고속저장장치의 새로운 기준 'NVMe'를 이끄는 SSD는 무엇이 있나?

[IT동아 강형석 기자] 고속저장장치, SSD(Solid State Drive)는 특유의 민첩한 성능과레스큐 작은 크기를 앞세워 시장을 빠르게 넓혀가는 중이다. 거의 대부분 PC 장치에 장착되어 나갈 정도다. 그만큼 PC 성능이 향상되었음은 물론이다. 과거 하드디스크 시절, 아무리 성능 향상이 이뤄져도 느린 저장장치의 입출력 속도가 늘 발목을 잡아왔다.

SSD도 첫 등장에 안주하지 않고 꾸준히 성능을 높여왔다. 주로 저장장치 연결 규격과 호흡을 같이한 것. 처음에는 최대 초당 750MB 가량 입출력이 가능한 SATA 6Gbps 규격을 사용했는데, 서서히 PC 시장이 고해상도, 고화질 시대로 접어들면서 이 규격의 전송속도로는 한계가 따랐다. 제조사들은 즉시 큰 데이터 전송이 가능한 규격에 눈을 돌렸다. 피씨아이-익스프레스(PCI-Express)가 그것.

PCI-Express는 고속 전송 규격으로 레인 한 개당 약 초당 985MB(3.0 기준)의 데이터 전송이 가능하다. 레인을 많이 쓸수록 더 많은 데이터를 주고 받는 것이 가능하다. 그러나 다른 장치와의 간섭을 고려하지 않을 수 없다. 이에 저장장치를 위한 전용 규격이 등장하게 되는데, 이것이 NVMe(Non-Volatile Memory express)다.

NVMe는 저장장치를 위한 고속 전송 규격으로 PCI-Express x4(레인 4개)에 해당한다. 초당 약 3.9GB 전송이 가능한 수준. 게다가 크기가 작은 스틱 형태의 장치로 만들어져 공간을 아낄 수 있다는 장점도 존재한다. 초슬림 노트북과 최신 PC 플랫폼이 앞다퉈 NVMe를 채택하는 이유다. 하지만 많은 데이터를 주고 받는 과정은 또 다른 문제를 낳는다. 바로 안정성이다. 오류 없이 대용량 데이터를 빠르게 주고 받을 수 있는 기술이 없으면 시장에서 주목 받기 어려워진 것이다. 그럼에도 이 어려운 것을 해내 시장에서 인정 받고 있는 고속저장장치가 있다.

반도체 강자가 빚은 고속저장장치 - 삼성 970 에보 플러스

메모리 시장에서 삼성전자의 위상은 상당하다. 자연스레 하드디스크에서 고속저장장치(SSD)로 세대가 변화하면서 빠른 대응으로 시장 점유율을 크게 높일 수 있었다. 특히 840, 850 시리즈가 시장의 인기를 끈 것이 컸다. 비록 840 에보(EVO) 제품군은 말도 많고 탈도 많았지만, 이후 출시된 고속저장장치는 성능과 가격대 성능(가성비) 측면에서 호평 받으며 시장을 이끌었다.

현재 삼성전자는 NVMe 기반 고속저장장치로 970 에보와 에보 플러스(EVO PLUS), 970 프로(PRO) 등을 운영하고 있다. 이 중 주력으로 삼을만한 제품은 단연 970 에보 플러스라 하겠다. 250GB에서 2TB까지 다양한 용량을 준비해 선택지를 넓혔고, 성능 또한 탄탄하다는 특징을 갖고 있다.

970 에보 플러스는 메모리가 TLC(Triple Level Cell) 구조다. 데이터를 담는 공간(셀)에 3비트에 해당하는 정보가 들어간다. 총 8개의 데이터다. 대부분 고속저장장치가 이 같은 데이터 저장 방식을 쓴다. 적은 공간(메모리)에 많은 데이터를 쓸 수 있다는 장점이 있지만 그만큼 세심한 데이터 관리가 필요하다.

이 제품의 강점은 '삼성'이라는 브랜드 힘에 있다. 비교적 쉽게 접근 가능하며, 사후처리가 쉽다는 이점도 존재한다. 성능도 뛰어나다. 순차 쓰기 최대 초당 3.3GB, 순차 읽기 최대 초당 3.5GB에 달한다. 실제 PC 사용 환경에서의 성능을 가늠하는 무작위 입출력 속도 역시 쓰기 최대 55만 IOPS(초당 입출력), 읽기 최대 60만 IOPS 가량에 달한다.

성능과 부가 서비스와의 조화 - 씨게이트 파이어쿠다 510

하드디스크(HDD)라는 저장장치로 탄탄한 입지를 다져 온 씨게이트는 사실 고속저장장치 시장에서는 후발주자였다. 그러나 꾸준한 기술 개발을 바탕으로 2013년 이후에는 다양한 제품을 선보이고 있다. 파이어쿠다(Firecuda)는 그 노력의 결과물이라 할 수 있다. 하드디스크에 이어 고속저장장치까지 모두 보유한 종합 저장장치 브랜드로 거듭난 셈이다.

씨게이트의 NVMe 기반 고속저장장치는 파이어쿠다 510으로, 1TB와 2TB 두 가지 용량이 준비되어 있다. 선택지가 많은 것은 아니지만 여유로운 성능과 내구성, 부가 요소까지 겸비한 점이 특징이다. 메모리는 TLC 방식으로 설계되어 있다.

이 제품이 내세우는 핵심 요소는 성능과 내구성. 순차 쓰기 최대 초당 3.2GB, 순차 읽기 최대 초당 3.45GB 가량으로 전송 대역을 충분히 활용한 성능을 낸다. 여기에 무작위 입출력 속도도 용량에 따라 읽기 최대 48만 5,000~62만 IOPS, 쓰기 최대 60만 IOPS 수준이다. NVMe 규격에 대응하는 컴퓨팅 환경이라면 얼마든지 유연하게 연결, 최적의 성능을 구현한다.

또 다른 이점은 내구성과 지원 소프트웨어다. 파이어쿠다 510은 1TB가 최대 1,300 TB, 2TB가 최대 2,600 TB에 달하는 총 쓰기 가능 용량(TBW – TeraByte Written)을 제공한다. 일일 드라이브 쓰기(DWPD – Drive Write Per Day) 제한도 0.71로 높은 편이다. 이로써 2TB인 경우, 하루 100GB를 쓰면 최대 71년 가량 사용 가능하다는 계산이 나온다. 보증기간 5년을 기준으로 계산한다면 하루 1.42TB의 데이터를 계속 써도 무방할 정도다. 소프트웨어 지원은 자체 개발한 씨툴즈(SeaTools)가 담당한다. 자체 진단 도구로 사용 중인 파이어쿠다 510의 상태를 한 눈에 보여준다.

데이터 복구 프로그램인 레스큐(Rescue)를 활용하면 데이터에 대한 걱정까지 덜 수 있다. 기존 하드디스크에 먼저 적용하면서 좋은 반응을 얻었던 레스큐. 데이터가 유실 혹은 손상됐을 때, 씨게이트가 이를 최대한 복원해 사용자에게 되돌려준다. 제품 구매 후, 일정 비용을 내면 2년 내 발생한 문제에 대해 데이터 복구를 지원한다. 주요 데이터를 다루는 환경이라면 관심이 가지 않을 수 없는 서비스다.

안정적인 성능이 곧 기본기 - WD 블랙 SN750

씨게이트처럼 웨스턴디지탈(WD)도 고속저장장치 시장에서는 후발주자다. 마찬가지로 다방면으로 노력하면서 지금에 이르렀는데, WD 블랙(Black) SN750은 가장 뛰어난 성능과 소프트웨어 지원을 바탕으로 주목 받은 바 있다. 저장장치는 250GB부터 2TB까지 다양하게 준비되어 있으며, 초당 GB 가량의 높은 입출력 성능을 제공한다.

TLC 형식의 메모리를 쓰는 SN750은 제품에 따라 순차 쓰기 최대 초당 1.6~3GB, 순차 읽기 최대 초당 3.1~3.47GB 가량이다. 실성능을 가늠하는 무작위 입출력 속도도 용량에 따라 무작위 입출력 속도 역시 쓰기 최대 18만~56만 IOPS, 읽기 최대 22만~51만 5,000 IOPS 수준이다. 제품에 따라 편차가 있으나 전반적으로 안정적인 성능을 기대할 수 있는 성능이다.

소프트웨어 지원은 전용 대시보드가 담당한다. 기본 제공되는데 상태를 볼 수 있는 것은 기본이고 실시간 관리가 가능한 도구들을 제공한다. 민첩한 성능을 내기 위한 게임 모드도 있는데, 간단히 클릭만으로 설정 가능하다는 것이 매력이다.

글 / IT동아 강형석 (redbk@itdonga.com)