Обзор адаптера CM578 от Ugreen, для подключения NVMe SSD в формате M.2 к USB 3.1 gen2 порту

Всем привет. Сегодня на обзоре адаптер (бокс), позволяющий подключать NVMe SSD к компьютеру по USB, т.е. сделать по сути супер быструю флэшку, с надёжностью и скорость SSD накопителя.

Думаю для многих не секрет, какого качества сейчас пошли как USB флэшки, так и MicroSD. Я столкнулся с проблемой надёжности таких изделий, имея всего несколько новых флэшек купленных в том году.
Порой требуется организовать быстрый и надёжный перенос данных с ПК, не взирая на стоимость такого решения, данное решение подходит для этого весьма хорошо.

SSD накопитель, подключенный через USB (работает как в USB 2.0 так и в USB 3.0 портах), автоматически определяется как в Windows 7 так и в Windows 10, без специальной установки каких либо драйверов, т.е по сути для пользователя ничем не отличается от привычной USB флэшки.
Так же, будучи отформатированным в NTFS, SSD накопитель на 500ГБ определяется смартфоном Meizu 16 (штатный софт), с возможностью как чтения данных так и записи данных на него.
Давайте проверим на что способен данный переходник, при установке быстрого SSD на 500ГБ.


Вместо вступления. Про современные флэшки.

Сначала была куплена USB флэшка SmatBuy, кажется на 32 гига, где изначально с завода скорость записи уже плясала от 512КБ/c до 2МБ/c, причём плясала очень интенсивно, и это всё при записи большого файла. Уже сейчас не помню, но спеки на запись даже вроде и не приводились производителем.
Её без проблем заменили как брак.

Далее, было две Micro SD флэшки от Netac на 16 гигов. Одна дешёвая (синяя) и вторая более скоростная (красная, с закосом под sandisk), в 2 раза дороже.
Так вот, та что в два раза дороже действительно была быстрее, но скорость записи была хоть и выше, но не ровная (скакала, хотя в синей всё было весьма ровно, и не сказать что прямо сильно медленно), и в конце концов после примерно двух перезаписей объёма флэшки (т.е записано всего 32ГБ), скорость записи начала плясать ещё сильнее, и затем флэшка вообще перестала определяться. Синяя работает до сих пор, на неё записано раза в 2 больше информации (но кто знает сколько её ещё отмерено гигабайт, так как такой объём записи не показатель даже для micro sd флэшек). Либо просто повезло, либо попалась старая партия, где память получше. В красную возможно поставили какую то отбраковку.

Кстати, тот же Samsung уже пару лет пишет на своих Micro SD, что они не предназначены для работы в видео регистраторах, то есть по идее тоже имеют очень низкий ресурс по перезаписи, из-за супер дешёвой Flash памяти (по крайней мере тех что распространены в продаже, мю есть и более живучие с конскими ценниками, но найти их будет проблематично).

Аналогичная, печальная ситуация и с USB флэшкой Adata C008 на 32 гига (не сказать что флэшка дешёвая, по сравнению с первыми двумя).
Но тут флэшка изначально была тормозная, скорость записи не превышала 8МБ/c. Стабильность скорости была средней, со скачками до 6-4МБ/c. Чтение было в районе 15МБ/с, т.е. даже возможности USB 2.0 она не забивала, и многие разумно скажут что флэшки купленные лет 10 назад были быстрее в разы чем это творение инженерной мысли в паре с маркетологами.
Да это так, ведь те флэшки были на MLC памяти, а теперь перед нами QLC память, имеющая малый ресурс перезаписи, и низкие скорости (а в флэшки ставят самые плохие микросхемы по сравнению с теми же SSD, хотя и в чисто китайские SSD сейчас чего только не ставят).

В общем перед нами, по сути одноразовый товар, и если раньше на флэшке было опасно хранить важные документы, то теперь в двойне. С другой стороны, если записывать по паре небольших документов Word или Excel на флэшку в месяц, то в принципе её хватит на долго, если изначально она не бракованная, как например в случае с флэшкой SmartBuy, описанном выше, там явно было что то не то с памятью изначально.

Так вот, вернёмся к флэшке Adata C008, чтобы записать весь объём флэшки (а это всего навсего менее 32ГБ после форматирования) с такой низкой скоростью, нужно очень долго ждать, почти полтора часа! Жесть как она есть. В общем девайс для тех кто имеет крепкие нервы и готов ждать.

Лично мне не понятно, зачем нужен такой объём, если записать фактически целиком ты ещё за раз не сможешь (просто надоест ждать), а если писать по стольку часто, то она откинется достаточно быстро.

Получается, что подходит флэшка только для варианта хранения каких то малоценных файлов (один раз записал и забыл), например фото, но это всё равно получается менее выгодно чем хранение даже на SSD (где хранение фото не самое выгодное решение), обладающем на порядок большей надёжностью.
Ну или можно использовать флэшку, в случае когда надо скинуть один раз фото и видео отснятые в отпуске на смартфон, где забилась память, а отпуск ещё не закончен, ведь её удобно брать с собой.

В моём случае, я записал на Adata C008 где то 200-300ГБ данных от силы, т.е перезаписал её менее 10 раз полностью, и в один момент при записи больших файлов, я как обычно ушёл от ПК, ведь ждать предстояло почти час, и вернувшись обнаружил что флэшка всё… В итоге, с помощью спец утилиты удалось определить контроллер флэшки, и далее скачать утилиту от китайских товарищей, позволящую в итоге после непонятных манипуляций оживить её, но уже с объёмом 16ГБ, вместо 32ГБ.

Почитал отзывы про аналогичные флэшки, купленные как раз в последние пару лет, всё сходится, надёжность и скорость почти везде низкая, сложно найти хорошую флэшку, хотя их предлагается огромная масса, но почти везде одно и тоже, 98% мусор, и выкинутые на ветер деньги как итог.
Разве что SanDisk, местами ещё выпускает товар более менее, но тут тоже всё под вопросом.

Распаковка

Приходит бокс в стандартной для Ugreen, аккуратной упаковке, с нанесёнными сзади спецификациями.


Как видим, у меня бокс рассчитанный только под NVMe SSD (М ключ), а есть ещё универсальный бокс, с поддержкой ещё и SATA M2.
Внутри мы видим собственно сам бокс, два коротких USB 3.0 кабеля, USB to Type-C и Type-C — Type-C.


Сам бокс для удобства захвата, облачён в силиконовую «накидку», которая ох как любит собирать пыль.


Толщина бокса не большая.

Установка накопителя очень простая, не требуется какой либо инструмент. На корпусе нужно нажать кнопку, после чего верх отделяется от подложки, где находится слот M2 и поворотный фиксатор. Так же в комплекте идёт толстая термопрокладка для отвода тепла от верха SSD на корпус.



В сборе, бокс выглядит весьма симпатично:


Цифры и возможности оборудования.

В качестве контроллера (моста USB to PCI-E), в боксе от Ugreen используется чип Realtek RTL9210 (USB\VID_0BDA&PID_9210&REV_2001).

Кстати, Windows 10 по умолчанию отключила кэширование записи для съёмного SSD, т.е. по окончанию записи на SSD, можно быть уверенным что данные уже лежат там в полном объёме. Единственное, я бы всё-таки подождал хотя бы пару минут, после окончания записи (особенно если она была интенсивной), и только после этого отключал SSD от ПК (лучше конечно делать это через «безопасное извлечение»), так как внутри накопителя может ещё производиться процесс сброса SLC кэша на TLC/QLC память, лучше завершить его штатно, несмотря на то что SSD по идее должен успеть корректно закрыть такую операцию, при потере питания (на полное завершение энергии конденсаторов может не хватить, а завершить частично перенос без последствий для файлов и ФС он обязан).


На моей материнке имеется всего лишь один порт USB 3.0, выводимый на фронт панель, и реализован он на контроллере VIA VL800 (PCI\VEN_1106&DEV_3483&SUBSYS_34831106&REV_01
)


Это не самый быстрый контроллер, и способен обеспечить лишь скорости до 5Гбит/с (режим USB 3.1 Gen 1) (а если он зацеплен к МП по шине PCI-E x1 gen2, то теоретический потолок по скорости будет 512 МБайт/с, в реальности ещё чуть менее).
Как реализовано подключение на МП я не знаю, и не знаю поддерживает ли контроллер от via, 3-ю версию PCI-E (сайт via данные не хочет предоставлять), и сколько точно линий берёт, но маловероятно что больше одной.

Спецификации моста Realtek RTL9210 можно увидеть на офф. сайте:ссылка
Отмечу что данный мост универсальный, и может обеспечивать работу как NVMe M2 SSD, так и SATA M2 SSD (6Гбит/c).
Заявлена скорость PCI-E линка 8ГТ/с, что соответствует 0,985 ГБайт/с (x1 gen 3), и есть ещё возможность получить 16ГТ/с, подключив вторую линию PCI-E (x2 gen 3), но вот только как её получить не понятно, ведь на другой стороне моста у нас USB 3.1 gen2 (а это скорости до 10Гбит/c), т.е. вторая линия будет задействована частично (и видимо это настраивается опционально), ведь скорость 10Гбит/c лишь немногим больше чем 0,985 ГБайт/с.
Контроллер нормально работает и с USB 2.0, обеспечивая скорость около 30МБ/с (всё что возможно снять с USB 2.0), но ток который может дать USB порт должен быть судя по всему выше 0.5А, т.е. чс прожорливым SSD может завестись не в каждом порту USB 2.0. На стареньком ноутбуке Dell D630, переходник с SSD завёлся нормально, и успеешно читал/писал данные.

В общем контроллер Realtek RTL9210 неплох, но для работы с мелкими 4к блоками будут играть роль ещё и задержки как PCI-E to USB контроллера в самом ПК, так и USB to PCI-E уже в контроллере моста, т.е. скорость с 4к блоками минимум в 2 раза упадёт относительно таковой скорости если бы SSD подключался напрямую к M2 слоту материнской платы.
Плюс у нас есть некая длина кабелей, около метра (порт-бокс и мп — порт на передней панели), так же увеличивающая задержки.

Если кто то не знал, то скорость работы именно с 4К блоками (рандом) более важна для быстродействия ОС и программ нежели циферки линейного чтения и записи больших блоков (она поможет лишь в ряде случаев).

Вот как выглядят данные по SSD Samsung 970 Evo Plus, подключенному через переходник, в Cristal Disk Info:

Как видим, SSD работает по протоколу NVMe, поверх USB Attached SCSI Protocol (UASP). Режим передачи не детектируется.
Кстати, не забываем обновить Cristal Disk Info, если SSD свежий а программа старая, иначе будет так:

Для сравнения, SSD Patriot P300, подключенный к МП через пассивный переходник PCI-E — M2, т.е. на прямую.

И это значительно более слабый SSD чем Samsung 970 Evo Plus, к тому же сильно забитый.

Тесты

В качестве тестовых накопителей, в бокс будут установлены быстрые накопители: Intel Optane на 16ГБ (очень быстр при работе с мелкими 4К блоками на чтение) и SSD Samsung 970 Evo Plus на 500ГБ (так же весьма быстр при работе с 4К блоками, есть нормальные спеки на сайте Samsung).
Оба накопителя куплены на taobao. Optane б/у, но у него ресурс записи на порядок больше чем у SSD, а используют их обычно в качестве кэша в ноутбуках, поэтому он как новый.
Слабым местом при тестировании будет связка USB контроллер VIA VL800 — мост RTL9210, а так же задержки протокола USB 3.0 (так называемый USB 3.1 Gen 1), и задержки при передаче по 1м кабелю. Накопители с запасом перекроют возможности «транспорта».

Intel Optane


Из-за задержек, скорость Intel Optane по 4К чтению случайными блоками, урезалась примерно на порядок, и достигла результата сравнимого с захудалым SATA SSD.
По линейному чтению большого блока, мы видимо упёрлись в возможности VIA VL800, реализованного на конкретной плате, и получили всего 354МБ/c. В целом, это весьма неплохо для переносного накопителя.

SSD Samsung 970 Evo Plus 500ГБ

Тут данные по линейному чтению такие же (что не удивительно), но на запись он быстрее Intel Optane (хотя SSD может дать в разы больше скорости, опять USB контроллер от VIA режет скорость), так как слабое место Intel Optane это именно запись (но он всё равно по записи сильно быстрее QLC SSD, поэтому память 3D XPoint часто используют в качестве кэша для таких накопителей).

По 4к результат ощутимо печальнее чем у Intel Optane, на SSD возросшие задержки влияют сильнее, так как Intel Optane изначально более быстр по латентности памяти, поэтому задержка при работе в переходнике, у него нивелируется немного лучше.

Ещё отмечу, что тут тестировался уже на 40% заполненный накопитель, но тест производился после продолжительной паузы после записи, и на пустом накопителе данные были аналогичны, т.е. тут со стороны SSD был ещё огромный потенциал, даже не смотря на то что записывался тестовый блок 8ГБ, а не 1ГБ, как любят делать горе обзорщики и тестировщики, либо любители приукрасить реальную картину.

Кстати, есть у меня ещё более древний комп, с USB 3.0 внешним контроллером от NEC, там контроллер сидит на PCI-E x1 gen1, но с 4К блоками там картина ещё хуже, виной скорее всего более тормозная шина и иные драйвера под Windows 7.

Отмечу, что при интенсивной эксплуатации SSD Samsung 970 Evo Plus 500ГБ в боксе, при продолжительной записи (у меня была весьма жёсткая нагрузка), выяснилось что SSD перегревается (температура «за бортом» была около 27 градусов).

Вероятно, толстая силиконовая прокладка (комплектная) плохо отводит тепло от весьма горячего контроллера SSD, имеющего не такую большую площадь, относительно толщины прокладки и её теплопроводности на см2 (хотя он не маленький здесь).
Справедливости ради, вот данные с сайта Samsung касаемо потребления именно этого накопителя:

«Средняя потребляемая мощность: 5.8 Вт. *Максим: 9 Вт. (режим Burst) *Фактическое энергопотребление может зависеть от конфигурации системы»
Вероятно, контроллер кушает что то около 4Вт при такой скорости которую может прокачать мой USB контроллер, иначе не на каждом USB 3.0 порту оно бы завелось (0.9А ток согласно стандарту), не говоря уже про USB 2.0 (0.5А согласно стандарту, но часто около 1А), не забывая что сам мост от Realtek то же что то кушает.
Спеки с сайта Samsung: ссылка
С другой стороны, устанавливать один из быстрых накопителей от Samsung в бокс не совсем рационально, так как его скорость будет срезана в следствии задержек протоколов (даже если подавать доп питание например с USB 3.0 хаба), и если взять например тот же Patriot P300 на 256ГБ, не имеющий на борту отдельный кэш DRAM, обладающий более слабым контроллером (фактом то что памяти на борту у него в 2 раза меньше, пренебрежём, в плане потребления), то там почти в 2 раза меньше потребление, согласно спекам:


Потенциал у алюминиевого корпуса по охлаждению я думаю что ещё есть, возможно попробую позже поставить прокладку от arctic cooling, так как это одни их лучших прокладок по теплопроводности, но вот вопрос удастся ли найти такую же толстую прокладку как штатная в продаже ( с тонкой, SSD скорее всего не достанет до корпуса бокса).
Либо, в теории, можно попробовать через тонкую прокладку установить кусок меди во всю длину прокладки, тем самым сняв тепло и с относительно горячего контроллера самого SSD, и с чипов памяти, равномерно распределив его, и затем ещё с помощью одной тонкой прокладки отвести тепло уже на сам алюминиевый корпус, его площади должно хватить для эффективного отвода тепла.
SSD выглядит так:


В общем с охлаждением немного не продуманный момент, когда у вас горячий SSD. Можно сказать что при штатной системе охлаждения, надо искать подходящий SSD, и если взять менее горячий SSD то ситуация с температурами должна быть лучше.

Выводы

Как видим, данное решение работает весьма хорошо, и обеспечивает скорости при линейном чтении вплоть до 350МБ/c (что очень хорошо для переносного USB накопителя, и на порядок превышает скорости самых быстрых USB 2.0 флэшек, а по записи, может превышать и в десятки раз), но это не придел, так как играют роль возможности USB контроллера материнской платы, котлрый в моём случае не самый лучший, и не может раскрыть весь потенциал связки SSD — бокс. Для раскрытия всего потенциала переходника, необходим USB контроллер с поддержкой USB 3.1 gen2.

При использовании такого накопителя, мы получаем высокую скорость как при работе с большими файлами, так и с мелкими (при этом скорость записи не сильно ниже скорости чтения, если используем хороший SSD, при записи больших файлов), и при этом имеем надёжность SSD накопителя, заявленный ресурс которого может быть как минимум на порядок выше чем таковой у USB Flash аналогичного объёма.
Так же, без проблем можно организовать накопитель объёмом 1ТБ и более, и это будет в разы быстрее, надёжнее, и ощутимо дешевле чем заводское решение.

Если мы используем накопитель небольшого объёма, например 128ГБ, то тут уже стоимость самого переходника становится соизмерима стоимости накопителя. При объёмах от 500ГБ переходник уже более выгоден, но и спектр задач для него, по моему мнению, уже более узок, то есть хотелось бы чтобы цена переходника была немного гуманнее, тогда такие устройства сыщут популярность в незаполненной нише надёжных, быстрых и относительно недорогих накопителей от 128ГБ, потеснив традиционные USB флэшки.

Второй момент, это то что при очень интенсивной работе с горячим накопителем (например закачка торрента, запись больших образов VM, интенсивные операции вввода/вывода 4к блоков), что в прочем бывает не часто, и немного противоречит сценарию использования таких устройств (в моём понимании), он может перегреваться при использовании штатной термопрокладки, что не приемлемо если мы хотим добиться максимальной стабильности и надёжности хранения данных. Вероятно, нужна её замена на более проводящую, либо применить вариант с куском меди, описанным мною выше. Либо просто необходимо использовать более холодный SSD.