"SSD냐, HDD냐" 기업 스토리지 선택 가이드

마지막 하드디스크 드라이브가 다운되기 전에 IT 팀은 HDD에서 SSD로의 전환을 모색해야 한다. 이번 기사를 통해 현재 기업에서의 선택지와 모범 사례를 살펴보자. 
 

     
IT 기술과 관련해, 하드디스크 드라이브(HDD)를 빼놓고는 설명하기가 어렵다. 

1956년 IBM이 도입한 모델 350 라맥(RAMAC)은 최대 3.75MB의 데이터를 저장할 수 있었다(라맥의 크기는 가정용 냉장고보다 컸다). 최신 HDD는 더 작고 빠르며, 수테라 바이트의 데이터를 저장할 수 있지만 기본 기술은 지난 60년 간 거의 변하지 않았다. 

HDD와 테이프 드라이브는 지난 10여 년 전까지 데스크톱과 데이터센터 스토리지 세계를 장악하고 있었다. 하지만 그 이후 낸드 플래시(NAND flash) SSD가 용량면에서 HDD를 필적하거나 능가할 수 있을 정도로 성숙하기 시작했다. 속도 및 안정성은 물론 특정 애플리케이션 비용 기준에서도 마찬가지다.  

대부분의 전문가는 SSD가 결국 주요 스토리지 기술이 될 것이라고 생각한다. 그러나 오늘날 SSD와 HDD 중 하나를 선택하는 것에는 여전히 선택 요소가 있다. 노스이스턴 대학교(Northeastern University) 전기 및 컴퓨터 공학 부교수 디베시 티와리는 “정답은 없다”고 말했다. 

티와리는 IT 리더에게 워크로드 크기 및 수요, 대기 시간 및 대역폭 요구사항, 스토리지 아키텍처와 인프라 연결 요구사항 등을 포함해 특정 스토리지 애플리케이션에 적합한 기술을 결정하기 전에 다양한 문제를 고려해야 한다고 조언했다. 

또한 SSD 기술은 지속적으로 발전함에 따라 오늘 내린 결론이 가까운 미래에는 사실이 아닐 수 있다는 점을 이해해야 하며, 탄력성, 신뢰성, 가용성과 같은 기본적인 스토리지 요소를 통해 평가하는 것도 도움이 된다. 티와리는 "어떤 것도 정해지지 않았으며 이 분야는 빠르게 진화하고 있다”라고 말했다. 

다양한 유형의 SSD 드라이브

기존 HDD는 플레터(platter)라고 알려진 고속 회전 디스크에 데이터를 저장한다. 플래터가 회전함에 따라 한 쌍의 자기 헤드(플레터 각 측면에 하나씩)가 장착된 팔이 표면 위로 이동해 데이터를 읽거나 쓴다. 데이터 비트는 동심원형의 트랙으로 구성된다. 각 트랙은 섹터(sectors)라고 부르는 작은 영역으로 나뉜다. 대부분의 하드드라이브는 플래터 사이에 작은 간격이 있는 중앙 스핀들에 장착된 플래터를 사용한다. HDD에 의해 생성된 섹터 맵은 사용 가능한 섹터와 사용된 섹터를 기록한다. 

HDD와 달리 SSD에는 움직이는 부품이 없다. 대신 데이터는 상호 연결된 플래시 메모리 칩의 기판에 기록되고 읽혀진다. SSD 제조업체는 고밀도를 달성하기 위해 메모리 칩을 그리드에 쌓는다. SSD는 변동성을 방지하기 위해 플로팅 게이트 트랜지스터(Floating Gate Transistors)를 사용해 전하를 유지한다. 이 기술을 통해 SSD는 전원에 연결되어 있지 않아도 저장된 데이터를 보존할 수 있다. 

IT 조직은 다음과 같은 여러 유형의 SSD로 전환할 수 있다. 
- SLC(Single-Level Cell): SLC SSD는 각 셀에 단일 비트를 저장해 성능, 내구성 및 정확성을 향상시키는 것을 목표로 한다. 대부분의 다른 플래시 메모리보다 가격적인 측면에서 비싼 SLC SSD는 미션크리티컬한 엔터프라이즈 애플리케이션 및 스토리지 서비스에 널리 사용된다. 

- TLC(Triple-Level Cell): SLC보다 저렴한 TLC 낸드 플래시 기술은 셀당 3비트를 저장하는데, 일반적으로 성능 및 내구성 요구 사항이 낮은 애플리케이션에 사용한다. 이 기술은 읽기 집약적인 애플리케이션에 가장 적합하다. 

- MLC(Multi-Level Cell): 셀당 2비트를 저장하는 MLC SSD는 일반적으로 소비자급 기술로 간주된다. 하나 이상의 비트를 메모리 셀에 채우면 공간은 절약되지만 그 대가로 수명이 짧아지고 안정성이 떨어진다. MLC SSD는 종종 데스크톱 및 노트북 컴퓨터에서 볼 수 있다. 

- eMLC(Enterprise Multi-Level Cell): 엔터프라이즈 MLC 기술은 SLC와 MLC SSD 사이의 성능, 안정성, 가격적인 측면을 절충하는 데 초점을 맞췄다. 셀당 2비트를 저장하는 eMLC는 데이터 배치, 웨어 레벨링(wear leveling), 기타 주요 스토리지 운영을 최적화해 신뢰성과 성능을 향상시키는 컨트롤러를 활용한다. 

- QLC(Quad-Level Cell): QLC 기술은 SLC, MLC, TLC 낸드 SSD보다 더 많은 용량을 제공하지만 예상한만큼 추가 공간을 제공하지 않는다. MLC는 SLC의 용량을 두배로 늘렸고, TLC는 MLC에 비해 33%의 스토리지 개선을 제공했지만 QLC는 TLC에 비해 상대적으로 25% 낮은 용량만 제공한다. 그러나 QLC의 비용, 밀도, 속도, 전력 효율성은 머신러닝, 데이터 분석, 미디어 스트리밍과 같은 애플리케이션에서 강력한 선택지로 작용한다. 

모든 유형의 SSD는 소모품 범주에 속한다. 즉, 데이터가 드라이브를 반복해서 기록하면 점차적으로 마모된다는 것을 의미한다. SSD 고장은 일반적으로 점진적이며, 개별 셀이 고장나거나 전반적인 성능이 저하되기 때문에 갑작스럽게 고장이 발생할 수 있다. 많은 SSD 제조업체는 실제 제품 문서에서 주장하는 것보다 약간 더 많은 메모리를 포함해 제품을 과도하게 프로비저닝함으로써 마모(wear-out)라고 알려진 점진적인 오류 문제를 해결한다.   

후지쯔 솔루션 랩의 수석 스토리지 아키텍트인 폴 폰 슈타미츠는 “모든 SSD 제조업체는 예상 사용량에 해당하는 하루 드라이브 쓰기(Drive Writes Per Day, DWPD)라는 내구성 등급을 제공한다”고 말했다. 예를 들어, 읽기 집약적인 드라이브는 쓰기 작업 부하가 적은 애플리케이션에 사용할 수 있으므로 혼합 사용 드라이브보다 DWPD 등급이 낮다. 폰 슈타미츠는 “SSD는 보증기간 내내 작업량이 DWPD 등급과 일치해야 한다”고 지적했다. 

대부분의 엔터프라이즈 SSD는 주로 다른 유형의 낸드 플래시 드라이브에 비해 비용이 저렴하기 때문에 TLC 기술을 기반으로 한다. TLC SSD는 일반적으로 일상적인 읽기 작업 및 간단한 쓰기 작업에 사용한다. 밀도, 속도, 전력 효율의 이점으로 균형을 이룬 낮은 DWPD를 특징으로 하는 QLC SSD는 고성능의 읽기 집약적인 애플리케이션에 자주 적용한다. 

한편, 더 높은 성능을 원하는 IT 조직은 기존 낸드 플래시 장치보다 더 빠르고 밀도가 높은 새로운 비휘발성 스토리지 및 메모리 장치인 3D 크로스포인트(3D XPoint) 기술을 기반으로 한 SSD로 전환하고 있다. 폰 슈타미츠는 “이런 드라이브는 실시간 분석과 같이 일관된 초저대기 시간(ultra-low latency) 성능이 필요한 특정 애플리케이션에 적합하다”고 말했다.  

SSD, 성능과 비용 비교 

일반적으로 SSD는 전체 제품군에서 HDD보다 성능이 뛰어나다. 또한 SSD는 본질적으로 신뢰성과 에너지 효율성 면에서 우수할 수 밖에 없다. 본 슈타미츠는 “RAID-5 SSD 볼륨은 RAID-6 하드디스크 볼륨만큼 안정적일 수 있으며, SSD를 사용하면 재구축 속도가 더 빠르다”며, “에너지 비용 절감 이외에도 SSD는 더 적은 수로도 하드디스크와 동일한 IOPS(초당 입출력 작업 수)를 생성할 수 있기 때문에 데이터센터의 설치 공간을 줄일 수 있다”고 설명했다. 

그러나 SSD가 모든 기업용 데이터 스토리지에 최상의 선택은 아니다. 미국 볼티모어에서 데이터연결 솔루션업체 세인트 폴 그룹의 운영 엔지니어인 매튜 토넬슨은 “SSD는 높은 비용과 낮은 사용율로 인해 거의 사용하지 않는 오래된 파일을 저장하는 데에는 불필요한 비용이 될 것이다. 또한 드라이브에 많은 양의 쓰기가 발생하면 SSD를 자주 교체해야 하므로 비용이 더 많이 든다”라고 설명했다. 

IT 관리 소프트웨어 공급업체 매니지엔진(ManageEngine) 엔지니어링 담당 부사장이자 책임자인 샬리시 쿠말 데이비는 “특정 스토리지 작업에 HDD 또는 SSD를 사용할 지 선택할 때, 비용은 정말 중요한 요소다. 특히 SSD는 현재 비슷한 HDD보다 4~5배 더 비싸기 때문이다. 다행히 비용은 떨어지고 있으며 3D 크로스포인트와 같은 최신 기술은 더 나은 가격 대비 성능을 제공한다”고 말했다.  

비용과 장기적인 마모 문제를 제외하고 SSD와 관련된 가장 큰 주의 사항은 때때로 경고없이 고장이 나는 것이다. 미국 달라스에 위치한 데이터센터 서비스 제공업체인 라임스톤 네트웍스(Limestone Networks)의 지원기술자인 스티브 부캐넌은 “전통적인 HDD에 장애가 발생하면 일반적으로 성능보다 느려지는 경고 기간이 있다. 반면, SSD는 소프트웨어로 제대로 모니터링하지 않으면 경고 없이 고장날 수 있다”고 말했다. 

HDD에서 SSD로 전환하기 

최신 스토리지 시스템 구축 계획을 갖고 있는 기업에게 가장 좋은 방법은 먼저 어레이를 어떻게 사용할 지 결정하는 것이다. 부캐넌은 대량의 파일을 한번에 많은 사용자에게 제공하려는 경우, 실행하려는 것보다 더 많은 SSD를 실행해야 한다. 반면, 가끔씩만 필요할 수 있는 오래된 문서를 위한 안전한 저장하고 잊어버리는(file and forget) 솔루션이 필요한 경우, 기존 HDD를 사용하는 것이 좋다. 

티와리는 “빠른 응답 시간을 원하고 대부분 읽기 용량이 많고 돈이 여유롭다면 SSD가 가장 좋은 선택지가 될 것이다. 데이터를 저장한 후, 며칠, 몇 달동안 액세스하지 않으며, 실제로 많은 용량이 필요한 경우에는 HDD 방식을 고려하라”고 말했다. 

그러나 현재 가격 추세가 지속되면, HDD는 곧 데이터센터에서 버려지게 될 것이라는 것을 이해하는 것도 중요하다. 본 슈타미츠는 “지난 몇 년 동안 SSD 가격이 급격히 하락해 많은 데이터센터가 SSD로 마이그레이션했거나 혹은 마이그레이션 할 계획”이라며, “일반적으로 HDD에서 SSD로 이동하지 않는 유일한 이유는 비용이며, SSD의 모든 이점을 고려할 때 여러 문제는 점차 사라지고 있다”라고 말했다. editor@itworld.co.kr