최근 노트북 저장 장치는 대부분 SSD(Solid State Drive)가 탑재되고 있다. 작고 가벼운 데다 읽기 쓰기 속도에서 HDD를 월등히 앞서기 때문이다. 가격이 내리고 용량이 늘어나면서 데이터 센터에서도 HDD를 SSD로 교체하는 사례가 늘어나고 있다. 그러나 SSD라고 해서 다 똑같은 SSD가 아니다. 종류에 따라 6배 이상 속도 차이가 날 수 있다. 이번 기사를 통해 내게 가장 적합한 SSD는 무엇인지 살펴보자.

SSD의 핵심은 데이터를 기록하는 플래시 메모리다. 플래시 메모리는 SLC(Single Level Cell)과 MLC(Multi), TLC(Triple), QLC(Quad) 4가지로 구분된다. 대부분의 다른 플래시 메모리보다 가격적인 측면에서 비싼 SLC SSD는 엔터프라이즈 애플리케이션 및 스토리지 서비스에 사용된다. 읽기 집약적인 애플리케이션에 적합한 TLC는 주로 노트북에 사용된다. TLC 낸드 SSD는 가장 많이 생산되고 팔린다.

4가지 낸드, 3가지 인터페이스

이 넷은 플래시 메모리의 셀당 몇 비트를 저장하느냐의 차이다. SLC는 1개의 셀에 1비트를 저장하고 MLC는 셀당 2비트, TLC는 셀당 3비트, QLC는 셀당 4비트를 저장한다. 데이터를 사람으로 비유하면 SLC는 한 방에 1명씩 들어가고 MLC는 2명, TLC는 3명, QLC는 4명이 들어가는 식이다. 이렇게 되면 어떤 차이가 생길까. 같은 공간에 1명이 있으면 처리 속도가 빠르고 한 번에 하나씩 처리하므로 수명도 길다. 뒤로 갈수록 속도는 느려지고 수명도 짧아진다. 반면 같은 공간이라도 저장할 수 있는 용량은 SLC보다 MLC가, MLC보다 TLC가 많다. 그래서 TLC와 QLC는 주로 고용량 SSD에 쓰인다. 한 방에 여러 명이 들어갈 수 있으니 당연한 일이다.

| 대용량화가 쉬운 TLC 타입 SSD. 고성능 노트북에는 500GB 내지 1TB 용량의 제품이 탑재된다.

한편 SSD를 PC(메인보드)와 연결하는 방법은 크게 3가지다. 일반 HDD와 동일한 SATA(시리얼 ATA) 타입과 PCIe(PCI Express), 그리고 네트워크를 통해 연결한다. 네트워크 연결은 데이터 센터 같은 엔터프라이즈 시스템에서 주로 사용된다.

SATA SSD는 HDD와 동일하게 메인보드와 SATA 케이블로 연결돼 작동한다. 읽기 쓰기 성능 향상을 기대할 수 있지만 HDD에 최적화된 구형 SATA 인터페이스를 사용하므로 데이터를 주고받는 통로 즉, 대역폭이 좁다는 한계가 있다. 평균 읽기, 쓰기 속도는 550MB/s가 일반적이다. HDD가 탑재된 구형 노트북이나 데스크톱PC의 읽기 쓰기 성능을 높이는데 알맞다.

| 왼쪽이 PCIe M.2 SSD, 오른쪽은 2.5형 크기의 SATA다.

| 크리스탈디스크마크에서 PCIe NVMe SSD 속도 측정 결과. SATA 방식보다 6배 이상 빠르다. 

메인보드에 집적돼 있는 PCIe 슬롯을 통해 연결하는 SSD는 PCIe 대역폭을 그대로 이용할 수 있다는 장점 때문에 고성능 노트북에 주로 탑재된다. 가장 최근에 나온 버전 4.0의 PCIe x4 슬롯에 연결됐을 때 데이터 전송 속도는 최대 7.88GB/s에 이른다. SATA의 16배에 달하는 엄청난 성능이다. 그래서 고성능 SSD의 인터페이스는 모두 PCIe다. PCIe 인터페이스는 매우 빠르고, SSD의 성능을 최대한 끌어낼 수 있다. PC에 탑재되는 PCIe 슬롯의 수가 증가한 것도 같은 맥락이다.

고성능 노트북은 ‘NVMe M.2’

또 PCIe 인터페이스를 쓰는 SSD 모양은 크게 2가지로 나뉜다. 하나는 PCIe 슬롯 확장 카드 형태이고 다른 하나는 M.2 타입의 소형 카드다. 데스크톱PC와 노트북 최신 모델에서 가장 많이 쓰이는 것이 작은 M.2 SSD다. mSATA SSD 업그레이드 버전쯤 되는데 mSATA 보다 작은데 다 속도는 더 빠르다.

| 고성능 모바일 노트북에는 (초록색의 길쭉한) NWMe M.2 SSD가 탑재된다. 

PCIe 인터페이스를 쓴다고 해서 SSD 성능이 무작정 향상되는 것은 아니다. 메인보드와 SSD를 이어주는 호스트 컨트롤러가 중요하다. ‘NVMe(Non-Volatile Memory express)’는 HDD 시대에 설계됐던 AHIC를 대체하는 병렬처리를 좀 더 폭넓게 적용할 수 있도록 만들어졌다. NVMe의 사양 중 가장 눈에 띄는 것은 6만5천개의 명령어를 동시에 관리할 수 있는 역량으로, ACHI(32개)보다 2천배나 향상됐다. 물론 최신 SSD라 하더라도 이렇게 많은 명령을 동시에 쏟아내지는 않지만, 미래 메모리 기술을 위한 여분을 생각해야 한다. 미래란 우리가 예상하는 것보다 훨씬 빨리 오게 마련이다.

SSD 최대한 오래 사용하는 습관

첫째, 전체 용량의 80%까지만 사용하는 것이 좋다. SSD는 남은 저장 공간이 적을수록 성능이 저하되기 때문이다. 두 번째 펌웨어 업데이트는 꼭 필요하다. 제조사들은 버그 수정 및 성능 향상을 위해 정기적으로 펌웨어 업데이트를 내놓는다. 최대 절전 모드에서 복귀할 때 시스템이 중단되는 현상 등 사용자를 괴롭히는 이상 현상이 해결될 수 있다. 만약 여러 개의 SSD를 시스템 한 대에서 사용을 계획하고 있다면 단일 브랜드로 통일하는 것이 펌웨어 업데이트에서 유리하다.

| SSD는 성능 개선 및 오류 해결을 위한 펌웨어가 제공된다.

세 번째 조각 모음은 굳이 할 필요가 없다. 임의 I/O든 순차 읽기든 SSD는 어느 블록이나 액세스 타임이 동일하기 때문이다. 그래서 사실상 파일 조각 모음을 해도 성능 향상이 없다. 초창기 SSD는 사용자의 파일 삭제 명령을 제대로 알아채지 못해 그 영역에 다시 기록하려고 할 때 그때야 지우느라 성능이 느렸었다. 하지만 TRIM 명령이 등장하면서 이런 문제는 해결됐다.

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