MacBook 与其他设备的低成本高性能数据传输方案

本篇文章分享在不使用路由器的情况下，使用“数据线或网线”将 MacBook 与其他设备连接在一起，获得更高效率的数据交换性能。

写在前面

最近考虑将 Mac 设备和其他的设备连在一起使用，比如之前在“廉价的家用工作站方案：前篇”或“装在笔记本里的私有云环境：K8s 集群准备”两篇文章里提到的大内存，多核心的设备与 MacBook 更高效的连通到一起，以及搭载 M1/M2 芯片的 MacBook 连接在一起。

因为目标设备都是笔记本，能够直接想到的成本比较低的方案便是使用有线或者无线路由器，将设备连通到一起。但是，借助路由器，会是传输效率最高的方案吗？或者会是成本最合理的方案吗？显然不是。

被抛弃的方案选型

单纯追求效率，首选方案中一定会有“光纤方案”的一席之位，早在 2005 年，苹果出品的 XSAN 就支持通过接入光纤方式来进行高效的数据交互操作。如果选择这个方案，我们可以选择比如 QNAP 出品的万兆雷电3转换器，支持将光纤 SFP+ 接口转换为传统的电口，这样的转换头大概 2000 元一只。忽略掉线缆、使用两个转换器直接组网，成本在 4000 元左右（可能触发优惠券）。

但是上面的方案中，我们只能覆盖 Mac 连通 Mac，或者 Mac 连通具备雷电接口的设备，当另外一个设备不支持雷电的时候，这个方案就无能为力了，比如是 AMD 芯片的设备，或者是阉割掉全功能雷电接口的某些厂商。

如果追求方便，我们或许会想到使用无线网络交换，现如今的 Mac 设备也好，新的笔记本设备也罢，基本都支持 Wi-Fi 6（非 Mac设备更换网卡成本 100 元左右），甚至 Wi-Fi 6E 规格进行数据传输，搭配一个支持 Wi-Fi 6 的无线路由器就能够得到理论千兆的传输速率。

作为第一批小米 Wi-Fi 6路由器的用户，在使用两年设备之后，就个人体验来说，如果是长时间的数据交互，还是可能遇到一些问题的。首先，延迟相比有线还是不够稳定；其次，想得到更好的传输效果，我们需要传输的设备都距离路由器比较近才能够得到好的效果。并且，在传输过程中，如果其他的设备进行下载或者上传，会影响总共可用的无线传输带宽，进而影响传输效果。

如果不用光纤、也不用无线，那么剩下的可选方案里，最经济实惠的只有使用“有线”传输了。

如果不考虑外出使用，理想状况，我们使用可选品牌和型号越来越多的2.5G、万兆（10G）交换机或者路由器，搭配雷电转万兆、USB 3（Type-C）转万兆的 USB 网卡，就能满足设备网络连接稳定，传输效率不差啦。

即使我们从长期使用角度来看，暂且忽略目前 2.5G 或者万兆设备的价格，依旧会发现两个问题：首先，雷电转万兆的 USB 网卡价格不逊前文中提到的雷电转光口的价格；其次，USB 目前市面上基本只有转 5G 速率的网卡（市面上没有 10GbE 的 USB NIC 控制器），5G 版本价格也不算便宜，在这个需求场景下显得非常鸡肋。

高性价比的数据交互、传输方案

那么，退而求其次的高性价比方案是什么呢？

考虑到我们还是会有携带设备外出的情况，所以如果组网连通依赖中心化设备（光纤终端、万兆交换机、高密或者支持 Wi-Fi 6E 的无线 AP），就不是那么好了，并且中心化设备也需要支付额外的成本。

上文提到的问题，如果我们将设备类型拆开，划分为与连接“雷电”的设备与“非雷电”设备，再排除掉上文中提到的问题，那么答案就很明显啦。

与支持雷电的设备，我们使用雷电数据线进行连接组网，满足连通和数据传输需求，成本只需要一根几十块钱的数据线。

与不支持雷电的设备，我们可以借助古老的“网线”直连，为了提升效率，除了直接使用笔记本目前都搭载的千兆网卡之外，还可以使用相对便宜的 2.5G USB 网卡来完成设备的连接。相比较上文中动辄几千的成本，购置两个 2.5G USB 网卡，搭配两条七类网线，包邮到家大概 300 块左右。

下面记录一下 Mac 和其他设备使用“数据线”直连的配置过程，以及目前的传输速率，先来记录使用雷电相互连接的 Mac 设备。

使用雷电数据线直连其他 Mac 或支持雷电协议的设备

支持雷电协议的设备，能够在使用雷电数据线连接设备彼此的时候，互相协调分配可用的 IP，并保证网络连通。

使用雷电数据线连接两台支持雷电的设备

当设备使用雷电数据线连接之后，我们将能看到系统网络设置中多出一个“雷劈网桥”，稍等片刻，它会完成网络地址的分配，状态将会从“无 IP 地址” 变为“自分配的 IP”。

获得雷电网桥分配的 IP 地址

选择“网桥”，点击进去之后，我们将得到设备分配的 IP 地址。想要两台设备进行数据交互，我们需要使用相同的方式，打开系统设置中的网络选项卡，获得两台设备的 IP 地址。当然，也可以使用命令 arp -a，来获得使用雷电数据线连接的设备，所分配的地址：

arp -a
...
...
suyangdedahaomacbook-pro.local (169.254.190.176) at 82:e7:xx:xx:xx:1 on bridge0 [ethernet]
...
...

接下来，我们可以使用 iperf3 测试连接速度，如果你的 Mac 设备没有安装它，可以通过 brew install iperf3 来完成安装。然后选择其中一台作为服务器，另外一台作为客户端，来模拟数据传输下载，得到网络连接速度。

比如，我在其中一台上输入 iperf3 -s 启动测速服务端：

iperf3 -s
-----------------------------------------------------------
Server listening on 5201 (test #1)
-----------------------------------------------------------

然后接着，在另外一台设备上输入 iperf3 -c 169.254.190.176 ，设置好要测试的 IP 地址，对雷电线另外一头的设备进行压力测试：

iperf3 -c 169.254.190.176                    
Connecting to host 169.254.190.176, port 5201
[  5] local 169.254.13.145 port 56484 connected to 169.254.190.176 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate
[  5]   0.00-1.00   sec  1.67 GBytes  14.3 Gbits/sec                  
[  5]   1.00-2.00   sec  1.86 GBytes  16.0 Gbits/sec                  
[  5]   2.00-3.00   sec  1.84 GBytes  15.8 Gbits/sec                  
[  5]   3.00-4.00   sec  1.94 GBytes  16.6 Gbits/sec                  
[  5]   4.00-5.00   sec  1.90 GBytes  16.3 Gbits/sec                  
[  5]   5.00-6.00   sec  1.85 GBytes  15.9 Gbits/sec                  
[  5]   6.00-7.00   sec  1.78 GBytes  15.3 Gbits/sec                  
[  5]   7.00-8.00   sec  1.97 GBytes  16.9 Gbits/sec                  
[  5]   8.00-9.00   sec  1.90 GBytes  16.3 Gbits/sec                  
[  5]   9.00-10.00  sec  1.91 GBytes  16.4 Gbits/sec                  
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate
[  5]   0.00-10.00  sec  18.6 GBytes  16.0 Gbits/sec                  sender
[  5]   0.00-10.00  sec  18.6 GBytes  16.0 Gbits/sec                  receiver

iperf Done.

上面的输出日志中，我们得到了 16.0 Gbits 的测试结果。

但其实，我们应该稍微拉长一些测试时间，以及可以选择忽略掉前几次速度可能不够客观的数据反馈，以及适当调整下速度的计量单位，方便我们与日常使用的 MB/s 进行转换。比如，在下面的命令中，我声明要使用 “MB” 作为单位，忽略最开始的 5 次数据结果，并且将测试时间拉长至 20 s：

iperf3 -c 169.254.190.176 -f MB --omit 5 --time 20
Connecting to host 169.254.190.176, port 5201
[  5] local 169.254.13.145 port 56505 connected to 169.254.190.176 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate
[  5]   0.00-1.00   sec  1.79 GBytes  1832 MBytes/sec                  (omitted)
[  5]   1.00-2.00   sec  1.98 GBytes  2030 MBytes/sec                  (omitted)
[  5]   2.00-3.00   sec  1.97 GBytes  2016 MBytes/sec                  (omitted)
[  5]   3.00-4.00   sec  1.93 GBytes  1977 MBytes/sec                  (omitted)
[  5]   4.00-5.00   sec  1.90 GBytes  1946 MBytes/sec                  (omitted)
[  5]   0.00-1.00   sec  1.93 GBytes  1973 MBytes/sec                  
[  5]   1.00-2.00   sec  1.90 GBytes  1946 MBytes/sec                  
[  5]   2.00-3.00   sec  1.95 GBytes  1994 MBytes/sec                  
[  5]   3.00-4.00   sec  2.03 GBytes  2079 MBytes/sec                  
[  5]   4.00-5.00   sec  1.89 GBytes  1933 MBytes/sec                  
[  5]   5.00-6.00   sec  1.90 GBytes  1943 MBytes/sec                  
[  5]   6.00-7.00   sec  2.01 GBytes  2061 MBytes/sec                  
[  5]   7.00-8.00   sec  1.97 GBytes  2016 MBytes/sec                  
[  5]   8.00-9.00   sec  1.84 GBytes  1883 MBytes/sec                  
[  5]   9.00-10.00  sec  1.95 GBytes  1992 MBytes/sec                  
[  5]  10.00-11.00  sec  1.93 GBytes  1979 MBytes/sec                  
[  5]  11.00-12.00  sec  1.93 GBytes  1981 MBytes/sec                  
[  5]  12.00-13.00  sec  2.07 GBytes  2118 MBytes/sec                  
[  5]  13.00-14.00  sec  1.98 GBytes  2029 MBytes/sec                  
[  5]  14.00-15.00  sec  1.92 GBytes  1968 MBytes/sec                  
[  5]  15.00-16.00  sec  2.00 GBytes  2044 MBytes/sec                  
[  5]  16.00-17.00  sec  1.89 GBytes  1935 MBytes/sec                  
[  5]  17.00-18.00  sec  1.89 GBytes  1931 MBytes/sec                  
[  5]  18.00-19.00  sec  1.86 GBytes  1904 MBytes/sec                  
[  5]  19.00-20.00  sec  1.83 GBytes  1872 MBytes/sec                  
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate
[  5]   0.00-20.00  sec  38.7 GBytes  1979 MBytes/sec                  sender
[  5]   0.00-20.00  sec  38.7 GBytes  1979 MBytes/sec                  receiver

iperf Done.

测试结束后，我们能够看到数据传输速度的结果是 1979 MBytes，除以 8 ，得到差不多 247 MB/s 的速度。

在完成基础测试之后，我们使用日常数据传输命令 scp 来进行一个简单的额外测试。

允许 Mac 通过 SSH 进行远程登录

想要完成 scp 的数据拷贝，我们需要在系统设置中的“通用”菜单里找到“共享”，然后在“共享”中打开“远程登录”。

接着，使用常规命令，不指定传输数据使用的加密算法，从另外一台设备下载“Ubuntu 22.04”的系统镜像到本地：

scp 169.254.13.145:~/linktest/ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso .
(soulteary@169.254.13.145) Password:
ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso        100% 1407MB 204.9MB/s   00:06

可以看到传输速度在 200MB/s 出头，应该是加密算法影响了传输效率，这里我们将加密算法指定为计算量比较低的方法，再进行尝试：

scp -c aes128-ctr 169.254.13.145:~/linktest/ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso .
(soulteary@169.254.13.145) Password:
ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso        100% 1407MB 234.2MB/s   00:06

scp -c aes128-ctr 169.254.13.145:~/linktest/ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso .
(soulteary@169.254.13.145) Password:
ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso        100% 1407MB 234.1MB/s   00:06

可以看到传输速度到达了 234MB/s 左右，接近我们使用 iperf3 测试的结果。

相比较使用中心化设备，我们只需要一根数据线，就能随时随地的进行至少 200MB/s 的数据传输了，比多数环境中的千兆网络满载速率要高一倍，是不是还挺不错的？

使用网线与其他设备直接连接

因为我的 2.5G 网卡还在路上，所以我先使用普通的千兆网卡完成本文的配置部分，等待网卡到位，我在更新/补充数据部分。

这里，我使用 Mac 来与一台 AMD CPU 的 Ubuntu 笔记本进行连接，当我们使用网线插上两台设备后，此时设备并不能够直接使用，还需要进行额外的设置。

创建一个虚拟网络接口

还是在系统设置中，打开网络设置，然后选择“管理虚拟接口”。

新建桥接器

接着，在弹出的对话框中选择“新建桥接器”。

选择 USB 网卡，创建桥接器

选择要桥接的设备为我们的 USB 网卡，然后起个名字，按“创建”按钮。点击创建，和上文中使用雷电数据线连接设备一样，我们将能够看到一个黄色的小圆点，以及网桥状态显示为“自分配的 IP”。

为网桥设置 IP 地址

进入创建好的网桥的详细设置中，先选择“TCP/IP”，然后选择“手动指定 IP 地址”，在 IP 地址中填写一个合适的地址，例如：192.168.199.2。

等待设置完毕

设置完毕，我们返回网络列表，可以看到“黄色的小圆点”变成了“绿色的小圆点”。

这里，我们也需要设置网线连着的另外一台机器，如果你的系统不支持设置网桥，并且那台设备也不需要直接联网，可以直接修改该设备网卡中的 IP 地址，将 IP 地址的网段和网络掩码修改的和 Mac 设备一致即可，比如 192.168.199.3 和 255.255.0.0。

为了完成性能验证，我们和上面一样，首先需要选择一台设备执行 iperf3 -s 启动测试服务端。

然后在另外一台设备上输入命令，来完成测试：

iperf3 -c 192.168.199.2 -4 -f MB --omit 5 --time 20
Connecting to host 192.168.199.2, port 5201
[  5] local 192.168.199.3 port 50140 connected to 192.168.199.2 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr  Cwnd
[  5]   0.00-1.00   sec   114 MBytes   114 MBytes/sec    0    431 KBytes       (omitted)
[  5]   1.00-2.00   sec   113 MBytes   113 MBytes/sec    0    499 KBytes       (omitted)
[  5]   2.00-3.00   sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    523 KBytes       (omitted)
[  5]   3.00-4.00   sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    602 KBytes       (omitted)
[  5]   4.00-5.00   sec   111 MBytes   111 MBytes/sec    0    602 KBytes       (omitted)
[  5]   0.00-1.00   sec   113 MBytes   113 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]   1.00-2.00   sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]   2.00-3.00   sec   113 MBytes   113 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]   3.00-4.00   sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]   4.00-5.00   sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]   5.00-6.00   sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]   6.00-7.00   sec   113 MBytes   113 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]   7.00-8.00   sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]   8.00-9.00   sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]   9.00-10.00  sec   113 MBytes   113 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]  10.00-11.00  sec   111 MBytes   111 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]  11.00-12.00  sec   113 MBytes   113 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]  12.00-13.00  sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]  13.00-14.00  sec   113 MBytes   113 MBytes/sec    0    602 KBytes       
[  5]  14.00-15.00  sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    950 KBytes       
[  5]  15.00-16.00  sec   112 MBytes   113 MBytes/sec    0    950 KBytes       
[  5]  16.00-17.00  sec   112 MBytes   113 MBytes/sec    0    950 KBytes       
[  5]  17.00-18.00  sec   112 MBytes   112 MBytes/sec    0    950 KBytes       
[  5]  18.00-19.00  sec   111 MBytes   111 MBytes/sec    0   1.38 MBytes       
[  5]  19.00-20.00  sec   112 MBytes   113 MBytes/sec    0   1.38 MBytes       
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr
[  5]   0.00-20.00  sec  2.19 GBytes   112 MBytes/sec    0             sender
[  5]   0.00-20.00  sec  2.19 GBytes   112 MBytes/sec                  receiver

iperf Done.

可以看到，使用千兆网线和网卡连接的两台设备，能够跑到 110MB/s 的满速。

同样的，使用 scp 进行速度测试，因为上限是 100MB/s ，所以我们就不指定传输加密算法了，设备性能足够高，怎么都能跑满这个千兆带宽：

scp -P 55555 ./ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso 192.168.199.3:/app/linktest/
ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso        100% 1407MB 110.2MB/s   00:12

scp -P 55555 192.168.199.3:/app/linktest/ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso .
ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso        100% 1407MB 110.7MB/s   00:12

最后

这篇内容就先到写到这里啦。

希望能够帮助到想要更高效率完成数据交互、传输，但是同样不希望增加太多成本的你，新年快乐。

–EOF

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本文作者: 苏洋

创建时间: 2023年01月01日
统计字数: 9077字
阅读时间: 19分钟阅读
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