OS별 SSD 성능 논란… ‘환상의 짝꿍은?’

Lucas Mearian | Computerworld 2008.12.15

솔리드 스테이트 디스크(SSD) 드라이브는 컴퓨터의 빠른 부팅과 속도에서 큰 역할을 할 수 있다. 그러나 SSD가 얼마나 큰 역할을 할 수 있는지는 운영체제에 따라서도 달라진다.

 

현재 사용 중인 주요 OS가운데 어떤 것도 SSD의 성능을 100% 뽑아내지 못한다. 그러나 스토리지 전문가에 따르면 일부는 다른 OS보다 더 효율적으로 연동하기도 한다.

 

SSD 제조사 패트리어트 메모리 엔지니어링 매니저 사이드 아라쉬 파에 따르면 나온 지 꽤 된 윈도우 2000이 NAND 플래시 메모리를 사용할 때, 특히나 윈도우 XP, 비스타, 맥 OS X 또는 리눅스보다 더 빠르다고 한다.

 

파는 자신의 회사에서 테스트해본 결과 윈도우 2000은 신규 경쟁사의 제품에 비해 5~8% 더 빠르다면서, 그 이유에 대해 "윈도우 2000이 배경에 어떤 애플리케이션도 동작하지 않기 때문이라고 분석했다.

 

그는 "윈도우 2000에서 최상의 결과 나왔다"라며 "비스타가 XP보다 더 빠르지만, XP로는 배경 애플리케이션을 끌 수 있는 호사를 누릴 수 있다. 그러나 비스타로는 가능하지 않다"고 전했다.

 

이어 맥 OS X 및 리눅스에 대해 "맥 OS의 경우 SSD 드라이브로 비스타보다 약간 더 빠르게 동작하지만, 리눅스는 언제나 1,2% 정도 비스타나 맥 OS X보다 더 빠르다. 왜냐하면 윈도우 2000처럼 배경에 어떤 것도 동작하지 않기 때문이다"라고 분석했다.

 

그는 또 "굳이 OS 넘버를 고집하겠다면 윈도우 98이 그 중 가장 빠르다"라면서도, 단점도 있다고 지적했다. 윈도우 98이 NAND 플래시 메모리에 데이터 쓰기를 고르게 분포함으로써 어떤 단일 SSD 영역도 다른 것보다 더 빠르게 마모하지 않도록 보장하는 마모 균일화 기술을 지원하지 않는다는 점이다. 파는 SSD를 윈도우 98을 돌린다면 약 일년 만에 마모될 수도 있다고 지적했다.

 

이 때문에 SSD를 활용하려는 사용자들은 윈도우 비스타, 윈도우 XP 그리고 맥 OS X, 이 세 개의 OS로 회귀하는 추세다. SSD기술과 OS를 둘러싼 여러 주장과 반박은 하드 디스크 드라이브에 맞게 설계된 OS와 SSD의 신종 기술과의 결합이 갖는 복잡다단함을 극명하게 반영하고 있다.

 

SSD 채택을 더디게 하는 비스타?

지난 7월 샌디스크의 CEO 엘리 하라리는 실적 관련 회의에서 마이크로소프트의 윈도우 비스타가 SSD와는 궁합이 맞지 않는다며 그 결과 NAND 기술의 채택을 실로 더디게 하고 있다고 주장한 바 있다.

 

하라리는 당시 "요구가 큰 일부 애플리케이션"에 책임을 돌리면서, 이런 애플리케이션 때문에 보다 복잡한 SSD 관리 기술이 드라이브에 대한 데이터의 전송방식을 관리해야 한다고 지적했다.

 

그러나 이러한 하리리의 주장에 대해 마이크론 테크놀로지를 비롯한 다른 관련기업들은 반박하고 나섰었다.

 

마이크론 측은 비스타와 맥 OS X이 XP보다 SSD와 더 나은 수행을 보였음을 자사의 블로그를 통해 밝혔다.

 

이 회사의 마케팅 이사 저스틴 시크스는 XP가 4KB 블록 단위로 SSD에 맞게 가장 효율적으로 데이터를 정렬하지 않은 반면 비스타와 맥 OS X는 SSD 제품에 맞는 효율적 데이터 정렬을 수행한다고 밝혔다. 한편 테스트하지 않은 리눅스 또한 4K 블록 단위로 데이터를 정렬한다.

 

시크스는 "NAND[플래시 메모리]은 기능적 측면에서 고유한 4K 블록 크기를 갖는다. 4K로 정렬되지 않은 것은 모두 문제가 추가적으로 발생한다"라며, "이렇게 되면 결국 전혀 활용되지 않은 빈 공간[보다 큰 파일 블록에서]의 메모리 회수가 배경동작에서 이루어지게 된다. 그리고 그런 동작이 배경의 대역폭을 소모하고 이것이 NAND[플래시 메모리]에 추가적 마모를 더한다"라고 설명했다.

 

마이크론에서 메모리 시스템 개발 담당 부사장 딘 A.클라인도 애플 사의 플랫폼이 윈도우 시스템보다 SSD와 더 나은 수행은 보이는 것 같다고 한다고 전했다.

 

클라인은 또 윈도우 기반 PC가 부팅할 때 BIOS는 꽤 많은 것을 수행하면서 통상 하드 디스크 드라이브가 스핀업하는 것을 위해 대기한다고 클라인은 설명했다.

 

그는 "맥북의 경우 그것이 매우 빠르게 부팅하는 것을 보게 될 텐데, 우리 생각엔 그것이 그 안에 SSD가 있다는 것을 충분히 인식하기 때문에 SSD의 스핀업까지 기다리지 않는 것이며 이로 인해 더 빠른 지름길을 택하는 것으로 보인다"라고 말했다.

 

파 또한 맥 OS X이 비스타보다 1% 더 빠르다는 점에 동의했다. 하지만, 경쟁업체의 OS를 동작하기 위해 맥 OS X에서 패러랠스와 Vmware의 퓨전 같은 가상화 애플리케이션을 사용할 때는 해당되지 않는다고 그는 말하며, 맥 OS를 돌리면서 동시에 가상화를 통해 비스타를 동작할 때 SSD 성능은 영향을 받는다고 말했다.

 

"4KB 데이터 블록이 보다 효율적"

마이크론의 테스트에 따르면 XP가 애플리케이션 관련 데이터를 읽기 시작할 때 이 데이터는 새로운 NAND 페이지의 시작과 함께 정렬되지 않는다. 페이지로 접어들면서 도중에 시작하여 또 다른 페이지를 통하면서 부분적으로 끝나는 것이다.

 

파는 이에 대해 "그래서 컨트롤러는 이 점을 처리해야 하고 다시 돌아와 후에 이를 제거해야 한다"라며, "비스타는 0에서 또는 8일 때 쓰기를 시작할 것이다. 그래서 비스타에서의 데이터 구조는 더욱 4K 블록에 따라 정렬된다"라고 설명했다.

 

NAND 플래시 메모리에서 블록은 수많은 페이지로 구성되며, 각 페이지는 크기면에서 512이거나, 2,048 또는 4,096이다. 따라서 4KB 블록은 이 메모리를 더욱 효율적으로 채운다.

 

인텔의 NAND 제품그룹의 마케팅 관리자 트로인 윈슬로우는 "우리는 모든 OS 요청 가운데 80%가 4K에서 16K 범위에 있음을 나타내는 연구를 수행한 적도 있지만, 많은 SSD가 크기면에서 128K의 큰 파일크기 트랙젝션을 요청하는 종래의 컨트롤러 기술에 기초해 설계되었다. 모든 SSD는 보다 작은 파일 크기에서 최고의 성능을 보인다"라고 전했다.

 

윈슬로우는 XP와 비스타에 기초한 벤치마크 테스트 결과 효율성이 떨어지는 XP 기기는 하드 드라이브 대신 SSD를 사용하여 초당 랜덤 입출력 동작에서 10%의 향상을 나타내지만, 비스타는 동일한 조건에서 25%의 향상을 나타냈다고 전했다.

 

NAND 플래시 메모리 제조사 STEC에서 마케팅 및 비즈니스 개발을 담당하고 있는 부사장 팻 윌키슨은 다양한 OS 가운데 SSD 성능면에서 눈에 띌만한 차이점은 없다고 생각한다면서 "SSD 최적화를 위해 의미 있는 작업이 이뤄진 적은 없었다"고 지적했다.

 

조각모음을 둘러싼 논쟁

그러나 비스타와 XP 간의 차이점은 기본적으로 비스타가 배경 드라이브의 디스크 조각 모으기를 가능케 하는데 이 것이 사실 SSD에는 필수적이지 않을 뿐더라 디스크 마모를 더욱 빠르게 할 뿐이라는 점이다.  

 

대부분의 노트북과 PC 재판매업체는 SSD와 함께 출시되는 비스타 시스템 상에서 배경 조각모음을 작동시키지 않도록 하지만, 비스타를 설치하거나 업그레이드를 시행하는 이는 누구라도 이들 업체가 SSD 수명을 보존하기 위해 그렇게 해야 한다는 것을 알 리가 없다고 클라인은 지적했다.

 

비스타의 조각모음 자동기능을 끄게 하려면 사용자는 시작 메뉴를 눌러 제어판으로 이동한 후 제어판 홈을 선택한다. 여기서 "시스템 및 정보관리"를 선택한 후 관리 도구 섹션 아래서 "조각모음 주기적 실행"을 선택한다. 이 때 비스타는 사용자가 자동 실행 기능을 표시하거나 표시를 해제하게끔 한다.

 

디스키퍼 사의 기술지원 부사장 하워드 버틀러에 따르면 하드 디스크 드라이브와 SSD 모두 최대 효율 상태의 작동 시 조각모음 유틸리티로 인해 이점을 얻는다. 데이터는 하드디스크 드라이브에서처럼 SSD 상의 인접한 클러스터에서 저장될 수 있다. 즉 이것이 삭제되면서 공간은 해방되는 것이다. 그러나 자유 공간의 그러한 부분들은 사용되지 않은 채로 남아 있을 것이다. 조각모음은 데이터와 자유공간을 통합하는데 일조한다고 버틀러는 설명했다.

 

가트너의 애널리스트 조셉 언스워스는 비스타의 슈퍼페치 기능이 SSD의 측면에서 XP보다 우월성을 제공한다며, 그 이유는 그것이 자주 사용되는 애플리케이션을 시스템 메모리로 사전에 로드함으로써 애플리케이션이 필요 시 대기하도록 하기 때문이라고 전했다.

 

비스타는 백그라운드 프로세스가 다른 프로그램보다 하드 드라이브에의 저순위 액세스로 동작할 수 있도록 하는 저우선 I/O라는 개념을 도입했다.

 

언스워스는 비스타를 실행하는 PC 상에 인텔 사의 X25 SSD를 설치했고 그가 교체한 하드 디스크 드라이브에 비교되는 그 부팅시간에 놀라웠다고 전했다.

 

그는 또 현재 SSD 공급업체는 90개가 넘지만, 평행하게 구축된 NAND 플래시 칩에 채널이 다수인 고급 아키텍처를 제공하는 인텔, 삼성 그리고 STEC의 드라이브를 선호한다고 전했다.

 

그에 따르면 인텔은 회사의 X250M SSD에 10개의 채널을 두는데, 멀티채널 NAND 아키텍처에서 각각의 평행 채널은 다수의 NAND 칩에 대한 다수의 데이터 스트림을 나타내며, 이로 인해 지속적 처리능력 및 속도의 향상이 달성된다는 것이다.

 

OS는 언제 최적화되는가?

OS가 SSD에 대해 최적화되지 않더라도 기술이 진보하면서 그럴 가능성은 얼마든지 있다. 지난 달 로스엔젤레스에서 열린 윈도우 하드웨어 엔지니어링 컨퍼런스에서 마이크로소프트 사는 앞으로 출시될 윈도우 7은 SSD와의 더 나은 수행을 보일 것이라고 약속했다.

 

비스타와는 달리 윈도우 7는 디스크 드라이브를 스핀하는 대신 SSD를 탐지할 때 디스크 조각모음을 끌 것이다. 윈도우 7은 또 "쓰레기" 데이터를 미리 지울 것이다. 이렇게 되면 데이터 청소를 저지되어 레이턴시를 추가할 수 있고 이것은 SSD에서 종종 보이는 쓰기 속도 저하의 주요 요인이다.

 

마이크로소프트는 또한 SSDD용 인증 프로그램을 계획함으로써 해당 드라이브가 윈도우 7에 스스로를 적절히 식별하고 SATA 인터페이스에 맞게 데이터 I/O의 우선순위를 정할 수 있게 할 방침을 세워두고 있다.

 

마이크로소프트의 조치에 상관없이 언스워스의 입장은 애플의 OS의 폐쇄성 때문에 애플에게 이점이 있을 것이라는 것인데 이는 즉 애플이 자체적으로 개발 구상안을 도출할 수 있고 그로 인해 SSD 최적화에 관한 한 그렇게 할 가능성이 있다는 의미다.

 

애플은 또한 오버헤드를 없애, I/O를 더 빠르게 할 수 있도록 최적화할 것으로 기대되는 ‘스노우 레오파드’로 알려진 맥 OS X를 출시할 계획이다.  

 

언스워드는 "애플에게 10초 미만으로 SSD로 부팅할 수 있도록 해야한다고 당부해왔다.“라며, "소비자에게 쉽게 어필할 수 있는 매력포인트로 이만한 것이 어디 있겠는가?"라고 반문했다. edit@idg.co.kr

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