Začal som preto hľadať nejaký low-power x86 počítač, ktorý by bol vhodný ako samostatný pfSense box.
Priorita bola jasná:
- čo najnižšia spotreba,
- x86 platforma,
- AES-NI,
- dostatočne výkonný CPU(do budúcna),
- minimálne 2 GbE porty, prípadne PCIe slot pre samostatnú sieťovku,
- ideálne PCIe ×4,
- možnosť rozšírenia na 2.5 GbE alebo viac portov,
- bez zbytočne veľkého desktopového HW,
- a hlavne čo najnižšia reálna spotreba zo zásuvky
Výber
Pri výbere som si najprv prešiel rôzne malé PC od Dellu, HP, Fujitsu a ďalších výrobcov.
Dosť rýchlo som vyradil modely, ktoré síce vyzerali zaujímavo z hľadiska spotreby, ale chýbali im niektoré vlastnosti, ktoré som považoval za dôležité.
AES-NI
Pri pfSense je pre mňa AES-NI dôležité hlavne kvôli:
- IPsec,
- AES kryptografii,
- VPN,
- prípadne ďalším kryptografickým operáciám.
PCIe
Druhá vec bol PCIe slot.
Ideálne som chcel možnosť dodatočne osadiť:
- Intel 4-port NIC,
- prípadne 2.5 GbE kartu.
Pri sieťovej karte je totiž rozdiel medzi PCIe 1.1 ×1 a PCIe 2.0 ×4 pomerne podstatný, hlavne ak by som do budúcnosti chcel viac portov alebo 2.5 GbE.
-----------------------------------------------------------------------------
Fujitsu FUTRO
Nakoniec mi zo zoznamu zostala hlavne séria:
FUTRO S920 / S930 / S940
Na prvý pohľad som chcel ísť samozrejme do S940, pretože je novší. Lenže pri technickom porovnaní začali vychádzať najavo rozdiely, ktoré sú pre router dôležitejšie ako samotný vek počítača.
-----------------------------------------------------------------------------
FUTRO S940
S940 je modernejší model a používa novšiu platformu ako S920/S930.
Pri mojej konkrétnej požiadavke však narazil na problém hlavne PCIe slot.
S940 má PCIe slot s konfiguráciou PCIe 2.0 ×1. To znamená maximálne približne 500 MB/s obojsmerne v jednom smere pri započítaní režijných strát, čo je už pomerne výrazné obmedzenie pre prípadnú viacportovú sieťovú kartu.
Pre jeden GbE port to samozrejme úplne stačí. Pri 4-portovej gigabitovej karte alebo pri 2.5 GbE však už nechcem mať PCIe linky potenciálny bottleneck.
Preto som S940 nakoniec vyradil.
-----------------------------------------------------------------------------
FUTRO S920
S920 začal vyzerať oveľa zaujímavejšie.
Používa AMD Embedded G-Series SoC a podľa konfigurácie sa dá navoliť:
- GX-415GA
- GX-424CC
- GX-222GC
-----------------------------------------------------------------------------
GX-415GA vs GX-424CC vs GX-222GC
Pri procesoroch som pôvodne pozeral hlavne na spotrebu.
Code: Select all
| CPU | Jadrá | Vlákna | Frekvencia | TDP/cTDP trieda |
| ------------ | ----: | -----: | ----------: | ---------------: |
| [b]GX-222GC[/b] | 2 | 2 | ~2.2 GHz | ~15 W |
| [b]GX-415GA[/b] | 4 | 4 | ~1.5 GHz | ~15 W |
| [b]GX-424CC[/b] | 4 | 4 | ~2.4 GHz | 10/15 W cTDP |
GX-222GC má síce vyššiu frekvenciu ako 415GA, ale iba dve jadrá.
Pre klasický router by dve jadrá pravdepodobne úplne stačili. Keď už však kupujem samostatný PC v roku 2026 a plánujem ho používať dlhodobo, nechcem sa zbytočne pripravovať o výkon do budúcnosti.
Preto som sa pôvodne prikláňal k:
GX-415GA
-----------------------------------------------------------------------------
Prečo som riešil počet jadier
Najväčší problém bola spotreba. Aj keď sa rozdiel niekoľkých wattov môže zdať malý, pri zariadení, ktoré bude zapnuté 24/7, sa za niekoľko rokov nazbiera pomerne veľa.
Zároveň som nechcel kúpiť zariadenie, ktoré bude dnes dostatočné, ale pri prípadnom upgrade siete na 2.5 GbE alebo pri použití VPN už nebude mať dostatočnú rezervu.
Tu sa vraciam k počítaču, ktorý som chcel použiť pôvodne – Fujitsu Esprimo E920.
V Linuxe som pri ňom dokázal dostať procesor do veľmi hlbokých C-stavov, až C7, a celý počítač sa v idle dostal približne na:
6 W zo zásuvky
To vyzeralo výborne.
Keď som však spustil pfSense, správanie bolo úplne iné.
CPU zostával prevažne v:
C1/C2
a spotreba celého počítača stúpla približne na:
20 W zo zásuvky
A práve toto bol jeden z dôvodov, prečo som začal riešiť skutočnú spotrebu low-power platforiem pod FreeBSD/pfSense, a nie iba číslo TDP uvedené pri procesore.
-----------------------------------------------------------------------------
C-states a pfSense
C-states sú stavy, v ktorých sa procesor nachádza, keď práve nevykonáva inštrukcie.
Zjednodušene:
- C0 – CPU aktívne pracuje,
- C1 – ľahký idle stav,
- C2 – hlbší idle stav,
- hlbšie C-states – postupne sa vypínajú ďalšie časti procesora/platformy a spotreba klesá.
Pri routeri teda nechcem iba slepo nastaviť najhlbší možný C-state. Router musí neustále reagovať na sieťové pakety, časovače, interrupt-y a ďalšie udalosti.
Preto ma zaujíma hlavne reálna spotreba celého systému pri pfSense, nie iba teoretická spotreba CPU v ideálnych podmienkach.
-----------------------------------------------------------------------------
A potom som natrafil na članok ohľadom S930
Tinkering with Fujitsu FUTRO S930
A práve tento článok mi zmenil pohľad na S930 + GX-424CC.
Autor testoval S930 s:
- AMD GX-424CC
- 4 GB RAM
- 16 GB mSATA
A výsledky sú veľmi zaujímavé.
-----------------------------------------------------------------------------
S930 – reálna spotreba
Code: Select all
| Operačný systém | Idle | Network stress | Full/system stress |
| --------------- | -------: | -------------: | -----------------: |
| Debian 13 | 8 W | 10.4 W | 25 W |
| FreeBSD 14.2 | 10 W | 17.5 W | 25.7 W |
| OpenBSD 7.7 | 11 W | 15.9 W | 17.3 W |
| OmniOS | 11 W | 16.3 W | 24.5 W |
Samozrejme, neznamená to:
FreeBSD 10 W = pfSense 10 W
pfSense má vlastnú konfiguráciu, služby, ovládače a nastavenia power managementu.
Ale je to zatiaľ jeden z najlepších reálnych údajov, ktoré som pre S930 našiel, pretože ide o meranie celého systému zo zásuvky.
-----------------------------------------------------------------------------
FreeBSD + zátaž sieťovej aktivity
Autor navyše otestoval sieť cez iperf3.
Výsledok:
941 Mbit/s
pri spotrebe približne:
17.5 W
To je pre mňa zaujímavé hlavne preto, že nejde iba o idle test.
Pri takmer gigabitovej sieťovej prevádzke sa spotreba zvýšila približne z 10 W na 17.5 W.
Teoreticky by teda S930 mal mať dostatočnú rezervu na bežné routovanie gigabitovej siete. Či bude rovnako dobre fungovať pri pfSense, firewall pravidlách, NAT-e, DNS, VPN a ďalších službách, však ešte treba otestovať.
-----------------------------------------------------------------------------
PCIe v S930
Ďalšou veľkou výhodou S930 je možnosť rozšírenia cez PCIe.
Práve preto som začal hľadať vhodný PCIe riser.
S930 má mechanický PCIe slot určený pre rozšírenie a pomocou vhodného riseru je možné dostať PCIe kartu mimo pôvodnej polohy slotu.
Autor článku ho využil dokonca na NVMe:
Code: Select all
PCIe
↓
PCIe riser
↓
M.2 NVMe adaptér
↓
1 TB NVMeCode: Select all
PCIe
↓
riser
↓
Intel NIC
↓
2× / 4× GbE alebo 2.5 GbE-----------------------------------------------------------------------------
PCIe Gen1 vs Gen2
Platforma podporuje PCIe 2.0, teda:
5 GT/s
Niektoré nastavenia alebo konkrétne konfigurácie však môžu viesť k tomu, že link bude fungovať iba na:
2.5 GT/s
čo zodpovedá PCIe 1.x.
To už môže byť pri viacportovej sieťovej karte zbytočné obmedzenie.
To je možné v niektorých prípadoch zmeniť BIOS nastavením/CMOS editáciou.
A práve možnosť modifikovať BIOS je ďalší dôvod, prečo som vybral Fujitsu FUTRO.
-----------------------------------------------------------------------------
GX-424CC a cTDP
A tu prichádza ďalší dôvod, prečo som vybral S930.
GX-424CC podporuje konfiguráciu cTDP.
Pri S930 sa podľa testovania dá cez CMOS/BIOS nastavenie dostať minimálne na:
15 W
alebo dokonca:
10 W cTDP.
Pri 10 W nastavení bolo pozorované výrazné zníženie frekvencie až približne na 1 GHz čo je minimum čo ten procesor dokáže.
Takže máme prakticky dve zaujímavé konfigurácie:
Normálna konfigurácia
GX-424CC
2.4 GHz
25W/15W cTDP
Úsporná konfigurácia
GX-424CC
~1 GHz
10 W cTDP
Pre router je druhá možnosť veľmi zaujímavá.
Ak zistím, že pri mojom reálnom trafficu nepotrebujem plný výkon procesora, môžem skúsiť 10 W režim a zmerať, koľko tým reálne získam na spotrebe.
-----------------------------------------------------------------------------
Prečo teda nakoniec S930?
Pôvodne som chcel:
S920 + GX-415GA
Pretože:
- 4 jadrá,
- očakávana spotreba,
- PCIe ×4,
- vhodná platforma pre pfSense.
- GX-424CC
- 4 jadrá
- 2.4 GHz
- cTDP 15/25 W platforma
- možnosť experimentovať s 10 W cTDP
Podarilo sa mi zohnať S930 za približne 35 € a PCIe riser za približne 10 €, ktorý je určený práve pre FUTRO S930.
Konkrétna ponuka obsahuje:
- Fujitsu FUTRO S930
- AMD GX-424CC 2.4 GHz
- 4 GB RAM
- 8 GB mSATA
- originálny napájací adaptér.
-----------------------------------------------------------------------------
Čo ešte treba zmerať
Najväčšia vec, ktorú zatiaľ nevieme, je pfSense konkrétne na S930.
Máme veľmi dobré údaje z FreeBSD, ale nechcem tvrdiť:
> FreeBSD 10 W = pfSense 10 W
kým to reálne nezmeriam.
Po kúpe S930 by som preto chcel urobiť vlastné merania:
Code: Select all
| Test | Spotreba zo zásuvky |
|-------------------------------------------|---------------------|
| pfSense idle / 15 W cTDP | ? |
| pfSense + C1/C2 | ? |
| ~1 Gbit/s routing | ? |
| 100 % CPU / 15 W cTDP | ? |
| 100 % CPU / 15 W cTDP + PowerD minimum | ? |
| 100 % CPU / 10 W cTDP | ? |
| pfSense idle / 10 W cTDP | ? |
Záver
Po dlhšom porovnávaní som teda skončil pri:
Fujitsu FUTRO S930 + AMD GX-424CC
nie preto, že by bol GX-424CC najúspornejší CPU z celej série, ale preto, že predstavuje podľa mňa veľmi dobrý kompromis medzi:
spotrebou × výkonom × rozšíriteľnosťou × cenou.
Ak sa po nainštalovaní pfSense potvrdí ~10–12 W idle zo zásuvky, bude to podľa mňa veľmi dobrý router na ďalších 10+ rokov.
-----------------------------------------------------------------------------
Výsledky:
Všetko zahŕňa aj zapojenie Intel I350-T4 karty
PowerD profil je nastavený adaptívny:
Code: Select all
| Test | Spotreba zo zásuvky |
|-------------------------------------------|---------------------|
| pfSense idle / 15 W cTDP | 10.5 W |
| pfSense + C1/C2 | žiadny rozdiel |
| ~1 Gbit/s routing | testuje sa |
| 100 % CPU / 15 W cTDP | 24.1 W |
| 100 % CPU / 15 W cTDP + PowerD minimum | 14.4 W |
| 100 % CPU / 10 W cTDP | 13.4 W |
| pfSense idle / 10 W cTDP | 10.6 W |
Celkovo som spokojny s vysledkami a ponecham si ho ako router.
Linky k ostatnym fóram:
Fujitsu Futro S920 Thin Client as opnsense firewall
Fujitsu Futro S930: The GX-424CC as a forgiving opportunity
