'꼼꼼히 따져봐야 하는' 기업 내 SSD 도입 전략 수립하기

Network World
컴퓨터를 부팅할 때, 또는 절전 모드에서 깨어날 때 들리는 왱왱 소리는 하드 드라이브의 자기 디스크가 회전을 시작하는 소리이다. 개념상 전축과 다르지 않은 하드 디스크 드라이브(HDD)는 정보를 읽거나 쓰기 위해 플래터라는 회전하는 디스크 위에 배치되는 액추에이터 암을 갖춘 전기 기계식 장치이다.

전축의 최대 속도는 78rpm이지만 오늘날 기업용 HDD는 1만 5,000rpm까지 회전할 수 있다. 하지만 이런 속도에서도 헤드가 요청 데이터가 든 드라이브를 찾는 과정에서 피할 수 없는 지연 시간이 존재한다. 그리고 때로는 드라이브가 명령을 완수하기 위해 여러 위치에서 읽어야 하기 때문에 대기 시간이 길어지기도 한다.
 

SSD(Solid State Drive)가 더 좋은 이유

SSD는 그 이름에서 알 수 있듯이 가동부나 회전 디스크가 없다. HDD가 가능한 것보다 훨씬 높은 속도를 제공하기 위해 SSD 컨트롤러가 관리하는 상호 연결된 플래시 메모리 풀을 사용한다.

단순한 예를 들어보자. SSD는 부팅 시간을 약 35초에서 10초까지 줄일 수 있다. HDD의 쓰기 속도는 50~120Mbit/sec. 범위지만 SSD는 200~500Mbit/sec. 범위다. HDD는 초당 50~200 입력/출력 연산을 완료할 수 있지만, 비교할 만한 SSD는 최대 9만 입/출력 연산을 할 수 있다. 그리고 일부 기업용 제품은 랙 규모 SSD가 초당 수 백만 개의 연산을 처리할 수 있다고 주장하고 있다.
 

SSD의 가격과 신뢰성 

하지만 성능 이점에도 불구하고 SSD는 몇 가지 이유 때문에 HDD 시장 점유율의 10% 밖에 확보하지 못하고 있다. 무엇보다도 비싸다. 현재 HDD는 GB당 약 3~4센트 수준이지만 SSD는 25~30센트이다. 1TB 내장형 HDD를 예로 들어보자. 
 
두 번째 이유는 SSD가 용량이 차면서 느려지는 변덕스러운 장치라는 점이다. 시간이 지나면 결국 플래시 셀은 더 이상 쓰기 연산을 전혀 수행할 수 없는 상태에 도달한다. SSD 제조사는 이런 문제를 완화하기 위해 가비지 콜렉션(Garbage Collection) 등의 똑똑한 우회책을 개발했으며, 따라서 오늘날의 장치는 HDD와 동등한 신뢰성과 수명을 확보하고 있다고 말할 것이다. 하지만 인식은 쉽게 바뀌지 않는다.

전체적으로 SSD의 추세선은 분명 위를 향하고 있다. 소비자 측면에서 제조사는 고급 데스크톱 및 노트북에 SSD를 표준으로 탑재하기 시작했다. 그리고 속도상 이점 때문에 SSD는 성능이 무엇보다도 중요한 클라우드 및 기업 시나리오에서 바람직한 대안으로 부상하게 되었다. 가트너는 2021년까지 기업 데이터센터 50%가 고성능 컴퓨팅과 빅데이터 워크로드에 솔리드 스테이트 어레이를 사용할 것으로 전망했다. 10% 미만이라는 현재 수치보다 월등히 높다.
 

SSD는 어떻게 작동하는가?

간단한 USB 플래시 드라이브(또는 메모리 스틱)는 SSD 기술의 한 예이다. SSD는 MP3 플레이어와 디지털 카메라에서도 사용되는 저장 장치의 일종의 NAND 플래시 저장 장치의 풀을 통합하는 더 크고 복잡한 장치이다. 기기의 전원이 꺼지면 데이터를 보존하지 못하는 RAM과는 달리 SSD 플래시 메모리는 비휘발성이기 때문에 ㅇ전원 여부에 상관없이 데이터가 보존된다.

SSD를 사용하면 위치에 상관없이 모든 데이터 블록에 같은 속도로 접근할 수 있다. 이 때문에 SSD는 내재적으로 플래터가 회전하고 드라이브 헤드가 적절한 위치로 이동하는 하드 드라이브보다 빠를 수밖에 없다.

HDD의 경우 대형 파일이 분리되어 드라이브의 사용하지 않은 곳곳에 보관되며, 데이터를 제자리에서 쉽게 업데이트할 수 있다. 그래서 전체 드라이브 용량을 효율적으로 사용할 수 있다. 한편, 데이터가 분산되면 분명 위치를 찾는데 더 긴 시간이 소요되기 때문에 하드 드라이브 조각 모음은 장치 유지보수의 일반적인 부분이 되었다.

SSD는 더 큰 다른 문제가 있다. SSD는 빈 블록에만 쓸 수 있다. SSD가 새 것이고 모든 블록이 비었을 경우에는 상관없다. 하지만 시간이 지나면서 블록이 차면 데이터 덮어쓰기가 문제가 된다. 왜냐하면 SSD가 기존 페이지를 업데이트할 수 있는 유일한 방법은 블록 전체의 콘텐츠를 메모리로 복사하고 해당 블록을 삭제한 후 새 데이터와 함께 기존 블록의 콘텐츠를 쓰는 것이기 때문이다. 사용할 수 있는 빈 블록이 없다면 SSD는 삭제 표시되었지만 아직 삭제되지 않은 블록을 스캔하여 삭제한 후 삭제된 페이지에 데이터를 써야 한다. 시간이 지나면서 SSD가 차면 드라이브에 쓰기가 더욱 복잡해지고 느려진다.

SSD는 이 문제를 해결하기 위해 오버프로비저닝(Overprovisioning), 플래시 셀을 위한 일종의 부하 균형인 웨어 레벨링(Wear Leveling), HDD의 조각 모음 기능과 마찬가지로 오래된 파일을 삭제하고 사용 가능한 공간을 최적화하는 프로세스인 가비지 콜렉션(Garbage Collection) 등의 방법을 조합하여 사용한다.
 

기업에서 SSD vs. HDD

SSD는 HDD와의 가격 차이를 상쇄할 만한 여러 이점이 있다. SSD는 조용하다. 진동이 없어 신뢰성이 높아진다. 떨어뜨린 경우 하드 드라이브는 손상될 수 있지만 SSD는 그렇지 않다. 전력을 덜 소비하고 열이 덜 발생하기 때문에 대형 데이터센터 시나리오에서는 큰 비용을 절감할 수 있다. 또한 HDD보다 작고 더욱 강력하기 때문에 데이터센터가 더 적은 공간에서 더 많은 저장 공간을 확보할 수 있다. 물론, 속도상 이점도 있다.

HDD는 기본적으로 디스크 드라이브로도 "충분하다"고 느끼는 대규모 고객층을 확보하고 있기 때문에 새롭고 다른 기술을 선택하는 결정을 위해서는 기업들이 탄탄한 비즈니스 사례를 구축해야 한다.

기업은 SSD로의 전환이 합리적인지 결정하기 위해 세부적인 비용/이점 분석을 수행해야 한다. 배포 방식 중 하나는 새로운 서버와 저장 장치에 SSD가 필요한 상황에서 느린 속도의 마이그레이션을 진행하는 것이다. 또 다른 접근 방식은 SSD를 계층화된 데이터 저장소 시나리오에서 "0티어" 데이터에만 사용하는 것이다. 0티어 데이터는 트랜잭션 데이터로 금융 또는 전자상거래 애플리케이션에서 높은 성능을 필요로 한다.

SSD의 기타 기업 사용례로는 보강된 노트북, 부팅 시간이 중요한 적용, 동영상과 오디오 등의 대형 미디어 파일 편집, 캐시 드라이브와 데이터베이스 서버 등이 있다.

SSD와 HDD 중 어느 것을 선택할지 고민하면서, 동시에 총 데이터 용량이 폭발적으로 증가하고 있다는 점도 인지해야 하기 때문에 대부분의 기업은 매우 오랫동안 두 종류의 드라이브 모두를 지속적으로 구매할 것이다. 사실 IDC는 SSD 판매량이 증가하고 있지만 SSD의 기업 시장 점유율은 2025년까지 20%에 그칠 것으로 전망하기도 했다. editor@itworld.co.kr