하드디스크

하드 디스크란?

하드 디스크 드라이브(Hard disk drive, HDD)는 비휘발성, 순차접근이 가능한 컴퓨터의 보조 기억 장치이다. 보호 케이스 안에 있는 플래터를 회전시켜, 이것에 자기 패턴으로 정보를 기록한다.

 

하드 디스크는 플로피 디스크와 같은 자기 기록 매체이나, 플로피 디스크와 다르게 금속 재질의 플래터에 데이터를 기록하기 때문에, 플로피디스크와 구분짓기 위해, 재질적으로 단단하다는 뜻으로 하드라는 이름이 붙었다

 

이 플래터를 구동하는 장치가 스핀들 모터로 이루어진 것이 특징이다. 데이터는 플래터 표면에 코팅된 자성체에 기록되며, 회전하는 플래터 위에 부상하는 입출력 헤드에 의해 자기적으로 데이터를 쓰고 읽을 수 있다.

 

 

하드 디스크 종류

 

현재까지도 가장 보편적으로 사용하는 인터페이스로서 세부적으로 구분하면 Sata, Sata2, Sata3 이렇게 3가지로 구분할 수 있다. Sata는 점진적으로 속도가 올라갔는데, 하드디스크의 물리적인 플래터 구조 때문에 엑세스 시간에 한계가 있어, 최대 속도는 200mb/s 평균 150mb/s 정도의 읽기, 쓰기 속도를 가지고 있음	가장 오래된 인터페이스로서, 점퍼 설정 (가운데 단자)를 통해 마스터 드라이브와 슬레이브 드라이브를 구분하여 사용할 수 있었던 하드디스크 인터페이스
Sata의 서버 용 디스크 규격이라 할 수 있다. 10,000rpm에서 15,000rpm 까지 플레터가 고속 회전을 하게 되는데, 이 때문에 고전력, 고소음, 고발열 등이 일어나는 단점이 있다. 최근에는 2.5인치 Sas 드라이브가 LFF 디스크에 비해 무게가 가벼우면서, 저소음 저발열이기 때문에 스토리지로 많이 선택이 되고 있다. (스토리지 자체의 덩치가 작아지는 효과) 또한 Sas드라이브를 컴퓨터에 연결하기 위해서는 꼭 레이드 컨트롤러가 달려야만 인식이 된다는 것을 알고 사용해야 한다. 일반 Sata 인터페이스와는 호환이 되지 않음	오래된 서버용 인터페이스로서, 현재는 구형장비에만 사용하고 있다. 기본적으로 빠른 엑세스를 바탕으로 한 디스크이기 때문에, 고회전, 저용량, 고소음, 고전력이 특징이다. 현재는 거의 사용하지 않음

                                            

 

하드 디스크의 구조 및 작동 원리

1) HDD는 자성 물질로 덮인 플래터를 회전시키고, 그 위에 헤드(Head)를 접근시켜 플래터 표면의 자기 배열을 변경하는 방식으로 데이터를 읽거나 쓰고 있다. 2) 플레터 중심에는 플래터를 회전시키기 위한 스핀들 모터(Spindle Motor)가 위치하고 있으며, 스핀들 모터의 회전 속도가 높을수록 보다 빠르게 데이터의 읽기와 쓰기가 가능하다. 3) 헤드는 직접 플래터와 접촉하지 않고 플래터 표면에 살짝 떠 있는 상태로 데이터를 읽거나 쓰는데, 플래터 표면과 헤드 사이의 여유 공간은 제품에 따라 마이크로미터(100만 분의 1 미터)에서 나노미터 단위(10억 분의 1미터)까지 가기도 한다. 4) HDD가 동작하는 도중에는 헤드를 이동시키는 액츄에이터 암(Actuator Arm)의 매우 섬세한 움직임이 요구된다. 그래서 HDD가 한창 동작하는 도중에 외부 충격이 가해지거나 갑자기 전원이 차단되면 헤드가 플래터의 표면을 긁어 HDD가 고장 나기도 한다. 5) 자성 물질로 데이터를 기록하는 플래터의 특성 때문에, HDD 주변에 자석이 있으면 기록된 데이터가 손상된다.

SSD의 등장

 

 

SSD 외관

- 하드디스크의 발전 속도는 이미 정점에 달해 있다고 보고 있다. 사실 플레터의 집적화는 눈부시게 발전해서, 현재 10TB의 용량을 가진 디스크가 출시되어 사용되고 있다. - 하지만 하드디스크의 속도가 다른 장치 (CPU, GPU, RAM)등에 비해 접근속도가 느려, 데이터 병목현상이 생기는 경우가 많았고, 이를 해결하기 위한 다른 기술이 필요해 졌다. - 처음 SSD가 등장 했을 때는 속도, 발열, 용량 면에서 하드디스크보다 압도적인 성능을 보여주었으나 높은 도입비용 때문에 진입장벽이 있는 편이었다. 최근 메모리의 가격하락으로 인해 일반인들에게도 꾸준히 도입이 되고 있고, IDC에서도 많은 장비들이 SSD를 OS및 데이터용으로 사용하게 되면서, 서서히 하드디스크를 대체하고 있는 상황이다.

 

1) SSD의 구조 및 칩셋의 종류

• SSD는 내장되는 메모리 칩셋의 종류에 따라 각자 다른 특성을 보이는데, 해당 종류에 대해 표로 정리하면 다음과 같다.

 

                      SLC (Single Level Cell)MLC (Multi level cell)TLC (Triple level cell)

가격	고가	중간	저렴함
속도	빠름	빠름	낮음
수명	반영구적	반영구적	용량에 비례하여 수명이 정해져 있음.
안정성	안정적	안정적	가격에 비하면 납득할 만한 수준이지만, 사용시간이 길수록 안정성이 떨어짐.
- 하드디스크와 구조적으로 큰 차이점이 있지는 않다. 하드디스크와 같이 인터페이스, 버퍼메모리가 존재하고, 하드디스크와 다르게 플래터 대신 플래쉬 메모리가 그 부분을 차지하고 있다. - 물리적으로 진동과 자성에 강하기 때문에, 데이터가 더 안정적으로 보관되는 장점이 있다. 수명 또한 하드디스크에 비해 매우 긴 것이 특징이다.
- SLC 방식 : 1개의 기억소자에 1비트만 저장하는 방식. 당연히 기억소자의 용량이 넉넉하므로 안정적이고 빠르다. 하지만 MLC 방식에 비해 가격이 2배이상 비싸다. - MLC 방식 : 1개의 기억소자에 2비트만 저장하는 방식. 일반적인 사용자들은 이 방식을 가장 선호한다. 수명 또한 긴 편. - TLC 방식 : 1개의 기억소자에 3비트, 혹은 그 이상 저장하는 방식인데, 제조 공정상 적은량의 기억소자로도 높은용량을 만들어 낼 수 있기 때문에, 가장 선호하는 방식이다. 문제는 기억소자 내에 3비트 이상 우겨넣으면, 처음에는 문제가 없다가, 사용량이 높아지면 속도저하, 데이터 손상등의 문제가 발생할 여지가 있는 메모리칩이다. 하지만 용량 대비 단가면에서 경쟁력이 있어, 크게 중요한 데이터를 저장하거나 일반 사용자에게는 메리트가 있는 방식이라고 볼 수 있다. -TLC 칩셋은 특히 고용량을 적재할 수록 수명이 길어지는 특성을 보이는데, 이는 메모리 셀의 구조와 밀접하게 연관이 있다. 보통 1TB 기준 약 700배 이상 읽기 쓰기를 거쳐도 이상이 없다고 하며 최근 제품들은 워런티를 대부분 5년으로 잡고 사용을 하고 있다.

 

PCI-E 방식 메모리 저장장치 (퓨전-io)

 

1) 현존하는 보조저장매체 중 매우 고가 이며 가장 빠른(직렬) 보조기억장치이다.

- 이 저장매체는 Sata나 Sas가 아닌 PCI-E 단자에 직접 연결하여 사용하기 때문에 굉장히 빠르며, 일반인이 사용하기 보다는 대기업 엔터프라이즈 용도로만 해당 파트를 장착해서 사용하고 있다.

퓨전아이오	매우 고가	매우 빠름 (1.5gb/s~2gb/s)	길다	정전기에 매우 취약 (칩이 바깥으로 노출되어 있기 때문에, 정전기에 특히 주의 해야 함) 최근 NVME 칩셋이 달린 PCI 카드가 출시되면서, 사용빈도가 많이 떨어짐.

 

NVME

 

1) nvme란

- NVM은 Non-Volatile Memory 의 약자로 NVMe 로 불리기도 하는 새로운 PCI 익스프레스 인터페이스

  간단하게 고속의 PCI 익스프레스 인터페이스로 차세대 저장장치인 SSD를 연결하는 인터페이스라고 볼수 있습니다.

 

 

                                                       가 격                                                속 도                                                  수 명

nvme	매우 고가	매우 빠름	길 다
NVME는 현재 여러가지 타입으로 출시되어 고성능을 요구하는 사양에 맞춰 다양한 인터페이스로 장착이 가능하다. 현재 카카오 센터에서는 디스크 타입의 NVME를 주로 장착하여 운영하고 있으며, 각 서버당 최다 2개까지 NVME컨트롤러를 이용하여 장착하여 고성능 서버로 운영하고 있다. PCI 타입의 NVME는 기존 퓨전아이오의 포지션을 가져가고 있다. 특히 컨트롤러가 필요없이 바로 장착하여 운용이 가능하다 PCI 타입을 설치할때는 각 서버의 가이드 길이가 맞는지 PCI 슬롯에 여유는 있는지 꼭 확인을 해야되며, 보통 1G를 이용하는 서버에는 큰 무리 없이 설치가 가능하나, 10G 카드를 장착한 서버는 PCI형 NVME를 증설할떄는 여유 슬롯과 공간을 확인해야 된다.

 주요 하드디스크 모델

제조회사HP (OEM)주요 장착 서버 모델Gen8, Gen9 시리즈

제품모델명	EG030XXXXX, P/N 653955	디스크 용량	300GB , 500GB, 600GB, 900GB, 1TB
인터페이스	SAS , SATA	디스크 크기	2.5"
버퍼용량	64mb /6G, 12G(일부)	디스크 회전수	SAS 10k, 15k, SATA 7.2k
HP디스크는 제조사와 관계없이 오로지 파트넘버를 기준으로 디스크를 구분하기 때문에 파트넘버를 숙지하고 있어야 합니다. 일부 15K 고rpm 디스크가 투입되는 경우가 있으나 대부분 10K 디스크를 사용하고 있습니다. 장애가 발생할 경우 전면부에 불이 점등되며, 싱글로 운영할 경우 전면부 붉은색으로 표시되는 기능이 있습니다 구형 G7 서버도 호환 가능하지만 , G7 디스크를 G8~G9에 장착하는것은 추천하지 않습니다. (성능저하)

 

제조회사	HP (OEM)	주요 장착 서버 모델	Gen8, Gen9 시리즈
제품모델명	EF030XXXXX, P/N 653955	디스크 용량	300GB , 600GB, 2TB, 4TB
인터페이스	SAS, SATA	디스크 크기	3.5"
버퍼용량	64mb /6G	디스크 회전수	SAS 15k, SATA 7.2k
일부 3.5인치를 사용하는 DL360 Gen9 (2TB, 4TB)에 투입되어 사용되고 있습니다. 대부분 600GB를 사용하고 있으며, 투입된 서버는 DL380e Gen8 입니다.

 

HDD 제조사의 기본적인 특성

 

제조사                                                                                                                        설 명

Seagate	2011년에 삼성의 하드디스크 사업부를 인수 함 시스템 영향을 덜 받는 특징을 가지고 있고 호환성이 좋은편이지만 서버 하드디스크 테스트에서 상당히 낮은 평가를 받고 있습니다.	대부분 많이 사용하는 디스크 이며, 범용적으로 사용됨 디스크 자체의 호환성이 좋아 대부분 밴더사에서 사용을 하고 있습니다 장애율이 비교적 높은편에 속합니다.
W D	회사 이름은 웨스턴 디지털, 이하 웬디라과 줄여서 부릅니다 히타치 (HGST)를 2011년 3월 9일부로 인수했다. 이때 히타치의 3.5인치 하드디스크 공장을 도시바에 매각. 서버 하드디스크 테스트에서도 좋은 평가를 받고 있습니다.	3년이 지나면 장애빈도가 높게 나타납니다.
HGST	IBM의 하드디스크 사업부를 히타치가 인수하면서 Disk사업의 진출. 그러나 W.D에게 인수되었으나 독자적인 히타치 하드디스크 나오고 있습니다. 가격도 저렴한 편이며 서버 하드디스크 수명 테스트에서도 상위 평가를 받고 있습니다.	비교적 안정적 이라고는 하지만 6테라 헬륨 모델의 경우 장애 빈도가 꽤 있는 편으로서 재고관리에 신경 써야 되는 편입니다
Toshiba	1.8인치와 2.5인치에 강하며, 후지쯔의 하드디스크 사업부를 인수하고 나서는 기업용 3.5인치 SAS/SATA 하드디스크도 제조하고 있습니다.	하둡서버에 들어가는 6테라 도시바 디스크가 대부분으로서 역시 장애 빈도가 높은 편입니다. 저용량 디스크는 장애 빈도가 낮습니다.