Western Digital SATA 드라이브 라인업 이해하기 (2014)

Western Digital의 SATA 드라이브 라인업을 분류하는 데는 여러 가지 이유가 있습니다. 첫째, WD는 현재 스피닝 하드 드라이브 시장의 선두주자이기 때문에 이 분류가 가장 많은 사람들에게 유용합니다. 둘째, 일화적 증거에 따르면 “컬러 코드” 라인은 진단이 가장 중요한 소기업 시장에서 압도적으로 선택받는 드라이브 제품군입니다. 또한 SATA 드라이브는 기능과 요소의 차이가 가장 크기 때문에 이를 잘 이해하는 것이 훨씬 더 중요합니다. 기술적으로는 SAS(SCSI)와 SATA(ATA) 드라이브 혹은 파이버 채널(FC) 드라이브의 차이가 통신 프로토콜뿐이지만, 실제로 SAS와 FC 드라이브는 특정 고신뢰성 구성으로만 제조되며 SATA 드라이브와 같은 정도의 면밀한 검토나 극단적인 위험을 수반하지 않습니다. SATA 드라이브 제품을 이해하는 것이 실용적이고 현실적인 스토리지 요구사항에 더 중요합니다.

WD는 대부분의 SATA 드라이브 제품에 컬러 코드를 추가하여 라인업 이해를 쉽게 만들었습니다. “소비자용” 드라이브로 간주되는 제품들에는 컬러 코드가, 엔터프라이즈 SATA 드라이브에는 “E” 명칭이, 그리고 SATA 컨트롤러로 일반 SAS 성능과 경쟁하는 고성능 Velociraptor 드라이브가 별도로 있습니다. 전체적으로 드라이브 요소의 전 범위를 다루는 7개의 SATA 드라이브 제품군이 있습니다. 이 분석은 이해하기 쉬운 WD 라인업에 적용되지만, 여기서의 요소들을 다른 드라이브 제조사의 제품과 비교함으로써 그 드라이브들의 사용 사례도 파악할 수 있습니다.

SATA 드라이브를 고려할 때, (물론 가격을 제외하고) 가장 중요하게 고려해야 할 세 가지 핵심 요소가 있습니다.

URE 비율: URE(복구 불가능한 읽기 오류)는 전기기계식 디스크 저장 매체에서 어느 정도 규칙적으로 발생하는 이벤트로, 단일 섹터를 읽어올 수 없는 상황입니다. 단독 드라이브에서는 이런 일이 가끔 발생하지만 일반적으로 단일 파일에만 영향을 미치며, 사용자는 보통 이를 파일 손실(종종 알아차리지 못하는 경우도 있음)이나 파일 시스템 손상으로 경험합니다. 정상적인 RAID 어레이(RAID 0 제외)에서는 RAID 시스템이 미러링 및/또는 패리티를 제공하여 이 섹터 오류를 커버하고 데이터를 보호합니다. RAID 어레이가 저하된 상태일 때는 URE가 다시 잠재적 위험이 됩니다. 최악의 경우, 저하된 패리티 어레이에서의 URE는 어레이 전체의 손실(모든 데이터 손실)을 초래할 수 있습니다. 따라서 URE와 그 영향을 고려하는 것은 드라이브 구매 시 매우 중요하며, 다양한 종류의 드라이브 간 비용 차이의 주요 요인입니다. URE는 최저 10^14에서 최고 10^16까지 다양합니다. 숫자가 너무 크기 때문에 항상 과학적 표기법으로 씁니다. 여기서 URE 비율, 영향 및 완화 전략에 대한 심층 설명을 하지는 않겠지만, 특히 대용량이면서 신뢰성이 낮은 SATA 드라이브 공간에서의 드라이브 구매 의사결정에는 URE 이해가 필수적입니다.

스핀들 속도: 대부분의 사용자에게 가장 큰 요소 중 하나로, 스핀들 속도는 IOPS 및 처리량과 직접적으로 연관됩니다. 드라이브 속도 측정은 역동적이지만 스핀들 속도는 동일한 부하 조건에서 그 외 모든 것이 동일한 두 드라이브를 비교하는 가장 좋은 전반적인 방법입니다. 예를 들어, 15,000 RPM 드라이브는 7,200 RPM 드라이브에 비해 거의 정확히 두 배의 IOPS와 처리량을 제공합니다. SATA 드라이브는 일반적으로 5,400 RPM과 7,200 RPM으로 제공되며, 드문 경우 10,000 RPM의 고성능 드라이브도 있습니다.

오류 복구 제어(ERC): WD 용어로는 TLER(시간 제한 오류 복구)라고도 하며, ERC는 드라이브 펌웨어의 기능으로 읽기 또는 쓰기 오류에 대한 시간 제한을 구성할 수 있습니다. 이는 하드 드라이브가 RAID 어레이에서 사용될 때 오류 복구가 드라이브 수준이 아닌 어레이 수준에서 처리되어야 하는 경우 중요합니다. ERC 없이는 드라이브가 실제로 실패하지 않았음에도 불구하고 실패로 잘못 표시될 가능성이 높습니다. 이는 하드웨어 기반 패리티 RAID 어레이에서 가장 위험하며 개별 RAID 컨트롤러 파라미터에 따라 효과가 다릅니다. RAID 어레이에서 사용될 드라이브에는 중요한 기능입니다.

이러한 핵심 요소들 외에도 WD는 캐시 크기, 프로세서 수, 평균 고장 간격(MTBF) 등 많은 다른 요소들을 나열합니다. 이들은 훨씬 덜 중요합니다. 특히 MTBF와 기타 신뢰성 수치는 쉽게 왜곡되거나 잘못 해석될 수 있으며 기대하는 드라이브 신뢰성에 대한 통찰을 거의 제공하지 않습니다. 캐시 크기는 데이터 무결성을 위해 비활성화되어야 하기 때문에 RAID 어레이에서는 그다지 중요하지 않습니다. 따라서 데스크톱 사용 시나리오 이외에서는 하드 드라이브 캐시 크기가 일반적으로 관련 없는 것으로 간주됩니다. CPU 수 또한 오해를 일으킬 수 있습니다. CPU가 동일하지 않다면 단일 CPU가 듀얼 CPU보다 더 강력할 수 있으며, 두 번째 CPU의 효율성은 알 수 없습니다. 그러나 WD는 일부 드라이브의 주요 기능으로 이를 나열하며, 두 번째 CPU 추가를 통해 가장 가능성 있는 레이턴시 감소에서 측정 가능한 성능 향상이 있다고 가정합니다. 그러나 저는 이것을 사소한 요소로 계속 취급하며 주로 결정 요인보다는 관심 포인트로만 유용하다고 봅니다.
드라이브들에 대해 알아보겠습니다.

모든 컬러 코드 드라이브(Blue, Green, Red, Black)는 공통적으로 하나의 특성을 공유합니다. 바로 “소비자용” URE 등급인 10^14입니다. 소비자용은 여기서 좋지 않은 설명이지만 더 나은 표현은 “데스크톱 클래스” 또는 비패리티 RAID 사용에 적합하다는 것입니다. 10^14 URE 드라이브의 유일한 진정한 나쁜 용도는 패리티 RAID 어레이이며, 거기서도 제대로 이해하면 자리를 찾을 수 있습니다.

Blue: WD Blue 드라이브는 SATA 라인업의 기본 모델입니다. “기본” 7,200 RPM으로 회전하며 ERC/TLER이 없고 단일 프로세서를 갖습니다. 드라이브 캐시는 특정 모델에 따라 16MB, 32MB, 64MB로 다양합니다. Blue 드라이브는 전통적인 데스크톱 사용을 목표로 합니다. 중간 속도 특성을 가진 단독 드라이브로, 서버 또는 RAID 사용에는 적합하지 않습니다. Blue 드라이브는 시중에서 판매되는 데스크톱에서 흔히 발견됩니다. Blue 드라이브는 인기가 많이 줄었고 대용량 크기로는 종종 제공되지 않습니다. Black과 Green 드라이브가 특히 대용량 시나리오에서 Blue 드라이브의 사용을 대부분 대체했습니다.

Black: WD Black 드라이브는 Blue 드라이브의 소폭 업그레이드로, 프로세서를 하나에서 둘로 업그레이드하여 성능을 약간 향상시키지만 비용 효율성은 다소 낮습니다. Blue 드라이브와 마찬가지로 ERC/TLER이 없으며 7,200 RPM으로 회전합니다. 모든 Black 드라이브는 64MB 캐시를 갖습니다. Blue 드라이브와 마찬가지로 Black 드라이브는 드라이브가 독립 실행형인 전통적인 데스크톱 응용 프로그램에 가장 적합합니다.

Green: WD Green 드라이브는 이름이 암시하듯 저전력 소비 응용 프로그램을 위해 설계되었습니다. Blue 드라이브와 가장 유사하지만 더 느린 5,400 RPM으로 회전하여 전력 소비가 적고 열 발생이 적습니다. Green 드라이브는 Blue 및 Black과 마찬가지로 평균 데스크톱보다 드라이브 성능이 덜 필요한 데스크톱의 독립 실행형 사용을 위해 주로 설계되었습니다. Green 드라이브는 낮은 구매 및 운영 비용으로 매우 인기 있음이 입증되었습니다. 또한 느린 스핀들의 낮은 마모로 인해 더 빠른 스핀들 대응 제품보다 더 신뢰할 수 있다고 가정되지만, 이에 대한 연구는 알고 있지 못합니다.

Red: WD Red 드라이브는 ERC/TLER을 제공하고 소형 “가정용” 서버 RAID 어레이 및 스토리지 장치(NAS, SAN 등)에서 사용하도록 설계되었다는 점에서 “컬러 코드” WD 드라이브 라인업에서 독특합니다. 내부적으로 WD Red 드라이브는 WD Green 드라이브와 동일하며, 5,400 RPM 스핀들 속도를 포함한 모든 사양이 동일하지만 펌웨어에서 TLER이 활성화되어 있습니다. 물리적으로 동일한 드라이브입니다. WD는 공식적으로 Red 드라이브를 소비자 응용 프로그램에만 권장하지만, Red 드라이브는 낮은 전력 소비와 TLER 덕분에 대용량 RAID 어레이, 특히 아카이빙에 사용될 때 매우 인기 있음이 입증되었습니다. 10^14 URE를 가진 Red 드라이브는 패리티 RAID 어레이에서 사용하기에는 위험하지만, 미러 RAID 어레이에서는 탁월하며 대용량, 낮은 운영 비용이 중요하고 스토리지 성능이 그다지 중요하지 않은 아카이빙 및 유사한 스토리지 요구사항에서 진가를 발휘합니다.

컬러 코드 드라이브 외에도 WD에는 모두 엔터프라이즈급으로 간주되는 세 가지 SATA 드라이브 제품군이 있습니다. 이 드라이브들이 공통으로 갖는 것은 URE 비율이 “소비자용” 컬러 코드 드라이브보다 훨씬 높다는 것입니다. 모델에 따라 URE 10^15에서 10^16까지 다양합니다. 이 URE 비율의 가장 중요한 결과는 이 드라이브들이 패리티 RAID 어레이(예: RAID 6)에서 사용하기에 훨씬 더 적합하다는 것입니다.

SE: SE 드라이브는 WD의 엔트리 레벨 엔터프라이즈 SATA 드라이브로 URE 10^15 비율과 7,200 RPM 스핀들 속도를 갖습니다. 듀얼 프로세서와 64MB 캐시가 있습니다. 가장 중요한 것은 SE 드라이브에 ERC/TLER이 활성화되어 있다는 점입니다. SE 드라이브는 미러 및 패리티 RAID 어레이 모두에서 엔터프라이즈 RAID 어레이에 이상적입니다.

RE: RE 드라이브는 WD의 고급 표준 엔터프라이즈 SATA 드라이브로, 모든 사양이 SE 드라이브와 동일하지만 더 나은 URE 10^16 비율을 갖습니다. RE 드라이브는 패리티 어레이에서도 사용할 때 극도로 대용량 어레이에 완벽하여 WD의 RAID 드라이브 전략에서 스타 역할을 합니다. RE 드라이브는 SATA와 SAS 구성 모두 제공되지만 동일한 드라이브 메카닉을 사용합니다.

Velociraptor: WD의 Velociraptor는 SATA 카테고리의 다소 특이한 구성원입니다. URE 10^16과 10,000 RPM 스핀들 속도를 갖춘 Velociraptor는 SATA 드라이브로서 일반 주류 SAS 드라이브와 경쟁하는 매우 신뢰할 수 있고 매우 빠른 드라이브입니다. 놀랍게도 Velociraptor는 단일 프로세서만 있으며 더 놀랍게도 ERC/TLER이 없어 RAID 어레이 사용에는 의문이 있습니다. ERC가 없어 RAID에서의 사용은 RAID 시스템이 드라이브 타이밍과 상호작용하는 방식에 따라 구현별로 고려될 수 있습니다. 우수한 URE 등급으로 Velociraptor는 대용량 고성능 패리티 RAID 어레이에 탁월한 선택이 될 수 있지만, 어레이가 오류 타이밍을 우아하게 처리하는 경우에만 해당됩니다. 그렇지 않으면 이 정도 비용의 어레이에서 어레이가 드라이브를 실패한 것으로 표시할 위험이 허용할 수 없을 정도로 높습니다. Velociraptor 드라이브는 다른 SATA 드라이브 제품과 비교 가능한 용량으로 제공되지 않는다는 점도 주목해야 합니다. 훨씬 더 작습니다.

물론 마지막으로 비교해야 할 것은 가격입니다. 드라이브 구매 시, 특히 대용량 RAID 어레이나 다른 대량 스토리지 요구사항의 경우, 드라이브당 비용이 종종 주요 또는 결정적인 요소입니다. 보다 신뢰할 수 있는 RAID 레벨에서 더 느리고 덜 신뢰할 수 있는 드라이브 사용(예: RAID 10의 Red 드라이브 대 더 신뢰할 수 있는 드라이브) 대비 덜 신뢰할 수 있는 RAID 레벨에서 더 빠르고 신뢰할 수 있는 드라이브 사용(예: RAID 6의 RE 드라이브)은 종종 신뢰성, 성능, 용량 및 비용의 더 나은 조합을 제공합니다. 실제 드라이브 가격은 이러한 결정에 중요한 요소입니다. 이 가격들은 드라이브 사양과 달리 매일 변동하여 계획 결정을 다른 방향으로 흔들 수 있지만, 전반적으로 서로 비교하면 상대적으로 안정적인 경향이 있습니다.

이 기사 작성 당시인 2013년 말, WD의 3TB 드라이브 가격을 빠르게 조사하면 다음과 같은 대략적인 분류가 나옵니다:

Green $120
Red $135
Black $155
SE $204
RE $265

보시다시피 가격 인상은 주로 소비자 또는 데스크톱 클래스 드라이브와 더 나은 URE 비율을 가진 엔터프라이즈 드라이브 사이에서 발생하며, ERC/TLER을 모두 갖춘 Red와 RE 드라이브는 거의 정확히 2:1의 가격 비율을 나타냅니다. 이는 같은 용량의 경우 RAID 6에서 소수의 RE 드라이브보다 RAID 10에서 더 많은 Red 드라이브를 선택하는 것이 유리하다는 것을 의미합니다. 따라서 현재 실제 가격과 함께 여러 요소를 비교하는 것이 많은 구매 결정에 있어 중요합니다.

새로 출시되는 드라이브들은 위에서 언급한 이유로 온보드 드라이브 캐시를 줄이기 시작하고 있습니다. RAID 사용을 위해 설계된 드라이브는 데이터 무결성을 위해 비활성화되어야 하기 때문에 온보드 캐시를 가질 목적이 거의 없습니다.

오늘날 드라이브 제조사들은 다양한 요구사항에 맞는 광범위한 전통적인 스핀들 기반 드라이브 옵션을 제공하고 있습니다. 이를 이해하면 더 나은 신뢰성과 더 비용 효율적인 구매가 가능하고 전통적인 드라이브 기술의 유용성을 앞으로의 몇 년간 연장할 수 있습니다.