3. HDD와 SSD의 섹터별 속도 차이 비교

HDD의 또 다른 단점은 원판 모양의 플래터 위에 데이터를 기록하고 플래터가 회전하면서 데이터를 읽고 쓰는 원리이기 때문에 섹터의 위치에 따라 선속도가 달라지고 이것이 실제 성능 차이로 이어진다는 것이다.

각속도란 원주 위를 운동하는 물체가 단위 시간당 회전한 각도의 크기를 의미하며 다음과 같이 표현된다.

                                     (1)

또한 평균 각속도의 크기는 물체가 , 즉 2πrad을 회전하는 데 주기 만큼의 시간이 걸리므로 다음과 같이 표현할 수 있다.

                                     (2)

선속도는 원주 위를 운동하는 물체의 단위시간당 원주방향 이동거리를 의미하며 평균 선속도는 회전 주기 당 원의 둘레길이이므로 다음과 같이 표현된다.

                       (3)

Fig. 3-1 선속도와 각속도의 관계

일반적으로 사용 많이 사용되는 HDD의 플래터의 반지름은 3.5inch, 즉 8.89cm이다. 여기에 플래터를 돌려주는 스핀들의 반지름이 보통 1inch, 2.54cm임을 고려해야 한다. 즉, 플래터의 가장 바깥쪽 섹터는 플래터의 중심으로부터 8.89cm 떨어져 있고 가장 안쪽 섹터는 플래터의 중심으로부터 2.54cm 떨어져 있다. 그리고 대부분의 3.5inch HDD의 회전 속도는 7200rpm으로 회전 주기는 1/120sec 이다. 따라서 가장 바깥쪽 섹터의 선속도는 equation(3)으로부터

으로 약 6.7m/s 이다. 또한 가장 안쪽 섹터의 선속도는 같은 식으로부터

으로 약 1.9m/s 이다. 실제 선속도는 3배 이상 차이가 나게 된다. 물론 Controller를 포함한 부가적인 기술의 발전으로 실제 성능은 3배까지 차이가 나지는 않지만 분명히 큰 차이가 존재한다. 실제로 읽기, 쓰기 속도의 벤치마크 결과 값에서도 시작 부분과 끝 부분의 성능이 3배 가까이 차이가 난다. 이는 보통 플래터의 가장 바깥쪽의 있는 C 드라이브의 속도와 플래터의 안쪽에 위치하는 D, F 드라이브의 성능 차이가 3배 가까이 난다는 것이다.

이런 섹터의 위치에 따른 성능 불균형은 전체적인 시스템 성능의 저하를 유발한다. HDD 의 기록되는 파일들은 보통 여러 개의 섹터에 나누어져 저장된다. 한 개의 파일이 여러 개의 섹터에 나누어져 저장되면 각 섹터들로 헤드가 이동하는 데 Access Time이 생길 뿐 아니라 읽기 속도의 불균형으로 전반적인 속도가 떨어지게 된다.

그에 비해 SSD의 경우는 데이터의 읽기, 쓰기 모든 과정이 전기적으로 이루어지고 같은 성능의 Nand Flash Memory의 데이터를 같은 우선순위로 Controller에서 처리하므로 섹터별 성능 차가 거의 없게 된다.

Fig. 3-2 HDD의 64KB 파일의 읽기 속도 측정결과

Fig. 3-3 SSD의 64KB 파일의 읽기 속도 측정결과

위 2개의 그래프는 HDD와 SSD의 64KB 파일에 대한 실제 읽기 속도를 벤치마크 프로그램을 이용하여 측정한 결과이다. Fig. 3-2는 HDD 그래프로 실제로 속도가 갈수록 감소하고 있고 Fig. 3-3은 SSD 그래프로 비교적 균일하다. 벤치마크의 사용된 HDD는 최신 Controller 기술이 사용되어 비교적 성능의 낙폭이 적은 것을 참고하면 좋을 것이다.

Fig. 3-4 사용 중인 1TB HDD 의 쓰기속도 (D 드라이브: 가장 바깥쪽 파티션)

Fig. 3-5 사용 중인 1TB HDD 의 쓰기속도 G 드라이브: 가장 안쪽 파티션)

이번에는 쓰기 성능 비교를 해 보자. 나는 1TB의 HDD를 총 4개의 파티션으로 나누어 관리하고 있다. 가장 바깥쪽에 위치한 파티션은 D 드라이브이고 가장 안쪽에 위치한 파티션은 G 드라이브이다. 같은 저장장치 내에서 읽기, 쓰기 작업을 동시에 진행하면 오차가 생기므로 기계적으로 다른 저장장치인 SSD에서 파일을 복사하는 속도를 비교해 보았다. Fig. 3-4이 D 드라이브, Fig. 3-5가 G 드라이브이다. 즉 HDD의 가장 바깥 부분과 가장 안쪽 부분에 쓰기 작업을 해 본 것이다. 실제로 2배 가까이 쓰기 속도의 차이가 난다. 여기서 D드라이브와 G드라이브의 섹터가 모두 HDD의 가장 바깥쪽, 안쪽 트랙이 아닌 것을 감안하면 성능 차이가 더 크다는 것을 알 수 있다.

앞에서 분석했듯이 HDD의 가장 바깥쪽과 안쪽 섹터의 선속도 차이가 큰 것을 실제 읽기, 쓰기 성능의 차이가 뒷받침해주고 있다.

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