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오버프로비저닝(OP)을 통해 성능 및 내구성 유지

SSD가 무효 페이지로 전체 용량이 채워지는 상황을 피하기 위해, 오버프로비저닝은 임시 작업 공간으로써 SSD 컨트롤러 가비지 컬렉션 기능으로 사용되어 예정된 유효 페이지 병합을 관리하고 무효 페이지로 채워진 블록을 되찾습니다.

그 뒤 되찾은 페이지/블록은 SSD 컨트롤러의 쓰기 작업을 조정하고 최대 수용치의 경우 수행력을 극대화하기 위해 오버프로비저닝된 용량에 추가되어 무효 페이지로 채워진 일부 전체 블록으로 모든 유효 페이지를 다시 읽고, 지우며, 수정하며 작성하면서 생기는 성능이 실제로 작동을 느려지게 할 수 있습니다.

가비지 컬렉션은 운영 체제를 개별적으로 운영하고 낮은 활동 기간 중, 정기적으로 또는 가비지 컬렉션 일정 수립을 위해 개별 ATA 데이터 세트 관리 TRIM 명령을 발행함으로써 자동으로 촉발됩니다.

오버프로비저닝된 용량을 통한 항시 이용 가능한 빈 블록 수는 SSD 컨트롤러가 지능적으로 피크 트래픽 부하 중 SSD의 전체적인 성능에 영향을 미치지 않으면서도 모든 NAND 플래시 메모리 셀 전반에 걸쳐 쓰기 운영을 지능적으로 배분하면서 NAND 플래시에서 효과적인 웨어 레벨링을 유지하도록 돕습니다.

또한, ATA 데이터 세트 관리 TRIM 명령은 모든 무효 페이지와 미사용 사용자 용량을 되찾으면서 SSD 사용 가능한 공간에 추가할 수 있습니다.

OP 효과를 이해하기 위해 Kingston enterprise SSD, DC400 SSD를 그림과 함께 설명하도록 하겠습니다. 이러한 SSD는 최대 1.8TB까지 수용하며 오버 프로비저닝을 조정하기 위해 사용자가 Kingston SSD Manager 도구를 사용할 수 있도록 합니다. OP 크기를 조정하여 7% OP 또는 그 이상의 OP 수준을 활용한 성능과 내구성 효과를 기대해볼 수 있습니다.

포맷 드라이브 용량 오버프로비저닝(OP) 크기 순차 읽기/쓰기 대역폭(MB/s) 안정 상태의 임의 4k 읽기/쓰기 IOPS TBW
(JEDEC Enterprise [1])
DWPD[2]
400GB 28% OP 555 / 535 85K / 35K 422TB 0.57
480GB 7% OP 555 / 535 85K / 11K 257TB 0.30
800GB 28% OP 555 / 530 78K / 32K 860TB 0.58
960GB 7% OP 555 / 520 78K / 11K 564TB 0.32
1600GB 28% OP 555 / 510 78K / 32K 1678TB 0.57
1800GB 14% OP
(대량 읽기)*
555 / 500 67K / 18K 1432TB 0.43

그림 3. 용량 및 응용 프로그램 클래스에 기반한 오버프로비저닝

그림 3, 각기 다른 OP 수준을 갖춘 DC400(400/480GB, 800/960GB, 1600/1800GB)의 다양한 페어링 용량을 비교합니다.

각 페어링 용량을 비교할 경우, 다음을 예상해볼 수 있습니다.

  • 각 페어링에서 더 높은 용량의 드라이브(더 낮은 수준의 OP)는 동일한 전송 속도(대역폭)를 유지할 수 있지만 초당 랜덤 쓰기 IO(IOPS)는 상당히 감소했습니다. 이는 더 낮은 수준의 OP를 갖춘 드라이브의 경우 읽기 중심 응용 프로그램에서 우수하게 수행되지만 28% OP를 갖춘 드라이브 대비 쓰기 중심 응용 프로그램에서는 속도가 더 느릴 수 있다는 것을 의미합니다.
  • 더 낮은 수준의 오버 프로비저닝 또한, 각 드라이브에서 테라바이트로 구성된 TBW(Total Bytes Written)가 더 낮다는 점을 의미합니다. OP 비율이 높을수록 SSD는 더 오래 지속 가능합니다. 960GB DC400이 데이터 쓰기에서 최대 564TB까지 수용할 수 있는 반면, 800GB DC400은 860TBW까지 달성할 수 있습니다. TBW(Total Bytes Written)는 JEDEC 워크로드를 참고 [1] 로 활용한 Kingston에서 도출한 수치입니다.
  • TBW 수치를 전체 보증 기간에 걸친 DWPD(Drive Writes Per Day)라고 해석한다면, 28% OP를 갖춘 드라이브가 일일 쓰기 양의 두 배에 도달하게 될 것임을 예상할 수 있습니다. 쓰기 중심 응용 프로그램에서 28% OP를 사용하도록 권장하는 이유가 바로 이 때문입니다.

참조

  1. JESD219: Solid-State Drive (SSD) Endurance Workloads, JEDEC Committee (http://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd219a). 이러한 고객 워크로드 및 엔터프라이즈 워크로드는 SSD와 SSD 지원 등급 TBW를 평가하기 위한 업계 표준을 나타냅니다. 귀하의 워크로드가 응용 프로그램 고유의 WAF로 인해 다양해질 수 있으며 워크로드 전반에 걸쳐 등급 TBW 사양을 초과하거나 미만일 수 있다는 점에 유의하십시오.

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