The Secret Story of HDD, 이제는 HDD 선택 기준을 바꿀 때!

[ 테크 ]
The Secret Story of HDD
3편. 이제는 HDD 선택 기준을 바꿀 때!

- 용도로 나누어보는 HDD 기준
- HDD의 선택 기준 재정립 천명
- 상황에 맞는 최적의 드라이브 선택해야

글·사진 : 김현동(cinetique@naver.com)

시작은 단순한 의구심이었다. 세상이 바뀌었다고, 그래서 클라우드 시대에 맞는 새로운 드라이브를 사용해야 한다고… 그것이 사실일까? 대부분 소비자들의 머릿속에 HDD는 다들 비슷한 수준의 기술기반에서 비슷한 수준의 품질로 만들어지는 것으로 인식되어 왔다. 그런데 뜬금없이 클라우드 시대에 어울리는 HDD는 따로 있다니. 선뜻 믿어주기엔 제조사들의 마케팅 기법이 아닐까라는 합리적 의심이 제기될 수 있는 상황, 그래서 HDD를 파헤쳐보자고 시작한 기획이 어느덧 마지막 편에 다다랐다. 급격히 늘어난 HDD의 종류와 용처가 정말 그에 합당한 것일까? 마지막 편을 통해 그 남은 이야기를 확인해보자.

지난 이야기를 통해 우리는 똑같아만 보이는 HDD에 의외로 많은 차이가 숨어있음을 직접 확인했다. 다를 것 하나 없는 외관, 동일한 수준의 제조기술, 고만고만한 성능. 하지만 내부를 꼼꼼히 뜯어보면, 미처 확인하지 못했던 부분에서 작은 차이들이 발견됐다.

이런 차이점들이 실제 사용환경에서는 어떤 결과로 이어지게 될까? 아마도 “‘빠른’ 드라이브면 됐지, 굳이 성능이 높은 것도 아닌데 더 비싼 드라이브를 구매해야 할 이유가 있을까?”라고 생각하는 소비자라면, 대부분이 애써 이런 차이를 무시하고 있을지도 모를 일이다.

정말 무시해도 괜찮은 걸까? 어쩌면 작은 차이가 돌이키지 못할 커다란 결과로 이어지게 될지도 모를 일이건만, 우리는 애써 ‘가격’에만 초점을 맞추려는 습성을 아직도 유지하고 있는 듯하다.

어쩌면, 그간 PC용 드라이브와 엔터프라이즈 드라이브로 구분돼온 시장에 짧은 기간, 너무 다양한 종류의 HDD가 등장했기 때문일지도 모를 일이다. SSD와 HDD를 결합한 SSHD, NAS용 드라이브, 보안 감시용 드라이브 등등…

HDD를 선택하는 기준
핵심은 퍼포먼스, 그리고 안정성
오늘날의 HDD에 성능이란?


HDD를 선택하는 기준은 예나 지금이나 가격과 성능이다. 이 두 가지 요소의 절충점에서 대개 소비자들이 제품을 선택하게 된다. 문제는 이 중 성능에서 발생할 개연성이 높다. 다양한 디바이스에 탑재돼 그보다 더 다양한 데이터를 저장하게 된 오늘날의 HDD에 성능이란 단순히 빠른 액세스타임, 높은 데이터전송률만으로 설명하기에 부족한 예가 허다하다.

예컨대, 여러 CCTV로부터 지속적인 녹화데이터를 받아들여야 하는 NVR 시스템의 경우, 어떤 악조건에서도 카메라가 촬영한 데이터를 무리 없이 저장할 수 있어야 한다. 수많은 사용자가 접근하는 서버의 경우 빠른 응답시간이 무엇보다 중요하며, NAS라면 비교적 여러 대의 드라이브가 장착되는 만큼 다소간의 진동에서도 안정적인 성능을 발휘할 수 있어야 한다.


하나, 또는 두 개의 드라이브가 장착되는 PC에서는 PC용 드라이브가 어떤 문제를 일으키지 않겠지만, 드라이브를 다수 연결해 사용하는 환경에서도 그러할까? 드라이브가 다수 장착되는 NAS나 서버, 또는 NVR 시스템의 외적인 변수들은 상황에 따라 드라이브 본연의 성능을 저해하게 될 수도 있다. 이런 경우, 시스템은 애초 목적한 데이터를 읽고 쓰는데 문제가 발생하게 되며, 상황에 따라 스토리지 시스템의 어레이(ARRAY)가 회복 불가능한 상태로 망가질 수도 있는 일이다.

결국, 오늘날의 HDD에서 성능이란 “각 HDD의 사용용도에서 발생할 수 있는 환경적인 요인을 극복하고 정상적인 퍼포먼스를 발휘하는 것”으로 새롭게 정의할 수 있다. 특정 용도에 특화된 드라이브라면 해당 시스템에서 발생하는 각종 악조건에서도 필요한 성능을 충족시킬 수 있어야 한다. 퍼포먼스의 기준은 이제 이렇게 재정립되어야 할 시점이다.

이는 시스템의 안정성, 즉 소중한 데이터의 안정적인 저장이라는 측면에서 절대 간과할 수 없는 부분이기도 하다.

스펙상의 성능이 선택의 기준
빨라지진 않지만, 느려지는 HDD
복수의 환경은 왜 고려치 않나?


대개 소비자들은 HDD를 구입하며 스펙상의 성능을 발휘하는데 큰 문제가 없을 것으로 판단해버리곤 한다. 앞서 언급했듯, PC 차원의 사용이라면 별 문제가 없겠지만, 그보다 다수의 드라이브가 더 가혹한 환경에서 구동되는 경우에도 이를 보장받을 수 있는지는 이제 꼼꼼히 따져보아야 할 문제이기도 하다.

특히, 최근 급격히 성장하고 있는 개인•중소기업용 NAS 시스템이나 보안감시장비인 NVR 등에 PC용 드라이브가 무분별하게 사용되는 현실을 직시하노라면, 이 HDD가 보다 가혹한 환경에서도 정상적으로 동작할 수 있을지 의구심이 드는 것도 사실이다.

Single HDD Performance Test (MB/sec)

.	RPM	DISK	#of Disks	Capacity	Throughput	RV Sensor
PC	7x00	1TB	3	3TB	192.16	X
Enterprise	7x00	800GB	5	4TB	177.65	O
NVR	5x00	1TB	4	4TB	160.88	O
CE	5x00	1TB	3	3TB	160.88	X

간단한 테스트를 위해 4종의 각기 다른 HDD를 준비했다. PC에 흔히 사용하는 7X00RPM급 HDD와 CE•NVR 시스템에 주로 사용하는 5X00RPM급 드라이브, 가장 높은 신뢰성을 위해 플래터를 늘리되 기록밀도를 낮춘 7X00RPM급 엔터프라이즈 드라이브까지, 현재 시장에서 구매할 수 있는 큰 틀의 HDD 라인업으로 이해할 수 있다.

RV센서는 최근 엔터프라이즈 기반의 HDD에 주로 채용되는 진동센서. RV센서가 진동을 감지하면, 내장된 SoC가 이를 분석해 헤드가 데이터를 읽거나 써야 하는 위치를 정확하게 찾아갈 수 있도록 보정해 준다.

테스트는 약 150GB 크기의 파일을 기록하는 방식으로 진행됐으며(Sequential Write), 약 5회를 진행한 평균값이다. 단일 드라이브 테스트 시 모든 HDD가 제 성능을 정상적으로 발휘하고 있는 것을 확인할 수 있다. 약간의 차이는 있지만, 비슷한 세대의 드라이브답게 종류와 무관하게 160MB/s~190MB/s 수준의 양호한 쓰기성능을 보였다.



여러 대의 드라이브가 복수로 장착되는 환경에서도 이 같은 성능을 유지할 수 있을까? 추가적인 테스트를 위해 8대의 드라이브가 장착되는 2U 서버를 별도로 준비했다.



그리고 이 테스트를 통해 PC용 드라이브의 명확한 한계를 확인할 수 있게 됐다. 8개의 베이를 가진 서버에 동일한 PC용 드라이브를 모두 설치하고 전송률을 측정하자, 특정 베이에서 성능에 문제가 발생하기 시작했다.

드라이브 자체의 불량일까? 아니면 해당 슬롯의 문제일까? HDD의 문제일까 싶어 모든 드라이브의 위치를 바꾸어(Drive Swap) 다시 측정하였지만, 어떤 드라이브를 사용하든 1번 베이에서는 ‘정상’이라 할 수 없는 측정결과만을 얻을 수 있었다.

베이 자체의 불량이 아니라면, 적어도 이 테스트 결과에서 한가지 가능성을 의심하지 않을 수 없다. 바로 진동으로 인한 급격한 에러율의 상승. 드라이브 자체와 외부 섀시로부터 전달되는 진동이 1번 베이에 집중되고, 이 때문에 HDD에서 어떤 문제가 발생하고 있는 것으로 유추할 수 있다.

대개 드라이브에 일정 수준 이상의 진동이 가해지는 경우, 헤드는 이 진동의 영향으로 읽기•쓰기에 실패할 수 있다. 이 경우 플래터가 한 바퀴를 다시 돌아 제 외치에 오기까지 대기시간(Retry)이 발생할 수 밖에 없는데, 이 같은 상황이 지속되면 결국 급격한 성능의 저하가 뒤따르게 된다.

문제는 보다 전문적인 환경에서의 사용이다. 위 테스트는 각 드라이브의 성능을 확인하기 위해 개별로 테스트를 진행했지만, 만일 8대의 드라이브가 RAID로 구성된 상황에서라면 결과는 차라리 악몽이다. 단위시간 동안 일정한 데이터를 지속적으로 읽거나 쓰는(in-Time) 시스템에서는 예상보다 큰 문제를 초래할 수 있다.

예를 들어 보자. 만일 다섯 대의 카메라가 지속적으로 거리의 영상을 녹화해 그 데이터를 NVR 시스템으로 전송한다고 가정하면, 해당 데이터는 우선 HDD의 버퍼메모리에 저장된다. 하지만 HDD의 버퍼메모리는 익히 알고 있듯, 오랜 시간의 영상을 저장할 수 있을 만큼 대용량이 아니다. 따라서 버퍼를 경유한 데이터는 그 즉시 디스크에 기록되어야 한다. 그런데, 여기에서 위와 같은 성능저하의 문제가 발생한다면? 촬영되는 데이터의 양이 스토리지 시스템의 기록능력을 초과하는 상황이 발생한다면, 그런 NVR 시스템은 어느 짝에도 쓸모 없는 무용지물일 뿐이다.

문제는 이뿐이 아니다. 특정 베이에 장착된 드라이브의 성능이 절반 이하로 떨어진다면, 이에 모든 기준을 맞추어야 하는 RAID 시스템에서는 기대하는 성능을 발휘하는 것이 불가능하다. 아울러 평균 전송률이 50% 아래라면, 실제 드라이브의 전송률은 이보다 더 급격하게 요동을 쳤다는 의미가 된다. 50%보다 훨씬 더 낮은 수준에서 작업이 계속된다면, RAID ARRAY가 파괴되지 않을 거라 장담할 수도 없는 상황이다.

드라이브의 성능에 영향을 미치는 원인
똑똑한 HDD, 환경에 따라 설계가 다르다.
환경에 알맞은 드라이브를 사용해야 하는 이유


PC용 드라이브 테스트에서 우리는 특정 환경에서 드라이브의 퍼포먼스에 지대한 영향을 미칠 수 있다는 점을 새삼 확인했다. 대개 진동의 영향으로 기인하는 갖가지 문제점은 드라이브의 성능에 심각한 저하를 가져오고, 상황에 따라서는 시스템 전체의 문제로 확대될 소지를 갖고 있다.

2~4대의 드라이브가 사용되는 수준의 시스템이나 장비에서라면 앞서 본 것 같은 문제가 발생할 소지가 적지만, 장비의 동작환경에 따라서는 이런 경우에도 문제가 발생하지 않으리란 보장을 하기 어려운 것은 매한가지다.





자, 이번엔 PC용 드라이브보다는 더 열악한 작동환경을 상정하고 만들어진 드라이브의 테스트 결과를 살펴보자. 이번에도 역시 150GB 크기의 파일을 기록하는(Sequential Write) 방식으로 성능을 측정했으며, 총 5회 측정한 결과의 평균치이다.

PC용 드라이브의 결과와 달리 1번 베이에서도 하등의 문제가 발생하지 않는 것을 볼 수 있다. CE•NVR•Enterprise 드라이브 모두 8베이 환경에서는 별다른 무리 없이 정상적인 성능을 발휘하고 있다.

어째서 이런 차이가 벌어지는 것일까? 특히, 셋톱박스•DVR 등의 스트리밍 데이터 전송의 안정성을 염두에 둔 CE 제품의 경우 PC 드라이브와 마찬가지로 RV센서조차 장착되지 않았는데도 성능하락이라는 중대한 문제에서 빗겨나 있는 느낌이다.

이에 대해 모 HDD 제조사 담당자는 명확한 답을 내놓았다. CE 드라이브가 별도의 RV센서 등을 탑재하지는 않았지만, 설계와 제조단계에서부터 최소의 진동을 구현하도록 의도된 제품이기 때문이라는 것. 사용자의 명령에 무리 없이 응답할 수 있는 성능을 위해 이 드라이브는 회전수를 다소 낮추고, 보다 정밀한 플래터와 진동이 최소화된 스핀들 모터를 사용한다. 드라이브 자체의 진동을 최소화한 덕분에 약 8베이 수준의 시스템까지는 무리 없이 적용이 가능한 것이다.

하지만 CE 드라이브는 어쩌면 여기까지일지도 모를 일이다. PC용 드라이브가 그랬듯, 더 많은 드라이브가 집적되는 경우 시스템 자체와 각각의 HDD들이 만들어내는 공진으로 인해 성능의 하락이 발생한 여지가 남아있는 것이 사실. 따라서 CE 드라이브라면 8베이 정도를 기준으로 이보다 적은 수의 드라이브가 장착되는 환경에 적합하다고 판단하는 것이 현명해 보인다.

반면, 이보다 더 많은 드라이브가 고도로 집적되는 환경에서는 RV센서가 진동까지 계산해 헤드의 위치를 정밀 조정하는 NVR•Enterprise를 적극 고려할 필요가 있다. 두 드라이브의 기본적인 스펙을 보면, NVR의 경우 지속적으로 밀려드는 데이터를 안정적으로 기록할 수 있는 성능에 초첨을 맞추고 있는 반면, Enterprise는 스핀들 모터의 회전속도를 최대한 높이고, 용량을 다소 희생하더라도 데이터 기록밀도를 낮춰 번개같이 빠른 응답성능과 높은 신뢰성을 꾀하고 있는 것을 볼 수 있다.

따라서 NVR•Enterprise 드라이브 모두 8베이 이상의 환경에 적당하다 해도, 두 드라이브는 특성에 따라 용도가 분명하게 구분될 필요가 있다. NVR 시스템에는 NVR 드라이브가 적당하며, 웹서버 등에는 Enterprise가 더욱 알맞다.

드라이브의 성능에 영향을 미치는 원인
똑똑한 HDD, 환경에 따라 설계가 다르다.
시스템의 가치에 맞는 드라이브 선택이 필수적


HDD에 대한 소비자들의 의구심은 최근 몇 년 사이 너무 다양한 라인업이 급격히 확장된 데에서 기인한다. 단순히 PC용 드라이브와 엔터프라이즈 드라이브로 구분되던 시기에도 별 문제 없이 사용해왔던 HDD임에, CE는 무엇이고 NVR은 또 무엇이란 말인가? 알 수 없는 용어의 혼란과, 이것이 다 제조사의 상술일 거라는 의심이 결국 중요한 데이터를 다루어야 하는 시스템에 PC용 드라이브가 장착되는 기현상을 낳고야 말았다.

하지만 그 사이, IT 환경은 급격히 모바일 중심으로 재편됐고, 다소 뜬구름 잡는 느낌의 ‘클라우드’를 여기저기서 외쳐대기 시작했다. 한술 더 떠 개인용 프라이빗 클라우드와 퍼블릭 클라우드로 클라우드 시장이 분할되는가 했더니, 이제는 보안감시 솔루션의 영상저장장치로 HDD가 각광받기 시작했다.



개인 소비자 차원에서 HDD의 사용은 분명 줄었지만, 우리가 스마트폰•태블릿을 사용해 즐기는 모든 콘텐츠는 반드시 어딘가에 저장되어 있어야 한다. 거리 곳곳에 설치된 각종 CCTV, 최상의 협업환경 구축을 위해 너나 할 것 없이 구매하는 NAS 등등. 과거엔 없던 다양한 환경에 특화된 스토리지를 시장은 요구하고 있다.

우리가 살펴본 PC•CE•NVR•Enterprise는 그런 큰 흐름을 대변하고 있을 뿐이다. 조금 더 면밀히 살펴보면, 상황에 맞게 더욱 세분화되고 명확한 목적에 맞게 타겟팅된 다양한 드라이브를 찾아볼 수 있다. 세상이 만들어내는 데이터는 폭증일로에 있고, 이를 담아낼 그릇은 아직까지 HDD가 유일하다. 그래서 여러 상황에 맞는 드라이브가 더욱 필요해지고 있다. 아직까지 HDD의 선택기준이 5400RPM/7200RPM, 높은 데이터 전송률 등에 있다면, 이제는 이런 선택의 기준을 다시금 고민해야 할 때이다. PC에 장착할 드라이브가 아니라면 말이다.

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