SX10(GS810EMX)
  • 測試檔案:3.64 GB 4k 影片(大略與一部高畫質電影大小相當)

而我們所提及的 10GbE 網路究竟多快呢?在傳輸速度中,GB 換算 MB 是以 10^3 進位來換算,因此 1GB = 1000 MB。

▼ 我們以生活中常見的狀況來當作範例:傳輸一部 4 GB 左右的電影,如果透過傳統家用網路 100Mb/s 的速度來傳輸,需要花費 4*1024 / 12.5 MB/s 約 330 秒,接近 6 分鐘

▼ 如果將網路升級至 10 GbE,所需要花費的時間大幅節省至幾秒(4*1024 / 1250 MB/s 約 3 秒多,當然這是理論速度,實際速度需考量到網卡品質、折損率、目標磁碟的組成形式等現實因素,大約剩下 6~8 成左右),這種傳輸速度甚至可以透過 10 GbE 區域網路來掛載硬碟當成影音即時編輯的工作儲存區。

至於 10GbE 網路可以如何在一般工作或生活上做更多應用,可以期待下集或參考友站 Mauknow 的文章: [Macuknow][教學] 新世代的標準:10GbE 傳輸的 NAS 對 Mac 來說有什麼好處

而想要知道怎麼最省最划算的方式來搭建 10 GbE 網路嗎?歡迎訂閱我的網站或專頁並期待我的 [Thunderbolt 3 擴充計畫第1彈] 10GbE 網路 下集,如果覺得這篇文章很長知識,或者對你很有幫助,也務必訂閱我的網站或專頁並分享~

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