SSD vs HDD: 나에게 적합한 옵션은 무엇일까

SSD와 HDD의 장단점을 알아보십시오. 비즈니스 솔루션에서 PC 게이밍까지 SSD가 어떻게 PC 스토리지를 가속화하는지 확인해 보십시오.

SSD와 HDD 비교

HDD는 회전식 디스크를 사용하여 데이터를 읽고 쓰는 레거시 스토리지 기술입니다.

• SSD는 HDD보다 더 빠르고 전력 효율이 높습니다.
• SSD는 HDD보다 더 빠르고 전력 효율이 높습니다.
• HDD가 더욱 저렴하지만, SSD의 가격도 낮아지고 있습니다.

적절한 스토리지를 선택하는 일은 단순히 용량과 비용을 비교하는 작업이 아닙니다. 컴퓨터에서 스토리지 유형은 전력 사용량 및 안정성 등을 좌우합니다. 보통은 SSD(솔리드 스테이트 드라이브)와 HDD(하드 디스크 드라이브) 중에서 하나를 선택하게 됩니다. 다음은 각 제품의 사용 방법과 비교 방법에 대한 안내입니다.

HDD란?

HDD는 컴퓨터 내부에 있는 데이터 스토리지 장치입니다. HDD는 회전식 디스크를 내장하고 있으며 디스크 내부에 데이터가 자력으로 저장됩니다. HDD에는 디스크에서 데이터를 읽고 쓰는 여러 "헤드"(변환기)가 있는 암(arm)이 있습니다. 작동 방식은 턴테이블 레코드 플레이어와 비슷합니다. LP 레코드는 하드 디스크, 암에 있는 바늘은 변환기라고 생각하면 됩니다. 암은 디스크 표면을 가로질러 헤드를 이동시키며 데이터를 읽습니다.

HDD는 레거시 기술입니다. 즉, SSD보다 오래되었습니다. 일반적으로 HDD는 가격이 저렴합니다. 백업용 사진, 동영상, 업무 파일 등 자주 액세스할 필요가 없는 데이터에 적합합니다. 노트북에서는 2.5인치 폼 팩터를 주로 사용하며, 데스크탑에서는 3.5인치 폼 팩터를 많이 사용합니다.

SSD란?

SSD는 후드 아래에 있는 솔리드 스테이트 장치를 사용하기 때문에 솔리드 스테이트라는 이름이 붙었습니다. SSD에서는 모든 데이터가 집적 회로에 저장됩니다. 이러한 특성 덕분에 크기와 성능 면에서 HDD와 크게 다릅니다. SSD는 회전식 디스크가 필요 없기 때문에 껌 크기(M.2 폼 팩터), 심지어 우표 크기로 제작할 수 있습니다. 용량(저장할 수 있는 데이터 양)이 다양하며, 슬림한 노트북, 컨버터블 디바이스, 일체형 디바이스 등 소형 장치에 두루 사용할 수 있습니다. 또한 SSD는 플래터 회전이 시작될 때까지 기다릴 필요가 없으므로 액세스 시간이 단축됩니다.

SSD는 스토리지 용량(기가바이트(GB) 및 테라바이트(TB)) 단위당 가격이 HDD보다 비싸지만, SSD 가격이 빠른 속도로 하락함에 따라 격차가 좁혀지고 있습니다.

SSD와 HDD 비교: 속도

SSD가 큰 인기를 얻고 있는 것은 속도 때문입니다. SSD는 전기 회로를 사용하고 물리적으로 움직이는 부품이 없기 때문에 전반적으로 HDD보다 성능이 뛰어납니다. 따라서 시작 시 대기 시간이 단축되고 앱을 열거나 많은 컴퓨팅 작업을 수행할 때 지연 시간이 줄어듭니다. 예를 들어, 인텔 SSD D5-P5316은 15.36TB 엔터프라이즈급 SSD로서, 대역폭이 7,000MB/s 이상입니다. 호환 HDD인 14TB Seagate Exos 2x14는 최대 대역폭이 500MB/s에 불과합니다. 무려 14배 차이입니다! 1

이처럼 빠른 속도는 로그인하고 앱 및 서비스가 시작될 때까지 기다리거나 대용량 파일 복사와 같은 스토리지 집약적인 작업을 수행할 때와 같은 여러 영역에서 성능상의 이점을 제공합니다. HDD를 사용하면 성능이 크게 저하되는 반면 SSD를 사용하면 다른 작업을 계속 수행할 수 있습니다.

데이터를 주고받을 때 컴퓨터 시스템의 나머지 부분에 연결되는 SSD와 HDD의 인터페이스도 속도에 큰 영향을 끼칩니다. SATA와 PCI Express(PCIe) 인터페이스에 대해 들어본 적이 있을 것입니다. SATA는 오래되고 속도가 느린 레거시 기술인 반면 PCIe는 새롭고 속도가 빠른 기술입니다. PCIe에는 데이터를 전송하는 채널이 더 많기 때문에 PCIe 인터페이스가 장착된 SSD는 SATA가 장착된 HDD보다 훨씬 빠릅니다. 4차선 고속도로에서 달릴 수 있는 차량 수와 1차선 시골길에서 달릴 수 있는 차량 수가 다른 것과 같은 원리입니다.

컴퓨터가 너무 빠르다고 불평하는 사람은 없겠지만, HDD를 선택하는 게 더 적절한 상황도 있습니다. SSD 가격이 낮아지고 NAND 다이당 비트 밀도가 높아지고 있다고 하더라도, 테라바이트급 파일을 저장할 때는 아직 HDD가 훨씬 저렴합니다. 데이터를 콜드(Cold) 데이터와 핫(Hot) 데이터로 구분하면 컴퓨터 스토리지를 더욱 쉽게 결정할 수 있습니다. 노트북에 보관하고 싶지만 매일 보거나 빠르게 액세스할 필요가 없는 수년치 사진 등을 "콜드" 데이터라고 합니다. HDD는 콜드 데이터에 적합한 옵션입니다. 한편, 실시간 트랜잭션을 실행하고, 비디오 및 사진을 편집하며, 파일, 동영상 클립 또는 모델로 구성된 데이터베이스에 빠르게 액세스하거나 운영 체제를 실행할 때사용하는 데이터는 "핫" 데이터입니다. 데이터 액세스 속도가 중요한 경우 SSD가 적합합니다.

SSD와 HDD 비교: 내구성

NAND SSD의 쓰기 마모 정도는 드라이브에 이미 있는 데이터 상태에 따라 일부 달라집니다. 데이터는 페이지 단위로 기록되지만 블록 단위로 지워지기 때문입니다. 사용 기간이 비교적 짧은 SSD에 데이터를 순차로 쓸 때는 드라이브에 남아 있는 연속 페이지에 데이터를 효율적으로 쓸 수 있습니다. 그러나 작은 데이터 블록을 업데이트해야 하는 경우(문서 또는 수치 값 개정 시) 메모리에서 기존 데이터를 읽고, 수정한 후 디스크의 새로운 페이지에 다시 씁니다. 사용되지 않는 데이터가 포함된 이전 페이지는 무효로 표시됩니다. 나머지 페이지를 더 이상 사용할 수 없는 경우 이러한 "무효 페이지"는 "조각 모음(defragmentation)" 또는 "웨어 레벨링(wear leveling)"이라는 백그라운드 프로세스에서 사용할 수 있도록 비워집니다. 해당 블록에 있는 기존의 모든 유효 페이지는 먼저 드라이브의 다른 위치에 복사하여 원래 블록에 유효하지 않고 사용되지 않는 페이지만 포함하도록 해야 합니다. 기존 블록을 삭제하면 새로운 데이터를 쓸 수 있는 공간을 확보할 수 있습니다.

웨어 레벨링과 같은 내부 NAND 보관 프로세스 때문에 쓰기 증폭이 발생하며, SSD의 총 내부 쓰기 공간은 단순히 드라이브에 새 데이터를 배치하는 데 필요한 쓰기 공간보다 큽니다. 모든 쓰기가 개별 NAND 셀을 약간 저하시키기 때문에 쓰기 증폭이 주요 마모 원인입니다. 내장 프로세스는 NAND SSD가 드라이브 전체에 마모를 고르게 분산할 수 있도록 지원합니다. 그러나 쓰기 집약적인 워크로드(특히 Random 쓰기)로 인해 NAND SSD가 다른 입/출력(I/O) 패턴보다 빠르게 마모됩니다. 쓰기 집약적인 워크로드가 더 큰 쓰기 증폭 효과를 초래하기 때문입니다.

그나마 다행인 점은 SSD 드라이브 레벨 내구성이 항상 지정되고, 최악의 Random 쓰기 패턴을 고려한다는 것입니다. 예를 들어, 드라이브가 하루에 드라이브 쓰기를 한 번 할 수 있다는 것은 드라이브 보증 기간(통상 5년) 동안 매일 Random 쓰기로 드라이브 하나 이상 분량의 데이터를 쓸 수 있다는 뜻입니다.

직접 비교: SSD와 HDD

컴퓨터용 SSD는 120GB에서 30.72TB까지 제공되며, HDD는 250GB에서 20TB까지 제공됩니다. 용량당 비용을 계산하면 HDD가 우위에 있지만 SSD의 가격이 낮아짐에 따라 HDD의 경쟁력은 계속 줄어들 전망입니다. SSD를 사용하면 서버당 훨씬 더 많은 작업을 수행할 수 있으므로, 더 적은 수의 장치를 배치하여 HDD와 동일한 아웃풋을 얻을 수 있습니다. 결론 SSD의 TCO(총 소유 비용)가 더 낮습니다.

안정성은 데이터가 손상되지 않은 상태에서 의도한 대로 저장되는지 여부에 따라 정의됩니다. SSD는 일반적으로 HDD보다 더 안정적입니다. 움직이는 부품이 없기 때문입니다. SSD는 진동이나 발열의 영향을 거의 안 받습니다.

SSD는 데이터 액세스 속도가 훨씬 빠르고 장치가 대기 상태인 경우가 많기 때문에 전력 사용량이 적고 배터리 수명이 길어집니다. 회전식 디스크를 사용하는 HDD는 시작할 때 SSD보다 더 많은 전력이 필요합니다.

HDD 대비 SSD의 비용 절감 효과

SSD가 HDD보다 성능이 훨씬 더 우수하다는 것은 잘 알려져 있는 사실입니다. SSD의 안정성 역시 잘 알려져 있습니다. 이러한 장점을 감안할 때, SSD는 성능을 위한 레플리케이션이 필요 없으며, 안정성을 위한 레플리케이션 역시 크게 필요하지 않습니다. SSD는 성능이 우수하기 때문에 데이터 감소 효율도 HDD보다 훨씬 큽니다. 데이터 감소량은 필요한 물리적 스토리지 대비 저장된 호스트 데이터의 비율입니다. 50%의 비율은 2:1의 데이터 감소율과 같습니다. 데이터가 감소하면 사용자가 물리적 하드웨어보다 더 많은 데이터를 저장할 수 있기 때문에 결과적으로 유효 용량이 증가합니다. 압축 및 중복 제거 기술을 통해 "사용 가능한 용량" 요건에 맞는 원시 스토리지 용량을 상당히 많이 줄일 수 있습니다.

최신 알고리즘은 SSD에 맞게 최적화되어 있으며, 성능을 활용하여 높은 데이터 감소율(DR)을 지원하는 동시에 높은 애플리케이션 성능을 제공합니다. 예를 들어, Facebook의 Zstandard 압축 알고리즘은 HDD가 읽고 쓸 수 있는 속도보다 훨씬 빠른 압축 및 압축 해제 속도를 달성하므로 SSD에서 알고리즘을 실시간으로 사용할 수 있습니다.2 VMware vSAN의 경우, 압축 및 중복 제거 기능이 All-Flash 구성에서만 제공됩니다.