NAND SSD의 수명 II

최근에는 NAND기반 SSD의 수명에 관련하여 긍정적으로 생각을 하는 분위기이다.

2~3년전만 해도 NAND SSD는 수명이 있어서 중요한 업무에는 적용을 못하고 항상 HDD에 Backup을 해야 되고,,, 등등

성능은 좋으나, 불안해서 못 쓰겠다는 분위기가 있었다.

 

이제는 좀더 명확하게 표현을 해야 겠다는 판단으로 이 글을 올린다.

 

반도체 디스크, 메모리디스크 라는 표현으로 SSD가 명칭 될때 약간에 혼돈이 있을수 있는 것이 DRAM 기반 SSD와 NAND기반 SSD가

혼존 했을때의 상황이다.

 

DRAM SSD는 메인메모리로 활용이 되는 반도체 CHIP을 활용하여 저장장치를 만든 것이다.

100% PCI or PCi-e Interface를 활용한다. 휘발성메모리이며, 전원이 공급 되지 않으면, 모든 data를 잃어 버리게 된다.

이때 당시 나온 의견이 Backup를 항상 HDD에 받아야 한다.  별도 전원공급으로 정전시 대비를 해야 한다. 등등

부정적인 의견들이 많았다.  또한 DISK 용량 크기도 문제였으며, 가격 또한 엄청 비싼던것이 사실이었다.

 

꼭 특수목적 으로 필요한 부분에만 적용이 되었으며, 꾸준한 영업활동에도 실리가 매무 미흡한것 결과였다.

 

전원문제와 Data의 보관이 않되는 DRAM기반 SSD를 보완하기 위하여 나온 제품이 NAND 기반 SSD 이다.

대략 10년전 당시 NAND가 저장은 유리하나 속도가 늦어 처음에는 NOR 메모리를 활용하여 SSD를 만들었다.

그러나 NOR메모리가 여러 문제점및 가격, 확장성등등의 문제로 NAND기반 SSD가 보완 개발이 되어 출시가 되었다.

 

어디서,,, 먼저 미국에서 STEC, Bitmicro,,,등등 에서 출시가 되었다.  이 당시 는 DISK Interface가 SAS 나 SATA가 표준이 않되어서

SCSI 나 FC 및 IDE 로 제품이 출시 되었다.

당시 가격은 16GB 수준이 150만원 수준 이였다.  STEC의 경우는 이중화 구조로 250만원이 넘었으며, 성능이 이 당시도 뛰어난 편이었다.  random READ경우 15,000IOPS 특히 random write가 10,000IOPS 수준 이였다.  이 당시는 획기적이고 대단한 성과였다.

그러나 가격이 비싸고 일반 사용자 대상도 아닌 엔터프라이즈 시장만을 타켓 하여 나온 제품 군 들 이였다.,,,,,,

 

대략 5년전부터 SAS 및 SATA Interface가 표준 정착이 되는 시점 한국에서 NAND기반 SSD controller를 개발하여 왼성도가 높은 ASIC화되어

진정한 대중화를 위한 NAND기반 SSD가 출시 되었다. 언제 5년전.......  삼성 NAND를 활용하여 한국최초, 세계 최초 나온 제품이 엠트론 SSD이다. 100% SLC기반으로 제작이 되었으며, 32GB, 64GB 두 종류가 나왔다.  3.5" 크기로,,,,,^^ㅋㅋ

 

이거 뭐야!!!!  수명 얘기 하다,,, 말고^^ ㅋㅋ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

 

다시 원점 NAND SSD 수명이 생각보다 안전성이 높다라고 제가 표현한 것은 실제 real에 적용한 5년전 SSD를 파악한 결과이다.

이 당시의 SSD는 사실 Interface에 조금씩의 문제점을 가지고 있었다. 문제라는 것은 SSD대중화의 "모토"로 SATA Interface를 활용 했지만,

주로 PC나 노트북에 맞는 수준이였다. 이 당시 SGPIO 를 지원 하는 것이 쉽지 않았다.

여하튼 5년 정도 활용한 SLC 기반 SSD의 SMARTI 확인 결과 마모 정도가 7% 였다.

 

적용 업무가 NMS라 IO가 생각보다 많았으며, 24시간 구동되는 제품 이였는데,,,,, 전체 마모 수준이 7% 수준이라 매우 만족 하였다.

이 당시 Wear_leveling수준이 미흡 했으리라 생각 하기 떄문이다. NMS log 수집, 분석 DBMS적용 SSD.

Wear_leveling을 상대값과 절대값을 균등 계산하여 처음 부터 전체를 고르게 마모 시키는 기술인데,,,, 이 당시 IO성능이 100~120MB/sec 수준이고 random IO 수준이 40~50MB/sec 수준 이였다.

 

이후 인텔과 삼성제품이 SLC기반으로 출시가 되었고, 두 제품들이 초기에 문제가 많았지만, 지금 대략 4년 후 현실은 매우 매우 발전 하였다.

미세 공정 기술을 통한 용량 증설이나, Wear_leveling 기법이 매우 진화 하였다. 어!!  이거 얘기 하면 특허 등등 난릳ㄹ 치겠네,,,,,^ㅋㅋ

 

그 이유가 NAND SSD의 증말 핵심은 이 기술이다. 서로 공개를 하지 않치만, 이 기술이 스스로의 제품을 평가 받는 것이다.

다만, 보이는 평가와 않보이는 평가가 있는데,,, 보이지 않는 부분에 평가를 나는 삼성과 인텔 한테 한다.

사실 보이는 결과보다 보이지 않는 부분....  위 에서 언급한 Wear_leveling 기술 그리고 추가된 각 회사마다의 core기술,,,,

 

자존심 싸움에 사실 삼성과 인텔이 어느정도였냐? 하면, 칼만 않보이지 증말 칼 가지고 서로 목에나 디리댓을 정도이다....^^ㅋㅋ

Controller 기술중 NAND 수명과 성능은 비례 하기 때문이다.

 

NAND SSD를 제조사 하는 대부분 회사들이 성능과 이 균등마모기술로 사실 승부를 거는것인데,,,, 겉으로 표현은 전부 성능과 가격만 가지고 따지고 있다.

 

또한 실리로 순차 읽기, 쓰기로 표현하는 모든 NAND SSD의 모순이 있다.  우리 활용하는 업무 대부분은 임의 처리가 많다.

 

SSD 제조사들이 임의 처리 보다 순차 처리 성능을 대외적으로 표현 하는것은 사실 큰 의미가 없는 것인데,,,,,,,

여하튼 현존 하는 SSD들중 순차 성능 과 임의 성능 특히 읽기 부분은 생각보다 많이 좋아진 상황이다.

 

예전 순차 읽기와 임의 읽기 성능이 거이 배이상 차이가 있었는데, 요즘 상위 5위권이내 제품들은 순차 읽기와 대등하게 임의 읽기 성능을

발휘한다. 매우 고무적인 결과이다.

 

그런데 순차 쓰기 와 임의 쓰기는 차이가 많다.  요 부분에 사실 균등마모(Wear_leveling) 기술의 진가가 발휘 되는것이다.

같은 블럭에 동시에 쓰기를 하면서 또 옮기면서 성능과 마모를 동시에 잡아야 하는것이 매우 쉽지 않은 기술이다.

여유분 메모리를 가지고 성능을 높이려는 회사와 블럭 쓰기의 상대값과 절대값을 최적화하여 성능을 올리는 회사

메모리 버퍼를 따블(STE,,,회사)로 하여 최대 성능을 내는 회사 등등 별별 기술과 기능을 적용 하고 있다. 요기에 가격하고 관련이 있고,

 

또한 미세 공정을 통한 단가 하락도 있을수 있다.

 

결과적으로 하고픈 의견은 고품질 NAND만을 활용한 SSD의 수명은 이제 HDD보다도 뛰어 나다는 결론이다.

real에서 24시간 쓰고, 읽고 하여 5년이 된 SSD의 전체 마모 상황이 7%이면 매우 흡족한 결과라 볼수 있다.

물론 SLC기반이기 때문에 대중화된 MLC는 또 다른 맥락이긴 하다.

 

중요한 결과가 SLC 보다는 MLC인것 같다.

MLC의 경우는 ??TV에 VOD서비스업무에 적용된 MLC SSD가 대략 4년이 되었다. 외국계 MLC SSD를 적용하여 SMARTI로 확인 결과 디스크 마모률이 2%이내라 MLC SSD도 쓰기 업무가 적은 경우에는 무리가 없다는 결론이다.

 

4년전 균등마모기술과 지금에 기술은 2 차원 정도 UP되었다고 판단이 서며, 적용 NAND또한 품질이 더 좋으리라 생각을 한다.

그리고 판단 기준에 약간에 오차가 있을수 있는것은 활용한 NAND Meory가 어디것이냐?? 따라 차이가 있을수 있다고 본다.

 

대세로 보아 삼성 NAND와 Micron NAND가 가장 많이 활용 되었으리라 생각을 하는데,,,,,

이 2개 NAND는 다 사용을 해보았지만, 어느 NAND가 더 좋다 라고 언급은 못하겠다.

 

아! 그리고 SSD controller도 어느 회사 제품이 더 좋다는 의견도 표현이 어렵다.

다만, 많이 활용을 한 삼성과 인텔, 하나 마이크론 제품은 대등소이 하였으며, 각각 장단점이 있었지만, 표현은 쪼금 그렇다... 다만, 인텔은 대중화 분야 즉 PC, 노트북 등 과 서버 부분에도 많은 관심과 제품이 있는 반면, 삼성은 서버쪽에로 접했다가 요즘은 PC, 노트북쪽인 대중화에 피치를 가하고 있는것 같다.

 

이제는 더 이상 SLC기반 SSD의 수명에 관하여는 신뢰 하여도 문제가 없을것으로 판단이 서며,

MLC기반인 경우 특정업무 분야 (VOD/FTP 즉 동시 IO업무가 아닌 분야)에 적용을 할 경우에는 SLC보다 더 오랜 시간을 활용 할수 있을것이다.

 

향후는 MLC기반 NAND 로 DISK IO분야에 적용 할수 있는 즉 서버 DBMS분야에도 적용 할수 있을 것으로 판단이 된다.

 

이쯤 되면 엔터프라이즈 분야에도 MLC기반 SSD가 적용 될것이다. 이 시간이 대략 2012년 초~중반 정도가 될것으로 생각 한다.^^ㅋㅋ

가격대비 성능으로 보나, 실제 상황으로 보나, 서버 시장에서보면, SAS 10K, 15K HDD보다 SSD가 가격경쟁력을 앞서고 있어

NAND SSD의 수명에 대한 신뢰가 서면,  무서운 돌풍이 불 것으로 생각이 된다.^^ㅋㅋ

 

그린 IT를 위해서나 클라우드컴퓨팅을 위해서나 이제는 SSD를 노골적으로 적용해보는 준비 작업이 시도 되어야 한다고 생각 한다.