4. 캐시 효과 빠진 SSD 실제 쓰기 성능은?
SSD에 들어가는 낸드 플래시 메모리는 쓰기 수명이 있기 때문에 대부분의 SSD는 낸드 수명을 절약하기 위한 캐시(Cache) 기술을 갖고
있다. HDD보다 많은 용량의 캐시 메모리(DRAM)를 탑재하거나 전체 낸드 플래시 용량 중 일부 영역을 SLC 구조로 만들어 자주 쓰고
지우는 작업에 활용한다. D램이 없는 SSD는 시스템 메모리 중 일부를 캐시용으로 쓰기도 한다.
하지만 전체 SSD 용량에 비해 캐시 영역으로 커버할 수 있는 용량에 한계가 있다보니 장시간 연속 쓰기 작업을 하면 일정 구간을 지나 쓰기
속도가 급격이 낮아지게 된다. 이런 현상은 500GB 이하 SSD에서 많이 볼 수 있는데 보드나라에서 예전에 테스트했던 3D TLC
NVMe M.2 SSD 삼성 970 EVO와 WD Black (2018) 500GB 모델에서도 발생했다.
HD Tune 5.60 파일 벤치마크에서 100GB 용량을 랜덤으로 읽기/쓰기를 진행한 결과 3D MLC 낸드를 사용한 삼성 970 PRO
512GB는 예전에 3D TLC를 썼던 삼성 970 EVO 500GB와 달리 캐시 영역을 지나면서 성능이 급격히 하락하는 현상 없이 테스트
끝까지 일정한 쓰기 성능을 유지했다.
3D TLC 낸드를 쓴 WD Black (2018) 1TB 모델은 캐시 영역을 넘어가면 쓰기 성능이 1,400MB/s대로 내려갔지만,
예전에 살펴본 500GB 모델보다 캐시 성능이 유지되는 구간 및 이후 쓰기 성능 역시 2배 정도 높았다. 3D TLC 낸드라고 해도 용량이 크면
SSD 수명과 성능 향상에 큰 도움이 된다.
같은 3D TLC 낸드를 사용한 HP SSD EX920 1TB는 극적인 캐시 버프는 없었지만 WD Black 1TB 실제 쓰기보다 약간
높은 쓰기 속도를 일정하게 유지했는데, 테스트 구간 끝부분에서 성능이 떨어지기 시작한 것을 볼 수 있다.
3D QLC 낸드를 사용한 Crucial P1 1TB는 QLC SSD여서 캐시 영역 제한이나 쓰기 성능 하락이 클 거라는 예상과 달리 파일
벤치마크에서 읽기와 쓰기 성능이 거의 비슷하게, 오히려 쓰기 성능이 좀더 높게 측정됐다.
씨게이트 바라쿠다 SSD 1TB는 SATA 6Gbps 대역폭 한계로 읽기/쓰기 성능은 500MB/s대를 기록했지만 SATA HDD보다는
2배 이상 빠르다.
보다 정확한 쓰기 성능 하락 구간을 파악하기 위해 나래온 더티 테스트 6.0.4로 전체 SSD 용량의 90%까지 쓰기 테스트를 실시했다. 3D MLC
낸드가 들어간 삼성 970 PRO 500GB는 TLC낸드를 쓴 970 EVO 500GB 때와 달리 캐시 성능 하락 구간 없이 전체 영역에서
일정한 비슷한 그래프로 표시된다.
고성능 3D TLC NVMe M.2 SSD에 해당하는 WD Black (2018) 1TB는 HD Tune 파일 벤치마크 때 기본 캐시 적용
구간이 12~13GB 정도였던게 확인되었으니, 전체 테스트 구간에 비해 캐시 효과가 적용되는 부분이 매우 짧게 느껴진다. 그래도 큰 성능 변화
없이 일정 구간의 쓰기 성능을 보여준다.
앞서 HD Tune 파일 벤치마크 100GB 영역 마지막에 살짝 성능 하락이 나타났던 HP SSD EX920 1TB는 나래온 더티
테스트에서 거기까지가 캐시 효과가 적용되는 구간이었음을 확인시켜준다.
Crucial P1 1TB는 사실 전체 용량 쓰기 테스트에 가장 불리한 QLC SSD인데 나래온 더티 테스트에서는 WD나 HP의 1TB
3D TLC SSD보다 캐시 효과가 유지되는 구간이 긴 것으로 측정됐다. 문제는 테스트 그래프가 위아래를 꽉 채우고 있다는 건데, 이는
쓰기 속도의 변화(편차)가 매우 크고 시간이 지연되면서 그래프 간격이 붙어있다는 것을 의미한다.
씨게이트 바라쿠다 SSD 1TB는 SATA 6Gbps 인터페이스 때문에 쓰기 속도가 500MB/s 수준을 넘지 못하고 있는
것을 확인할 수 있다.
나래온 더티 테스트에서 측정된 평균 속도 대신 디스크 쓰기 용량을 테스트 시간으로 나눈 실제 쓰기 속도를 계산해보면 SSD별 성능 차이가
확실히 벌어진다. 3D MLC 낸드를 사용한 삼성 970 PRO 512GB는 제품 스펙과 거의 차이가 없는 실제 쓰기 속도를 기록했다.
3D TLC 낸드를 쓴 WD Black (2018) 1TB 및 HP SSD EX920 1TB는 캐시 영역을 벗어나면 쓰기 속도가 하락했지만
나래온 더티 테스트에 기록된 평균 속도와 실제 속도에 차이가 크지 않았다. 이는 3D TLC 낸드 기반 SATA SSD인 씨게이트 바라쿠다
SSD 1TB도 비슷했다.
그러나 Crucial P1 1TB는 같은 용량의 3D TLC SSD와 비교해 나래온 더티 테스트에 몇 배의 시간이 걸렸다. 테스트
프로그램에서 최대 속도와 최소 속도가 계속 번갈아 가면서 측정되어 평균 속도는 SATA SSD보다 높은 것처럼 나오지만, 평균 속도 50%
미만 구간이 절반을 넘고 실제 평균 쓰기 속도를 계산하면 117.7MB/s 밖에 안 된다.
삼성 970 PRO 512GB의 경우 3D MLC 낸드를 사용했다는 것 외에 디스크 용량이 다른 SSD들의 절반이라 혹시 90% 쓰기에서
유리할 수도 있으므로 이번에는 모든 SSD에 같은 용량의 쓰기 테스트를 하고 실제 성능을 살펴보았다.
단, SSD 제품별로 SLC 캐시에 사용하는 비율이 다르고 나래온 더티 테스트는 남길 용량만 지정 가능하기 때문에 삼성 970 PRO
512GB는 전체 디스크의 50%, 나머지 1TB SSD들은 전체 디스크의 25%로 쓰기 성능을 측정했다.
쓰기 테스트 용량을 줄이면 전체 구간에서 캐시 영역 비중이 커지고 그만큼 성능이 올라갈 거라고 생각했는데, 테스트 결과를 보면 3D
MLC와 3D TLC 낸드를 사용한 SSD들은 생각만큼 큰 차이를 보이지 않았다.
물론 3D MLC 낸드가 들어간 삼성 970 PRO 512GB는 90% 쓰기 때와 마찬가지로 최소 속도를 높은 수준으로 유지해 장시간 빠른
쓰기 작업이 필요한 환경에 적합할 것으로 보인다.
전체 공간의 90% 쓰기 테스트를 했을 때 평균 속도가 117.7MB/s까지 하락했던 Crucial P1
1TB는 25% 공간(232.70GB)에서 평균 쓰기 속도가 2배 정도로 올랐고 평균 속도 50% 미만 구간도 28.4%로 줄었다. QLC
SSD는 장시간 쓰기 작업용으로는 사용하지 않는 쪽이 성능이나 수명을 유지하는데 좋을 것으로 생각된다.
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