Обзор моста PCIe—USB Realtek RTL9210 для превращения NVMe SSD в быстрый внешний накопитель с интерфейсом USB3 Gen2
Начало относительно массовой миграции твердотельных накопителей на интерфейс PCIe совпало с началом внедрения протокола NVMe примерно пять лет назад — однако до сих пор такие устройства на рынке далеко не в большинстве. Большинство продаж в прошлом году приходилось на SATA-накопители: до сих пор активно приобретаемые и для новых систем, поскольку они дешевле, не говоря уж о модернизации старых (но все еще активно используемых) компьютеров, для чего новомодные устройства подходят хуже, а то и не подходят вовсе. Были робкие надежды на паритет к концу года — но из-за начала роста цен на флэш-память и других событий, похоже, не оправдавшиеся. Равно как и «выход» на лидирующие позиции устройств емкостью на 512 ГБ и больше — таковые от повышения цен, естественно, подорожали сильнее всего. Поэтому 256 ГБ (а в бюджетных компьютерах — до сих пор, зачастую, и меньше) до сих пор остается самой массовой емкостью.
Однако есть области, где NVMe-накопитель высокой емкости не просто пригодится — а и необходим. Например, если нужен емкий и быстрый внешний накопитель — SATA уже недостаточно для того, чтобы полностью реализовать скоростные возможности USB3, не говоря уже о грядущем USB4. С емкостью тоже все понятно — при небольших объемах данных можно и за скоростью не гоняться. Равно как и в случае, когда предполагается обмен данными только с компьютерами, внутри которых установлены SATA-диски (особенно «механические») — тут скорость все равно будет ограничена именно их возможностями. С другой стороны, если уж все равно покупать внешний SSD высокой емкости, то на фоне его цены «доплата» за NVMe невелика — а потенциальные возможности рано или поздно все равно превратятся в реальные. Тем более, что в настоящее время не возникает никаких проблем и с использованием только USB-накопителя — в том числе, и для размещения операционной системы вместе с прикладными программами. А тут уже становится неважным, что там еще может быть установлено в компьютере — скорость и емкость пригодятся сами по себе.
Правда вот с покупать остаются некоторые сложности. Причина чего озвучивалась уже не раз: с точки зрения массового потребителя до сих пор все внешние SSD с интерфейсом USB3 воспринимаются как одинаковые. В лучшем случае могут обратить внимание на то, какой именно там USB3 (Gen1 или Gen2), но не на детали реализации; хотя именно они и определяют производительность. В таких условиях максимальным спросом пользуются самые дешевые устройства. И даже если речь идет о «полноценном» USB3 Gen2, т. е. с NVMe-накопителем внутри, таковым чаще всего оказывается что-нибудь на безбуферном Silicon Motion SM2263XT. А он для внешних накопителей подходит плохо — поскольку плохо справляется с записью больших объемов данных, «прогоняя» их через SLC-кэш в обязательном порядке. На пустое устройство можно быстро записать и треть его емкости — при дальнейшей эксплуатации не более трети свободного места. Так что когда «внешник» полностью забьется данными (что с ними происходит куда чаще, чем со внутренними накопителями) скорость записи данных снижается до 100-150 МБ/с. На скорости чтения, к счастью, это все никак не сказывается, да и во многих сценариях никак не мешает. Но все равно — обидно потратить «кучу денег» и получить такое.
Альтернативой является самостоятельная сборка готового накопителя из любого устройства форм-фактора M.2 и подходящей коробочки: в этом случае доступен полный контроль за конфигурацией. Тем более, сам процесс несложный. И в последнее время обеспечивает гибкость не только в плане выбора внутреннего накопителя, но и моста USB—NVMe. Год назад мы уже тестировали два корпуса на контроллерах ASMedia ASM2362 и JMicron JMS583 — чуть позднее к ним добавился и третий игрок: Realtek RTL9210. С которым мы решили поближе познакомиться сегодня.
Проще всего такие вещи в настоящее время приобретать на AliExpress — свежий коронавирус, конечно, «подкосил» службы доставки, но в итоге свое устройство мы ожидали ровно месяц. Для «Пятерочки» это медленно, конечно (в декабре 2019 года обычным сроком было 7-10 дней), но «Почта России» и в нормальных условиях иногда «умела» везти посылку два месяца, так что в целом приемлемо. Зато дешево — обошлось в $17,63 или 1316 рублей по курсу на момент покупки. Модели на других контроллерах стоят сейчас примерно столько же — цена больше зависит от продавца или дизайна конкретной коробочки.
Мы же для первого опыта не мудрствовали лукаво, а приобрели такой же корпус, какой использовали в прошлом году для знакомства с ASM2362. Размеры 105×35×12 мм слишком компактными не назовешь, но подавляющее большинство корпусов для M.2 2280 на маленькие карманы не рассчитаны, а работает хорошо и ничего не перегревается. Поэтому для разных целей в прошлом году покупалось еще несколько таких же на ASM2362 — и вот теперь коллекцию пополнил и экземпляр на RTL9210.
Все отличия тут в плате — точнее расположенном на ее обратной стороне контроллере: встречаются все три варианта. Лицевая же не отличается ничем — там просто слот M.2, совместимый и с накопителями полной толщины (т. е. всеми двусторонними моделями). Если устанавливать «горячее» устройство, можно воспользоваться также комплектными теплопрокладками, но в большинстве случаев можно обойтись и без этого. Сам контроллер нагревается не больше и не меньше, чем ASM2362 — первое время его горячий нрав нас несколько пугал, но опыт регулярной эксплуатации показал, что на него можно не обращать внимания.
В общем, по всем параметрам априори тройка мостов эквивалентна — и коробочки на них получаются какие угодно: на это больше влияют сами SSD и внешние разъемы. Разумеется, возможны разные нюансы совместимости (причем именно разные) с SSD и хост-системами, но такую статистику можно набирать только в процессе использования. По умолчанию все идентично: внутри NVMe SSD (модели с PCIe-интерфейсом, но протоколом AHCI не подходят), который соединяется с мостом двумя линиями PCIe 3.0, а «наружу» выходит USB3 Gen2 — совместимый и с Gen1, и с USB 2.0. Собственно, совместимость — самая сильная сторона USB: Thunderbolt намного быстрее, но нужна и система с поддержкой Thunderbolt, а любой USB-накопитель можно подключать хоть к телевизору, хоть к старому компьютеру, хоть к смартфону. Но для начала мы его подключили к тестовому стенду.
Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым программным обеспечением, а вот в качестве тестового стенда мы использовали NUC 7i7BNH — на который давно уже «переехали» тесты внешних накопителей. Некогда в том же NUC протестировали и внутренний WD Black 2018 на 500 ГБ — который использовали в качестве «рабочего тела» для двух прошлогодних коробочек. Логично использовать именно его и для третьей, что дает нам четыре конфигурации, и позволяет сравнить именно мосты, а не условия окружения. Пятая конфигурация — тот же RTL9210, но совместно с «чипсетным» контроллером USB3 Gen1: чтобы оценить насколько старая версия стандарта ограничивает скорость и какую конкретно :) Другие устройства нам сегодня не понадобятся.
В сегодняшнем тестировании для всех испытуемых использовалась файловая система NTFS, благо все они отлично отрабатывают команду TRIM. Кэширование записи включено.
Угнаться за PCIe 3.0 x4 при помощи USB3 невозможно. В спецификациях USB4 есть скоростной режим Gen 3×2 со скоростью 40 Гбит/с — вот его теоретически хватит, а практически до контроллеров и устройств с поддержкой такового еще дожить надо. Максимальный же режим для USB3, а именно Gen 2×2 вдвое медленнее — и такие контроллеры только-только начинают появляться на системных платах (но не в чипсетах пока), да и устройств с его поддержкой тоже особо не видать. Поэтому максимальным массовым вариантом является Gen2 — благо и появился он еще в середине прошлого десятилетия. Вот его реализацию мы и наблюдаем — и для нее как раз уже не хватает SATA600. Для Gen1 (который в девичестве звался некогда USB 3.0) даже его с избытком — а скорость полноскоростных накопителей снижается до 45% от штатной. Но все работает! Главное отличие от Thunderbolt, который уже есть и очень быстрый — но с USB несовместим.
Для получения же высокой скорости записи требуется быстрый SSD. Как видим, полутерабайтный WD Black 2018 и то недостаточен для того, чтобы расстроиться скоростными возможностями USB3 Gen2. Вот Gen1 намного медленнее — но для такого внешнего SSD важность имеет исключительно совместимость с ним. А с ней все предсказуемо. За исключением (в обоих случаев) однопоточного режима, но с ним у CrystalDiskMark всякое бывает в разных конфигурациях. Поэтому лучше перейти на более предсказуемый файловый уровень.
ASM2362 и JMS583 демонстрируют идентичные скоростные показатели — RTL9210 же стабильно медленнее. Не критично — это все равно скорости, далеко выходящие за возможности USB3 Gen1 или SATA600 (даже теоретические пиковые), но, все-таки, для чтения данных использование чуть более старых контроллеров более предпочтительно.
Зато с записью RTL9210 справляется побыстрее обоих конкурентов, почти догоняя собственные возможности используемого нами SSD. Особенно заметна разница при записи одного большого файла — что для внешнего накопителя более типичный случай, чем много потоков.
Еще одно сильное место нового контроллера Realtek — смешанные нагрузки. В принципе, для внешнего устройства, используемого просто для переноса файлов, это синтетическая нагрузка. Однако для подобной цели многие и вовсе внешними жесткими дисками обходятся — медленно, зато дешево. А скоростные внешние SSD приобретаются для более сложных случаев — когда с данными нужно и непосредственно поработать, не переписывая их на внутренний диск. И при таком раскладе дополнительные 50-150 МБ/с — совсем не лишние.
«Прямое подключение», естественно, оказывается самым быстрым — но даже USB3 Gen1 медленнее его на каких-то 3%. Таким образом, и этот интерфейс десятилетней давности (разумеется, под управлением современных операционных систем — но всякое старье, типа Windows 7, использовать на USB-накопителе вообще затруднительно) сложно считать узким местом с точки зрения системной производительности. Но и ничего удивительного — тут важна не пропускная способность, а задержки. «Собственные» у SSD на фоне обычных для программного обеспечения просто теряются, да и USB не слишком мешает быстрому отклику — вот и оказывается, что разницу невооруженным глазом заметить невозможно. А приборы показывают единицы процентов между предельными случаями и практически полную идентичность трех разных мостов.
Если же проводить тест так, чтобы все зависело только от накопителя, то разница, безусловно, увеличивается. Но не между разными коробочками — вся тройка демонстрирует результаты на уровне хорошего SATA SSD. А переход на USB3 Gen1 снижает их до бюджетного SATA SSD. Учитывая, что и то, и другое все еще самые популярные среди покупателей варианты, вердикт прост: пользоваться можно без сожалений. Потенциально же скорость могла бы быть еще выше — но пока еще программное обеспечение этим воспользоваться все равно не может.
Мы видим уже третий мост USB—NVMe на рынке, так что производители компонентов расценивают это направление как перспективное. Производители готовых продуктов, к сожалению, пока отстают. К тому же, для удешевления конструкции они нередко используют плохо подходящую для подобного использования «начинку» — вплоть до SSD на базе контроллеров ХТ-линейки Silicon Motion. Даже Samsung не миновала чаша сия: компания выпустила очень интересный «монолитный» T7 на упрощенной элементной базе, и за пределами SLC-буфера (пусть и достаточно большого) скорость записи на него падает до 300 МБ/с в случае терабайтной модели. Понятно, что 300 — это много лучше, чем 100 или и того меньше. Но такие скорости доступны и решениям с интерфейсом USB—SATA. Поэтому остается только пренебречь компактностью и собирать накопитель самому — благо найти SSD, на всем объеме удерживающий скорость записи в районе 900-1000 МБ/с, можно сейчас относительно недорого, а больше и не нужно. Кропотливый подбор моста USB—NVMe при этом не требуется: как показывают тесты, вся тройка представленных сейчас на рынке устройств со своими обязанностями справляется. А то, что их три, должно положительно сказаться на ценах, которые уже «пробили» психологический барьер в $20 (хотя на старте цены временами были в два раза выше). Да и разнообразие дизайна конечных устройств тоже возможно, поскольку производителям коробочек приходится все более активно конкурировать как друг с другом, так и с появляющимися готовыми изделиями. В общем, обзавестись быстрым внешним накопителем, пригодным не только лишь для переноса данных между компьютерами, становится все проще, что не может не радовать.
Комментарии