'비욘드 낸드플래시' 인텔이 제시한 차세대 SSD
'비욘드 낸드플래시' 인텔이 제시한 차세대 SSD
  • 이수환 기자
  • 승인 2020.07.08 16:32
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언택트 시대, 데이터센터 요구사항 만족
낸드보다 빠르고 내구성도 높아

코로나19로 재택근무, 원격수업 등이 늘어나면서 디지털 전환(DX)에 대한 관심이 크게 높아졌다. 원활한 디지털 전환을 위해선 데이터센터 투자가 필수적이다. 데이터센터는 데이터 처리를 위한 서버, 이 데이터를 담는 그릇인 저장장치(스토리지)로 채워진다.

문제는 중앙처리장치(CPU)에 비해 스토리지 속도가 느리기 때문에 병목현상은 피하기 어렵다. 때문에 데이터센터는 넓고 빠른 데이터 버스(데이터가 오고가는 통로)에 여러 개의 스토리지를 묶어서 데이터를 분산시켜 저장하는 레이드(RAID) 기술이 주로 쓰였다.

데이터 버스는 SCSI(Small Computer System Interface)에서 SAS(Serial Attached SCSI)로 진화했다. 데이터 전송 속도가 12Gbps(초)까지 높아졌다. 이걸로는 만족할 수 없어서 NVMe(Non-Volatile Memory Express)로 넘어갔다. CPU 근처로 데이터 버스를 끌고 가 더 빠르게 데이터를 처리하기 위해서다. 최신 규격인 PCI 익스프레스 4.0을 사용한 NVMe는 최대 속도가 512Gbps에 달한다. 스토리지는 하드디스크드라이브(HDD)에서 솔리드스테이트드라이브(SSD)로 트렌드가 바뀌었다.

데이터센터용 스토리지라고 해서 전혀 다른 SSD가 사용되진 않는다. 대부분 3D 낸드플래시 기반이다. 안정성을 위해 멀티레벨셀(MLC·2비트)이나 트리플레벨셀(TLC·3비트)을 주로 쓴다. 과거엔 싱글레벨셀(SLC·1비트)을 고집했으나 용량을 크게 늘리기 어려워 데이터를 임시로 보관하는 캐시 메모리(버퍼)로 활용한다.

인텔 옵테인 다이(Die) 이미지
인텔 옵테인 다이(Die) 이미지

낸드플래시로 바꿨는데…데이터센터 스토리지 성능 불만족 '왜?'
HDD에서 SSD로 스토리지 환경이 달라졌지만 데이터센터에선 여전히 불만족스러운 부분이 많다. 대표적인 것이 '쓰기' 속도다. 낸드플래시는 데이터를 저장하는 최소 단위인 셀(Cell)에 전자를 갇아 데이터를 저장한다. 데이터를 지우려면 갇힌 전자를 빼내면 그만이지만, 덮어 쓰려면 셀을 한 번 지워야 한다. 낸드플래시 쓰기 속도가 읽기 속도보다 느린 이유다.

인텔이 데이터센터 SSD로 '옵테인 SSD'를 내세우는 이유도 낸드플래시의 가려운 부분을 긁어줄 수 있기 때문이다. 프랭크 하디 인텔 펠로(박사)는 "낸드플래시는 데이터를 업데이트하는 것이 아니라 이미 지워진 블록(셀)에 데이터를 쓴다"며 "지우기 블록의 나머지 데이터는 여전히 사용될 수 있어서 덮어 쓰기가 안 된다"고 설명했다. 데이터센터 업체들은 주기적으로 스토리지에 오래된 데이터 정리를 위해 '가비지 컬렉션(garbage collection)'을 사용한다.

인텔 옵테인 SSD는 가비지 컬렉션이 필요 없다. 데이터를 쓰고 지우는 과정이 줄어들어 전체 스토리지 수명을 늘리는 효과도 있다. DWPD(하루에 전체 드라이브를 기록하는 횟수)가 낸드플래시 기반 SSD보다 10대 더 높다. 내구성이 그만큼 우수하는 의미다. 5년 동안 3DWPD를 보장하는 500GB 용량 SSD는 최대 3페타바이트(PB)의 데이터 쓰기를 지원한다. 옵테인 SSD는 같은 기간 동안 60DWPD다. 최대 55PB의 데이터 쓰기가 가능하다.

인텔 옵테인 SSD 제품 이미지
인텔 옵테인 SSD 제품 이미지

스토리지는 소모품, 오래 튼튼하게 쓰면 돈 번다
구글, 페이스북, 아마존 등 주요 데이터센터 업체는 일정 주기로 스토리지를 바꾼다. 불필요한 데이터는 삭제하고 사용 빈도가 낮은 경우엔 HDD나 테이프 드라이브와 같이 SSD보다 저렴한 스토리지를 사용한다. 스토리지는 일정 기간이나 DWPD에 근접하면 갈아줘야 하는 소모품이다. 소모품을 자주 바꾸면 그만큼 데이터센터 입장에선 손해다.

인텔 옵테인 SSD가 낸드플래시와 비교해 유리한 것은 총소유비용(TCO)뿐 아니라 성능에서도 더 낫다는 데 있다. 옵테인 SSD는 전원이 꺼져도 데이터가 사라지지 않는 비휘발성 메모리면서 D램처럼 활용할 수 있다. 주메모리가 부족하거나 빠르게 데이터를 옮겨 담아 처리해야 하는 작업에 효과적이다.

3DWPD를 지원하는 낸드플래시 SSD는 60DWPD 지원의 옵테인 SSD 내구성을 만족하려면 18개가 필요하다. 옵테인 SSD는 데이터센터 작업에 따라 유연성도 줄 수 있다. 쓰기 작업이 많은 작업은 옵테인 SSD, 나머지 작업은 전통적인 낸드플래시 SSD에 할당하는 방식이다. 시스템에 필요한 SSD의 수가 줄어든다. 잠재적으로 SSD를 마련하는데 필요한 시스템의 수가 줄어든다. 비용 효율성을 높이고 보장된 수명 DWPD를 초과하지 않게 구성할 수 있다. 마치 하이브리드차처럼 필요에 따라 엔진이나 전기모터를 쓰는 방식이다.

프랭크 하디 펠로는 "인텔 옵테인은 SSD와 D램 모두에 사용될 수 있도록 고안됐다"며 "높은 내구성은 TCO 부담을 줄여주고 D램과 스토리지 구조에 혁신을 불러올 수 있다"고 말했다.



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