내 SSD가 너무 일찍 마모된 것처럼 보이는 이유는 무엇인가요?

NAND 플래시 저장 장치의 출현 이후, 플래시 마모는 큰 관심을 받는 문제였습니다. 이 문제를 해결하기 위해 대부분의 SSD 제조업체는 드라이브의 예상 수명과 비교하여 SSD의 사용량을 추적하는 SMART(Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology: 자체 모니터링, 분석 및 보고 기술) 속성을 포함시켰습니다. 일반적으로 ‘잔여 수명 백분율(Percent Lifetime Remaining)’ 또는 ‘사용한 수명 백분율(Percentage Lifetime Used)’로 설명되는 속성으로 기록됩니다. 이 속성을 모니터링할 때 잔여 수명이 0%에 가까워지기 시작하면 SSD 교체에 대해 생각하는 것이 좋습니다. 하지만 이 카운터는 SSD의 사용 수명 동안 무엇을 의미하나요?  잔여 수명이 90% 또는 50%라는 것은 무엇을 의미하나요?

마모 표시기가 있는 이유를 이해하려면 SSD 마모의 원인을 아는 것이 중요합니다. 가장 기본적인 수준에서 마모는 파일 저장과 같이 데이터 쓰기로 인해 발생합니다. NAND 셀은 쓰기를 할 때마다 약간의 마모가 발생합니다. 결국, 많은 쓰기 작업을 수행한 후에는 데이터를 상당한 기간 보존할 수 있는 NAND 셀의 기능이 떨어집니다(SSD의 계획된 수명이 끝난 시점에, 사용자 데이터는 전원이 공급되지 않는 상태에서 여전히 약 1년간 보존될 수 있습니다).
이해하기에는 간단하지만 이게 다는 아닙니다. SSD 마모 및 성능은 모두 호스트 컴퓨터의 IO 활동으로 표시되는 워크로드의 특성, 컴퓨터에 저장된 ‘정적’ 데이터의 양(또는 여유 공간의 양) 및 데이터가 얼마나 오래 저장되어 있는지에 따라 달라집니다. 이러한 변수가 변함에 따라 성능이 변하고 마모 속도도 달라집니다.

여기에는 물리적인 이유가 있습니다. NAND 플래시 스토리지는 SSD 엔지니어가 페이지 및 블록이라고 부르는 것으로 구성됩니다. 대부분의 구성에서 NAND 플래시 블록에는 수백 개의 페이지가 포함될 수 있으며 하나의 페이지는 16KB의 데이터를 포함합니다. NAND 블록에 데이터가 포함되어 있으면, 현재 데이터 위에 새 데이터를 쓸 수 없습니다. 블록은 먼저 삭제 단계를 거쳐야 새 데이터를 받을 준비가 됩니다. 그러나 NAND 플래시는 한 번에 한 페이지에 쓸 수 있지만 한 번에 한 블록만 삭제할 수 있습니다. 이러한 모든 복잡성 때문에 SSD 펌웨어가 저장된 데이터의 물리적 위치를 지속적으로 관리하고 가장 효율적인 페이지 및 블록 사용을 위해 데이터를 재배열해야 합니다. 저장된 데이터의 이러한 추가적인 이동은 NAND 플래시에 물리적으로 기록된 데이터 양이 호스트 컴퓨터에서 SSD로 전달되는 데이터 양의 몇 배라는 것을 의미합니다.

엔지니어는 쓰기 증폭 계수(WAF)라는 용어를 사용하여 호스트 컴퓨터에서 SSD로 기록된 데이터 양과 비교하여 NAND 플래시에 기록된 데이터 양의 비율을 기술합니다. 완벽하고 이상적인 스토리지 시스템의 WAF는 정확히 1.0입니다. Windows 및 MacOS와 같은 데스크톱 운영 체제에 사용되는 실제 SSD에서 일반적인 WAF는 2~4 범위입니다. 이는 SSD가 호스트 컴퓨터에서만 데이터를 기록한 경우 예상보다 2~4배 더 많은 데이터를 기록하고 있음을 의미합니다.

나쁘게 들리지만, SSD 엔지니어는 SSD 및 SSD 펌웨어를 설계할 때 이 추가적인 쓰기 워크로드를 고려합니다. 이 범위의 WAF는 여전히 사용자에게 SSD에 대한 긴 서비스 시간을 제공합니다.

최고의 SSD 설계에도 불구하고 때때로 WAF가 예상 수치나 일반적인 수치보다 높은 경우가 있습니다. 다시 말하지만, 이것은 워크로드에 따라 달라집니다. 대부분 데스크톱 사용자의 경우 워크로드는 시간이 지남에 따라 크게 변합니다. 때로는 작업량이 많고 때로는 매우 적습니다. 더 높은 WAF를 유발할 수 있는 몇 가지 조건은 다음과 같습니다.

• 드라이브가 꽉 찼거나 거의 꽉 찼을 때, 새 데이터를 받을 준비가 되도록 항상 여유 공간이 있는지 확인하기 위해 백그라운드 작업이 훨씬 더 열심히 작동합니다. 드라이브가 꽉 찼을 때도 일상적인 워크로드가 높기 때문에 마모 증가가 우려되는 경우, 가능하면 사용하지 않는 공간을 남겨두면 도움이 될 수 있습니다.  또한 SSD 용량이 클수록 동일한 워크로드에서 상대적으로 마모가 적게 됩니다. 1,000GB 드라이브는 동일한 워크로드 및 작동 조건인 경우, 500GB 드라이브보다 두 배 더 오래 사용할 수 있습니다.
  
• 작은 파일을 전송하면 WAF가 높아질 수 있습니다. 이미지 파일 또는 텍스트 문서와 같이 작은 파일을 복사, 삭제 및 조작하는 빈도가 높으면 WAF가 증가할 수 있습니다. 이는 각 파일이 NAND 블록의 작은 부분에 불과하기 때문에 이러한 작은 데이터 구조는 SSD 펌웨어에 의해 집계되고 이동될 가능성이 더 높기 때문입니다. 비디오 파일과 같은 좀 더 큰 파일은 전체 블록을 채울 수 있기 때문에 이동 빈도가 줄어듭니다.
  

WAF를 제어하는 ​​대부분은 운영 체제와 파일 시스템에 숨겨져 있지만, 사용자 설정에 따라 변경될 수 있는 항목이 있습니다.

• SSD는 소규모의 무작위 워크로드보다 크고 순차적인 워크로드를 좋아합니다. 다시 말해, 자주 삭제되거나 수정되는 작은 파일이 많은 것보다 대용량 파일을 선호합니다.
  
• 사용하지 않는 공간을 남겨두면 SSD가 저장된 데이터를 효율적으로 관리하는 데 크게 도움이 될 수 있습니다. SSD를 정기적으로 90% 이상 사용하는 경우, 사용하지 않는 파일을 일부 삭제하거나 용량이 더 큰 SSD를 사용하는 것이 좋습니다.
  
• 일반적으로 대형 RAID 어레이에서 소비자 등급 SSD를 사용하는 것은 권장되지 않지만 이러한 하드웨어-RAID 구축이 필요한 경우, 전송 크기가 큰 것이 선호됩니다. 정확한 구축은 사용자의 재량에 달려 있지만, 경험상 가장 좋은 방법은 128KB의 전송 크기를 어레이에 있는 물리적 드라이브 수와 곱한 값을 사용하는 것입니다. 일반적으로 PC 내의 소규모 소프트웨어 기반 RAID 구축에서는 이러한 계산이 필요하지 않습니다.
  

Windows® 10은 SSD가 효율적으로 작동하도록 설계되었지만, 최종 사용자가 이 프로세스에 도움을 줄 수 있습니다. TRIM은 SSD의 백그라운드 작업이 효율적으로 작동하고 위에서 설명한 WAF를 최소화할 수 있는 중요한 기능입니다. Windows는 주기적으로 TRIM을 실행하지만, 일부 구축에서는 자주 실행되지 않을 수 있습니다. 사용자는 다음과 같이 Windows에서 드라이브 최적화 기능을 실행하여 TRIM이 자주 실행되도록 트리거할 수 있습니다.

먼저 내 PC 창이 열린 상태에서 SSD 드라이브를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 아래와 같이 속성을 선택합니다.

속성 창이 열린 상태에서 도구 탭을 선택한 다음 최적화를 클릭합니다.

최적화 메뉴는 아래와 같습니다.  사용자는 언제든지 최적화를 클릭하여 TRIM 기능을 실행할 수 있습니다.  또한 이 메뉴에는 예약된 최적화를 켜는 옵션이 있으며 사용자가 정한 일정에 맞춰 TRIM을 실행합니다.

마지막으로 일정 창에서 사용자는 예약 실행 확인란을 선택한 다음 선택을 클릭하여 대상 SSD를 선택할 수 있습니다.

이렇게 하면 SSD의 성능을 일관되게 유지하고 NAND 플래시의 마모를 최소화할 수 있습니다.