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더 빠른 스토리지를 만드는 SSD 이상의 SSD, 인텔 옵테인 메모리 기술

기사입력 : 2018년 08월 24일 10시 12분
ACROFAN=권용만 | yongman.kwon@acrofan.com | SNS
빠르게 바뀌어 가는 PC 생태계에서 변화에 가장 오랜 시간이 걸리고, 사용자 경험 향상에 발목을 잡던 구성 요소로는 전통적인 하드 디스크를 중심으로 하는 스토리지 부분이 꼽혀 왔다. 그리고 이 스토리지 영역에서 최근 몇 년간 일어난 가장 중요한 변화는 플래시 메모리 기술의 발전으로 높은 성능의 SSD가 이제 어느 정도 보편적으로 사용될 수 있게 되었다는 점이 될 것이다. 이제 최신 노트북들의 저장장치는 SSD만으로 구성되는 것이 보통이며, 데스크톱 PC 역시도 주로 사용하는 ‘메인 드라이브’는 SSD를 사용하는 것이 일반화되어 가고 있다.

하지만, 아직도 SSD는 전통적인 하드 디스크를 완전히 대체하지 못하고 있는데, 가장 큰 이유는 아직도 어느 정도 남아 있는 용량 대비 가격의 차이다. 디지털 기술이 발전하면서 사용자들이 가지고 있고, 저장하고 있는 데이터의 양 또한 꾸준히 늘어나고 있는데, 이런 데이터들의 저장에 필요한 TB급 용량을 생각하면, 여전히 SSD의 가격은 하드 드라이브 대비 상당한 격차가 있다. 이에 SSD가 처음 등장하던 시절부터 전통적인 하드 드라이브와 SSD 간의 성능 차이를 비용 효율적으로 줄이기 위한 방법으로, ‘데이터 캐싱’이나 ‘스토리지 계층화’ 등의 기술이 논의되어 왔다.

인텔의 ‘옵테인 메모리’ 또한 처음 등장할 때는 아직 전 세계 PC의 80% 가량이 사용하고 있는 하드 디스크에서의 체감 성능과 사용자 경험 향상을 목표로 했으며, 3D XPoint 메모리 기술을 바탕으로 빠른 접근 시간을 통한 높은 반응성에서 장점을 제공했다. 그리고 8세대 코어 프로세서와 기반 플랫폼이 등장하면서, 옵테인 메모리 기술 또한 더 다양한 방법으로 사용할 수 있도록 발전했다. 이에, 스토리지에서 언제나 아쉬운 비용과 성능, 편의성 측면의 절충에 있어, 옵테인 메모리의 가치 또한 이전과는 사뭇 다른 모습이 되었다.

 
▲ 성능과 용량, 비용의 조화를 갖춘 스토리지를 위한 ‘옵테인 메모리’

인텔에서 ‘옵테인’은 인텔과 마이크론이 함께 개발한 ‘3D XPoint’ 메모리 미디어를 사용한 제품의 브랜드로, PC에서의 ‘옵테인 메모리’는 이 ‘3D XPoint’ 메모리 미디어를 기반으로 하는 모듈을 통해, 기존에 아쉬운 성능을 가지고 있던 대용량 하드 드라이브에서 자주 사용되는 데이터를 캐싱함으로써 성능을 향상시킨다. 이 옵테인 메모리 기술은 엄밀히 말하면 단순한 복제 형태의 ‘캐싱’ 보다는, 데이터의 중복이 없이 복수의 드라이브 사이에서 가장 성능에 유리한 위치에 저장하는 ‘스토리지 계층화’ 쪽에 해당되는 기술로 소개되고 있다.

PC를 위한 옵테인 메모리 모듈은 M.2 2280 폼팩터를 사용하며 PCIe 3.0 x2로 PC와 연결되고 NVMe 인터페이스로 동작한다. 1세대 옵테인 메모리 모듈의 경우 16GB와 32GB 모델이 선보이고 있으며, 16GB 모델은 최대 900MB/s 수준의 순차 읽기 성능, 145MB/s 정도의 순차 쓰기 성능, 최대 190,000 IOPS의 무작위 읽기 성능, 최대 35,000 IOPS의 무작위 쓰기 성능을 갖추고 있다. 사용자의 조작 없이 자동적으로 지속적인 데이터의 교환이 이루어지는 기술인 만큼 내구성 측면도 중요한데, 16GB 모델에서도 쓰기 수명은 182.5TB에 달하며, 5년의 보증 기간이 제공되고 있다.

PC에서 옵테인 메모리를 사용하는 경우 얻을 수 있는 가장 큰 장점은 ‘읽기 성능의 개선’일 것이다. 특히 작은 파일들이 흩어져 있는 상황에서, 이 작은 파일들이 옵테인 메모리로 캐싱되는 경우에는 큰 폭의 성능 향상을 기대할 수 있다. 가장 대표적인 경우가 ‘윈도우 시스템’ 환경인데, 덕분에 SATA 기반의 하드 디스크와 옵테인 메모리를 함께 구성하면 윈도우 부팅 시간이나 애플리케이션의 반응 시간 등이 크게 개선되고, SATA 기반의 SSD에서도 더 높은 순차 읽기 성능과 뛰어난 무작위 읽기 성능을 바탕으로 어느 정도의 반응성 개선을 기대할 수 있다.

 
▲ 옵테인 메모리 기술은 인텔 코어 프로세서 기반 플랫폼의 특징 중 하나로 꼽힌다

PC에서 옵테인 메모리 기술을 사용하기 위해서는 7세대 이후의 코어 프로세서, B250 이상의 메인보드 칩셋과 M.2 소켓을 갖춘 메인보드가 요구되고, 인텔 RST(Rapid Storage Technology) 15.5 이상의 RAID ROM과 운영체제 드라이버가 필요하다. 물론 이들 조건은 7세대 코어 프로세서 기반에서는 바이오스 업데이트와 드라이버 업데이트 등으로 모두 충족된 상태고, 8세대 코어 프로세서 기반에서는 출시 당시부터 모두 갖추어져 있는 상태다. 모든 준비가 완료되었다면, 바이오스의 SATA 컨트롤러 모드 설정을 하고, 윈도우에서 옵테인 메모리 기술을 활성화하면 된다.

한편, 8세대 코어 프로세서와 플랫폼이 등장하면서 옵테인 메모리 기술 또한 업데이트가 있었다. 8세대 코어 프로세서를 지원하는 300시리즈 메인보드 칩셋과 함께 등장한 RST 16 대 드라이버에서는 이전 RST 15 버전 대에 비해 옵테인 메모리 기술의 구성 유연성이 높아진 것이다. 대표적인 변화는, RST 15 기반의 옵테인 메모리 기술은 시스템 드라이브와의 조합만이 허용되었지만, 지금은 다른 드라이브들과도 구성이 가능하다. 덕분에 고성능 SSD를 시스템 드라이브로 사용하고 고용량의 하드 드라이브를 저장용으로 사용하는 경우, 저장용 하드 드라이브를 옵테인 메모리 기술로 가속하는 구성이 가능하다.

이런 새로운 기능들은 8세대 코어 프로세서 기반 플랫폼과 300시리즈 메인보드의 조합 뿐 아니라, 기존의 7세대 코어 프로세서나 HEDT 프로세서와 200시리즈 메인보드와의 조합에서도 사용할 수 있다. 테스트 환경이었던 코어 i9-7900X와 X299 칩셋 기반 메인보드에서도, RST ROM의 업데이트가 없더라도 RST 패키지만 16 버전 이상으로 업데이트하면 이들 기능이 모두 활성화되고, 구성과 사용을 통해 성능 향상이 이루어짐을 확인할 수 있었다. 이에 일부 메인보드 제조사들은 RST 16 버전대를 드라이버 업데이트로 제공하기도 하는데, 그렇지 않더라도 인텔의 레퍼런스 패키지를 사용해 기능을 활성화할 수도 있다.

 
▲ IOMeter (128K Sequential) 테스트 결과, 단위 MB/s, 높을수록 좋다

 
▲ IOMeter (4K Random) 테스트 결과, 단위 IOPS, 높을수록 좋다

옵테인 메모리 16GB의 순수 스토리지로서의 성능은 읽기와 반응성 위주의 성격이 분명히 나타난다. 순차 읽기 성능의 경우 최대 950MB/s 정도이고, 무작위 읽기 성능은 19만 IOPS 이상의 성능을 확인할 수 있을 정도다. 여기서, 순차 읽기 성능의 경우 하드 디스크는 물론이고, 최대 600MB/s 수준의 SATA3 연결을 사용하는 SSD들보다도 한 수 위의 성능을 보여 준다. 이와 함께 비교적 낮은 부하 수준에서부터 최대 성능에 근접하는 성능이 나오는 데서, PC 사용에서의 ‘반응성’ 측면에서는 일반적인 SATA 기반 SSD들과 함께 사용해도 성능 향상을 기대할 수 있을 정도다.

쓰기 성능 측면에서는 어느 정도 제약이 있다. 플래시 메모리 모듈을 한 개만 사용하는 16GB의 경우, 순차 쓰기 성능은 150MB/s 정도, 4K 무작위 쓰기 성능은 3만 IOPS를 조금 웃도는 정도의 성능을 보이고 있다. 이 정도면 쓰기 성능에서는 현재의 SATA 기반 최신 SSD들과 비교해 큰 우위를 보이기 어렵고, 하드 디스크와 비교해도 순차 쓰기 성능에서 명확한 우위를 가져간다고 보기는 어려울 정도다. 하지만, 이 옵테인 메모리의 쓰기 성능은 일반적인 사용 구성에서는 단지 백그라운드에서 가속할 데이터를 올리는 데만 사용되는 만큼, 큰 의미를 둘 필요는 없다.

옵테인 메모리 기술은 주로 하드 디스크의 약점으로 꼽히는 부분이자, 옵테인 메모리가 강점을 보일 수 있는, 자주 사용되는 작은 파일들의 읽기 작업을 최적화하는 부분에 주로 적용된다. 이에 옵테인 메모리의 쓰기 성능은 사용자가 실제로 체감하기 어려운 부분이기도 하다. 그리고 옵테인 메모리가 제공하는 높은 읽기 성능은, 일반적인 사용 환경에서는 하드 디스크 기반의 환경 뿐 아니라 SATA SSD를 사용하는 환경에서도 어느 정도의 효과를 기대할 수 있으며, 기능 업데이트를 통해 구성 가능한 방법이 많아진 지금에는, 처음 소개될 때의 ‘하드 디스크의 느린 성능 보완’이라는 본연의 역할을 더 쉽게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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