Cómo INFO SPEED HARDWARE construye un enlace directo de 10 GbE para ZimaBoard 2
Gracias a INFO SPEED HARDWARE por demostrar una forma práctica de añadir 10GbE a un NAS ZimaBoard 2 sin sustituir toda la red doméstica ni comprar un switch 10GbE multipuerto.
La idea es sencilla: mantener ZimaBoard 2 conectada a la red local existente mediante uno de sus puertos Ethernet integrados; después, instalar un adaptador de red 10GbE compatible en la ranura PCIe y conectar ese adaptador directamente a una segunda interfaz 10GbE en un PC con Windows.
La red normal continúa proporcionando acceso a Internet, administración y conectividad para otros dispositivos. El cable dedicado crea una ruta independiente punto a punto para las transferencias de archivos grandes entre la estación de trabajo y el NAS.
La prueba de INFO SPEED HARDWARE alcanza aproximadamente 6.84Gbps de rendimiento agregado en iPerf3. Es considerablemente más rápido que una conexión 1GbE, aunque sigue por debajo de la velocidad de enlace de 10Gbps y no significa que todas las transferencias de archivos alcancen la misma velocidad.
Ver antes de leer: El vídeo original en español explica el cuello de botella actual del NAS, la topología de conexión directa, la configuración de las direcciones de red, la prueba con iPerf3 y la configuración final del hardware de ZimaBoard 2.
Nota sobre la fuente: Este artículo reorganiza la configuración y los resultados presentados en el vídeo de INFO SPEED HARDWARE sobre una red homelab directa de 10GbE. El rendimiento de la red depende de los adaptadores, los controladores, la interfaz PCIe, el cable, el sistema operativo, la configuración del protocolo, los dispositivos de almacenamiento, la carga del procesador y el método de prueba. El resultado medido debe considerarse el resultado de una configuración concreta, no una velocidad de transferencia garantizada.
Por qué una red 1GbE se convierte en un cuello de botella para el NAS
Un NAS doméstico puede tener procesadores rápidos, almacenamiento SSD y varios discos duros, y aun así parecer lento desde una estación de trabajo. A menudo, el problema no está en el servidor, sino en la ruta de red entre ambos dispositivos.
La conexión 1GbE estándar tiene una velocidad de enlace teórica de un gigabit por segundo. En transferencias de archivos reales, normalmente alcanza aproximadamente 110–125 MB/s en condiciones favorables. Una vez que la conexión llega a ese límite, instalar un SSD más rápido en el NAS no hace que la transferencia sea sustancialmente más rápida.
La configuración de ZimaBoard 2 mostrada por INFO SPEED HARDWARE incluye un procesador Intel N150, 16 GB de memoria, almacenamiento del sistema integrado, un SSD y un disco duro de gran capacidad. Sus dos interfaces 2.5GbE integradas ya ofrecen una mejora frente a 1GbE, pero el switch existente y los clientes conectados aún pueden limitar toda la ruta a una velocidad negociada inferior.
El diseño original del NAS incluye un SSD, un disco duro de gran capacidad, recursos compartidos SMB y una red conmutada convencional que puede limitar a los clientes a velocidades de aproximadamente 1 GbE.
Este es un paso de diagnóstico importante. Antes de comprar equipos de red más rápidos, identifica si el límite actual procede de la red, el conjunto de almacenamiento, la CPU, el protocolo o el dispositivo cliente. Una actualización a 10 GbE no solucionará un sistema de almacenamiento que solo puede leer datos a 150 MB/s.
La diferencia entre 10 Gbps y 10 GB/s
10 GbE se refiere a 10 gigabits por segundo, no a 10 gigabytes por segundo. Como un byte contiene ocho bits, la conversión teórica es:
10 Gbps ÷ 8 = 1,25 GB/s
La cifra de 1,25 GB/s es un máximo teórico bruto. El encapsulado de Ethernet, la sobrecarga de TCP/IP, el procesamiento de SMB o NFS, la latencia del almacenamiento, el comportamiento de los controladores y la carga del sistema reducen el rendimiento útil a nivel de aplicación.
El resultado de aproximadamente 6,84 Gbps mostrado en el vídeo corresponde matemáticamente a unos 855 MB/s antes de tener en cuenta la sobrecarga del uso compartido de archivos y del almacenamiento. Aun así, es varias veces más rápido que el límite práctico de una conexión de 1 GbE.
¿Por qué usar una conexión directa de 10 GbE?
Una red 10 GbE normal con varios dispositivos coloca un switch 10 GbE entre el NAS, la estación de trabajo, el servidor y otros clientes de alta velocidad. Es el diseño más flexible, pero también requiere un switch compatible y posiblemente actualizaciones más amplias de la red.
Una conexión directa elimina el switch de una ruta de alta velocidad:
| Conexión | Propósito | Ruta de hardware |
|---|---|---|
| Red doméstica existente | Acceso a Internet, administración y acceso desde clientes normales | Ethernet integrada de ZimaBoard 2 → switch o router existente |
| Enlace directo de 10 GbE | Transferencias de alta velocidad entre el NAS y una estación de trabajo | Adaptador PCIe 10 GbE de ZimaBoard 2 → adaptador 10 GbE del PC con Windows |
Esta topología resulta atractiva cuando solo una estación de trabajo necesita un acceso más rápido al NAS. Un PC para edición de vídeo, una estación de trabajo para copias de seguridad, un host de virtualización o el equipo de escritorio principal pueden recibir una ruta de almacenamiento dedicada, mientras que los teléfonos, portátiles, televisores y otros dispositivos siguen utilizando la red existente.
La desventaja es que la conexión de 10 GbE sirve principalmente a esos dos dispositivos finales. Añadir más dispositivos de alta velocidad posteriormente normalmente requiere un switch o una topología enrutada más compleja.
Uso de la expansión PCIe de ZimaBoard 2 para 10 GbE
ZimaBoard 2 incluye dos interfaces 2,5 GbE integradas, pero para alcanzar una velocidad de enlace de 10 GbE se necesita un adaptador de red compatible independiente.
La interfaz PCIe abierta de la placa proporciona la vía de expansión. INFO SPEED HARDWARE instala un adaptador 10GbE en esta ranura y utiliza uno de los puertos de red integrados para la conexión LAN normal.
Este enfoque conserva dos rutas independientes:
- La interfaz Ethernet integrada recibe una dirección de la red doméstica normal.
- La interfaz 10GbE PCIe recibe una dirección estática independiente para la conexión directa.
- El PC con Windows también recibe una dirección estática en esa subred dedicada.
- El tráfico dirigido a la subred directa viaja por el cable 10GbE en lugar de por el switch habitual.
Qué hardware requiere un enlace 10GbE directo
El modelo exacto del adaptador puede variar, pero ambos extremos necesitan interfaces capaces de establecer el mismo tipo de conexión 10GbE.
| Componente | Función | Comprobación de compatibilidad |
|---|---|---|
| ZimaBoard 2 | Ejecuta el NAS y proporciona expansión PCIe | Compatibilidad del sistema operativo y del controlador con la NIC seleccionada |
| Adaptador PCIe 10GbE | Añade una interfaz 10GbE dedicada al NAS | Requisitos PCIe, compatibilidad física, compatibilidad del chipset y refrigeración |
| Adaptador 10GbE para PC | Proporciona el extremo de la estación de trabajo | Interfaz PCIe, Thunderbolt u otra compatible disponible |
| Cable compatible | Conecta directamente los dos extremos | El cobre RJ45, el DAC SFP+ o los componentes ópticos deben ser compatibles con ambos adaptadores |
| Almacenamiento rápido | Envía o recibe datos a velocidad de varios gigabits | Rendimiento de un HDD individual, un grupo RAID, un SSD o un NVMe |
Para adaptadores 10GBASE-T con puertos RJ45, Cat6a es la opción más predecible para tendidos permanentes más largos. Cat6 también puede admitir 10GbE en instalaciones adecuadas y más cortas. La calidad del cable, la terminación, las interferencias y la distancia afectan a la estabilidad del enlace.
Los adaptadores SFP+ también pueden usar un cable DAC para conexiones cortas en racks, o transceptores compatibles y fibra para distancias más largas. El adaptador y el tipo de cable deben coincidir; un conector RJ45 no puede conectarse directamente a un puerto SFP+ sin el transceptor adecuado.
Comprueba la compatibilidad con el sistema operativo antes de comprar la NIC
En el mismo canal se documentaron anteriormente problemas con los controladores al añadir un adaptador 10GbE a un NAS ZimaBoard 2 basado en TrueNAS. Es un recordatorio útil de que la compatibilidad PCIe implica más que el conector físico.
Antes de comprar un adaptador, comprueba:
- Si el chipset de la NIC es compatible con la versión seleccionada de TrueNAS, Linux, Windows o ZimaOS
- Si el sistema operativo incluye el controlador o requiere una instalación independiente
- Si la tarjeta negocia la velocidad prevista con el adaptador del otro extremo
- Si la interfaz PCIe proporciona suficientes líneas y ancho de banda
- Si la tarjeta requiere flujo de aire adicional durante el funcionamiento continuo
Las tarjetas 10GbE orientadas a servidores pueden calentarse bajo carga. A menudo se diseñaron para servidores en rack con flujo de aire continuo dentro del chasis, por lo que una tarjeta pasiva instalada en un montaje de laboratorio doméstico abierto aún puede necesitar un ventilador cercano.
Asignar una subred independiente al enlace directo
Un cable directo normalmente no depende del servidor DHCP del enrutador doméstico. INFO SPEED HARDWARE asigna direcciones estáticas a las interfaces del NAS y de Windows en una subred independiente.
La pantalla de iPerf3 muestra direcciones dentro del siguiente rango:
-
Interfaz directa del NAS: una dirección como
30.30.30.2 -
Interfaz directa de Windows: una dirección como
30.30.30.3
Las direcciones privadas exactas pueden ser diferentes. El requisito importante es que ambas interfaces directas utilicen la misma subred dedicada y no entren en conflicto con la red doméstica principal.
Una configuración punto a punto habitual no necesita una puerta de enlace predeterminada ni un servidor DNS en la interfaz directa. El adaptador de la LAN principal debe conservar la configuración de puerta de enlace y DNS utilizada para el acceso a internet y a la red habitual.
Añadir una segunda puerta de enlace predeterminada puede hacer que Windows o el NAS envíen el tráfico a través de la interfaz equivocada. El adaptador de alta velocidad debe tratarse como una ruta de datos local dedicada, a menos que el usuario diseñe intencionadamente una red enrutada.
Asegúrate de que SMB utilice la dirección 10GbE
Un ordenador con dos rutas de red al mismo NAS puede seguir utilizando la dirección LAN habitual, a menos que el usuario se conecte deliberadamente a través de la interfaz directa.
Por ejemplo, un recurso compartido SMB debe abrirse usando el nombre de host o la dirección IP asociada al enlace 10GbE. Si se utiliza la dirección habitual de la red doméstica, la transferencia puede seguir limitada por la interfaz integrada o el conmutador existente.
Los usuarios de Windows pueden asignar el recurso compartido del NAS mediante su dirección de enlace directo, manteniendo disponible la dirección habitual para la administración y los clientes de menor velocidad. Darle un nombre reconocible a la conexión ayuda a evitar confusiones entre las rutas LAN y 10GbE.
Probar el rendimiento de la red con iPerf3
INFO SPEED HARDWARE valida la conexión directa con iPerf3. A diferencia de una prueba de copia de archivos, iPerf3 mide el rendimiento de la red sin convertir los dispositivos de almacenamiento en el principal cuello de botella.
Un extremo funciona como servidor de iPerf3 y el otro inicia la prueba. La captura de pantalla muestra varios flujos TCP paralelos. Los flujos individuales muestran velocidades diferentes, mientras que el resultado combinado alcanza aproximadamente 6.84Gbps.
Varios flujos paralelos de iPerf3 producen un resultado agregado de aproximadamente 6.84Gbps a través del enlace directo.
Los flujos paralelos pueden revelar un mayor ancho de banda disponible cuando una sola conexión TCP no utiliza por completo un enlace rápido. También pueden aumentar la demanda de procesamiento de la CPU y la memoria, por lo que el resultado debe documentarse junto con el número de flujos y la dirección de la prueba.
Un plan de pruebas más completo incluiría:
- Una prueba de un solo flujo para medir el comportamiento normal de TCP
- Una prueba de varios flujos para estimar la capacidad agregada del enlace
- Pruebas en ambas direcciones
- Una ejecución más prolongada para revelar problemas térmicos o de estabilidad
- Supervisión de la CPU en ambos extremos
- Una transferencia SMB o NFS real con archivos representativos
Por qué la prueba no alcanza los 10Gbps completos
Un enlace 10GbE negociado no garantiza un resultado de referencia de 10Gbps. Varios componentes de esta configuración compacta pueden reducir el rendimiento:
- Sobrecarga de los protocolos TCP/IP y Ethernet
- Chipset de la NIC y eficiencia del controlador
- Configuración de los carriles PCIe y comportamiento del controlador
- Carga de la CPU Intel N150 al procesar varios flujos de red
- Ancho de banda de la memoria y operaciones de copia de datos
- Gestión de interrupciones y configuración de descarga de tareas
- Configuración de red del sistema operativo
- Límites térmicos durante transferencias sostenidas
El resultado de 6,84Gbps confirma que la conexión directa supera ampliamente el ámbito de 1GbE y 2,5GbE. No indica necesariamente un fallo solo porque esté por debajo de 10Gbps.
La velocidad de red y la velocidad de copia de archivos son diferentes
iPerf3 puede generar tráfico de red en la memoria, pero una transferencia real desde el NAS debe leer los datos de un dispositivo de almacenamiento y escribirlos en otro.
| Tipo de almacenamiento | Efecto probable en una transferencia 10GbE |
|---|---|
| Disco duro mecánico individual | Normalmente se convierte en el cuello de botella mucho antes de que el enlace 10GbE se sature. |
| Grupo RAID de varios HDD | Puede aumentar el rendimiento secuencial, según la configuración RAID y el número de unidades. |
| SSD SATA | Puede superar 1GbE y 2,5GbE, pero se mantiene por debajo del límite teórico de 10GbE. |
| SSD NVMe o grupo de SSD rápidos | Tiene más probabilidades de acercarse a la capacidad útil de una conexión 10GbE. |
Las transferencias de archivos pequeños también pueden ser mucho más lentas que las transferencias secuenciales grandes, porque cada archivo introduce operaciones de metadatos, sistema de archivos, permisos y protocolo.
Los usuarios que amplíen un NAS de gran capacidad pueden consultar la guía de ampliación del almacenamiento de ZimaBoard 2 relacionada para obtener más información sobre la planificación de unidades, controladores, alimentación y distribución física.
La configuración de red final de ZimaBoard 2
El montaje final mantiene la ZimaBoard 2 dentro de su compacto chasis metálico para unidades. El NAS se conecta al switch existente para el acceso de red convencional, mientras que un cable independiente conecta directamente el adaptador PCIe 10GbE con la estación de trabajo.
La topología finalizada conserva la conexión LAN convencional y añade una ruta independiente de alta velocidad entre el NAS y la estación de trabajo.
Esta configuración híbrida evita actualizar todos los dispositivos a la vez. El hogar puede conservar su router y switch actuales, mientras que el equipo que mueve los archivos más grandes recibe una conexión directa más rápida.
Cuándo tiene sentido un enlace directo de 10 GbE
Una actualización punto a punto resulta más útil cuando un sistema necesita de forma constante acceso de alta velocidad al NAS.
- Edición de video: Mover archivos de origen grandes, cachés de proyectos y exportaciones terminadas.
- Copia de seguridad de la estación de trabajo: Crear o restaurar imágenes de disco grandes.
- Virtualización: Transferir imágenes de máquinas virtuales y acceder a almacenamiento de red de alto rendimiento.
- Fotografía: Importar y procesar grandes bibliotecas de archivos RAW almacenadas en el NAS.
- Desarrollo de software: Mover conjuntos de datos grandes, imágenes de contenedores y artefactos de compilación.
- Migración del NAS: Copiar datos entre una estación de trabajo y un conjunto de almacenamiento de reemplazo.
Un switch de 10 GbE resulta más adecuado cuando varias estaciones de trabajo, servidores o dispositivos NAS necesitan comunicarse entre sí a alta velocidad. Los enlaces directos pueden volverse difíciles de gestionar a medida que aumenta el número de dispositivos.
Lo que demuestra la prueba de INFO SPEED HARDWARE
| Conclusión | Lo que demuestra el video | Limitación restante |
|---|---|---|
| Ampliación PCIe | ZimaBoard 2 puede añadir una interfaz de red de 10 GbE compatible. | La NIC seleccionada aún necesita compatibilidad de controladores con el sistema operativo. |
| Conexión directa | Una estación de trabajo puede recibir una ruta de alta velocidad al NAS sin un switch de 10 GbE. | Los demás clientes no obtienen automáticamente acceso a ese ancho de banda. |
| Subred dedicada | El enlace de alta velocidad puede funcionar por separado de la LAN doméstica habitual. | Las direcciones y las rutas deben configurarse sin entrar en conflicto con la red principal. |
| Resultado de iPerf3 | La configuración probada alcanza aproximadamente 6,84 Gbps en una prueba de múltiples flujos. | El rendimiento con un solo flujo y al copiar archivos puede ser inferior. |
| Rendimiento del NAS | El cuello de botella de la red puede situarse muy por encima de 1 GbE. | El rendimiento del HDD, el SSD, el sistema de archivos y SMB sigue determinando la velocidad real de transferencia. |
Una actualización enfocada a 10 GbE sin reconstruir toda la red
El proyecto de INFO SPEED HARDWARE demuestra que superar Gigabit Ethernet no siempre requiere reemplazar toda la red. ZimaBoard 2 conserva su conexión LAN habitual, mientras que su ranura PCIe proporciona una ruta dedicada de 10 GbE hacia la estación de trabajo que más la necesita.
El resultado de iPerf3, de aproximadamente 6,84 Gbps, está muy por debajo de la velocidad de enlace teórica de 10 Gbps, pero aun así supone un aumento considerable frente a una conexión convencional de 1 GbE. El proyecto también muestra los límites prácticos de las pruebas de red: la NIC, la conexión PCIe, la CPU, los controladores, el protocolo, el cable y el conjunto de almacenamiento contribuyen al resultado final.
Mira el tutorial completo de 10GbE de INFO SPEED HARDWARE para consultar la explicación original de la red, la configuración de IP, la prueba de rendimiento y la configuración de hardware finalizada.
INFO SPEED HARDWARE concluye la prueba de laboratorio doméstico 10GbE directo tras validar la conexión con iPerf3.
Si vas a añadir una conexión de red más rápida a tu NAS ZimaBoard 2 o a solucionar problemas con un adaptador de red PCIe, únete a la comunidad de ZimaSpace para compartir el modelo de tu NIC, el sistema operativo, la configuración del almacenamiento y los resultados medidos.
Preguntas frecuentes
¿Puede ZimaBoard 2 utilizar una tarjeta de red 10GbE?
Sí, se puede conectar un adaptador de red compatible mediante PCIe. La compatibilidad depende del chipset de la tarjeta, los requisitos de PCIe, los controladores del sistema operativo, el consumo de energía y la refrigeración.
¿Necesito un conmutador 10GbE para un PC y un NAS?
No. Las dos interfaces 10GbE pueden conectarse directamente y recibir direcciones en una subred dedicada. Un conmutador es más útil cuando tres o más dispositivos de alta velocidad necesitan comunicarse.
¿Pueden funcionar conjuntamente la red doméstica normal y el enlace 10GbE directo?
Sí. El puerto Ethernet integrado puede permanecer conectado a la LAN doméstica mientras el adaptador PCIe gestiona el enlace de almacenamiento directo. Normalmente, solo la interfaz principal de la LAN necesita una puerta de enlace predeterminada.
¿Por qué un enlace 10GbE no transfiere exactamente a 10 Gbps?
10 Gbps es la velocidad del enlace. La sobrecarga del protocolo, los controladores, el comportamiento de PCIe, la carga de la CPU, la configuración de red y el método de prueba reducen el rendimiento medido. Las transferencias de archivos reales pueden estar aún más limitadas por el rendimiento del almacenamiento.
¿Qué significa el resultado de 6,84 Gbps de iPerf3?
Es el rendimiento de red combinado medido en varios flujos TCP paralelos en la configuración demostrada. No significa que todas las transferencias de archivos SMB funcionen a 6,84 Gbps.
¿Puede un solo disco duro saturar una conexión 10GbE?
Por lo general, no. Un solo disco mecánico suele convertirse primero en el cuello de botella. Los SSD rápidos, el almacenamiento NVMe o los grupos de varias unidades son más adecuados para transferencias 10GbE de alto rendimiento.
¿Se deben habilitar las tramas gigantes para un enlace 10GbE directo?
Las tramas gigantes pueden reducir la sobrecarga de procesamiento en algunos entornos, pero no son necesarias para 10GbE. Si se utilizan, ambos extremos deben admitir y usar la misma MTU. Una MTU no coincidente puede causar problemas de conectividad y rendimiento.
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