솔리드 스테이트 드라이브

Solid-state drive
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솔리드 스테이트 드라이브
Super Talent 2.5in SATA SSD SAM64GM25S.jpg
2.5인치 시리얼 ATA 솔리드 스테이트 드라이브
플래시 메모리 사용량
소개자:샌디스크
도입일 :1991년; 31년 전(1991년)
용량:20 MB (2.5 인치 폼 팩터)
오리지널 컨셉
기준:스토리지 테크놀로지 코퍼레이션
상정:1978년, 44년 전(연장)
용량:45 MB
2019년 기준
용량:최대 100 TB
250 GB mSATA SSD (외부 인클로저 포함)
512 GB Samsung M.2 NVMe SSD
인텔 mSATA SSD

솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는, 집적 회로 어셈블리를 사용해 데이터를 영속적으로 보존하는 솔리드 스테이트 스토리지 디바이스입니다.일반적으로 플래시 메모리를 사용하고, 컴퓨터 스토리지의 계층에서 세컨더리 스토리지로서 기능합니다.SSD에는 하드 디스크 드라이브(HDD) 및 플로피 [2]디스크에 사용되는 물리적 회전 디스크와 이동식 읽기-쓰기 헤드가 없음에도 불구하고 반도체 스토리지 장치, 솔리드 스테이트 장치 또는 솔리드 스테이트 [1]디스크로 불리기도 합니다.

SSD는 일반적으로 전기 기계식 드라이브에 비해 물리적 충격에 더 강하고, 무음 작동하며, IOPS가 높고 [3]대기 시간이 더 짧습니다.SSD는 반도체 셀에 데이터를 저장합니다.2019년 현재 셀에는 1~4비트의 데이터가 포함될 수 있습니다.SSD 스토리지 장치는 각 셀에 저장된 비트 수에 따라 특성이 달라지며, 싱글 비트 셀("싱글 레벨 셀")은 일반적으로 2비트 및 3비트 셀("멀티 레벨 셀/MLC")과 3비트 셀("트리플 레벨 셀/T") 및 쿼드 비트 셀("SLC")에 비해 가장 안정적이고 내구성이 높고, 빠르며 비용이 많이 드는 유형입니다.ng는 이러한 극단적인 속성을 필요로 하지 않고 4가지 중 기가바이트당 가격이 가장 저렴한 소비자 장치에 사용됩니다.또한 3D XPoint 메모리(Optane 브랜드로 인텔이 판매)는 셀에 전하를 저장하는 대신 셀의 전기 저항을 변경하여 데이터를 저장하며, RAM으로 만든 SSD는 정전 후 데이터 지속성이 필요하지 않은 경우 고속으로 사용할 수 있습니다.또, 통상적인 전원 공급 시에 배터리 전원을 사용하여 데이터를 보존할 수도 있습니다.e는 사용할 [4]수 없습니다.Apple의 Fusion 드라이브와 같은 하이브리드 드라이브 또는 솔리드 스테이트 하이브리드 드라이브(SSHD)는 자주 액세스하는 데이터의 성능을 [5][6][7]개선하기 위해 플래시 메모리와 회전 자기 디스크를 모두 사용하여 SSD와 HDD의 기능을 동일한 장치에 결합합니다.Bcache는 전용 일반 SSD와 HDD의 조합을 사용하여 소프트웨어에서만 이와 유사한 효과를 달성합니다.

낸드플래시 기반 SSD는 장시간 무전기로 두면 시간이 지남에 따라 서서히 충전이 누출된다.이로 인해 마모된 드라이브(30°C에서 저장 시)에서 2년(25°C에서 저장 시) 사이에 일반적으로 데이터가 손실되기 시작합니다. 새 드라이브의 경우 더 [8]오래 걸립니다.따라서 SSD는 아카이브 스토리지에 적합하지 않습니다.3D XPoint는 이 규칙의 예외일 수 있습니다.이는 장기 데이터 보유 특성을 알 수 없는 비교적 새로운 기술입니다.

SSD는 기존의 HDD 인터페이스와 폼 팩터 또는 SSD의 플래시 메모리의 특정 장점을 활용하는 새로운 인터페이스와 폼 팩터를 사용할 수 있습니다.기존 인터페이스(SATA 및 SAS)와 표준 HDD 폼 팩터를 사용하면 이러한 SSD를 컴퓨터 및 기타 디바이스에서 HDD를 대신할 수 있습니다.mSATA, M.2, U.2, NF1/M.3/NGSFF,[9][10] XFM Express(Crossover Flash Memory, 폼 팩터 XT2)[11] 및 EDSFF(이전의 Router SSD)[12][13]와 같은 새로운 폼 팩터와 PCIe를 통한 고속 인터페이스

SSD는 쓰기 횟수가 제한되고 전체 스토리지 용량에 도달하면 속도가 느려집니다.

개발 및 이력

RAM 및 이와 유사한 기술을 사용한 초기 SSD

하드 드라이브 인터페이스(예: 정의된 대로 SSD)와 호환되는 최초의 반도체 스토리지 장치는 1978년 스토리지였습니다.IBM 2305 고정 헤드 디스크 드라이브의 플러그 호환 대체품인 Tek STC 4305.처음에는 스토리지(나중에 DRAM으로 전환)에 CCD(Charge-Coupled Device)를 사용했으며, 결과적으로 IBM 제품보다 약 절반 가격(45MB [14]용량의 경우 400,000달러)이 더 빠른 것으로 보고되었습니다.보관 전Tek SSD는 HDD를 대체하는 DRAM 및 코어(DATARAM BULK Core, 1976)[15] 제품이 많이 판매되었지만 일반적으로 메모리 인터페이스가 있어 정의된 SSD가 아니었습니다.

1980년대 후반, Zitel은 UNIVAC 및 Perkin-Elmer 등의 시스템에 사용하기 위해 "RAMDisk"라는 상표명으로 DRAM 기반 SSD 제품군을 제공했습니다.

플래시 기반 SSD

SSD의 진화
파라미터 로부터 개발처: 개선.
용량. 20 MB (Sandisk, 1991년) 100TB(Enterprise Nimbus Data DC100, 2018)
([16]2020년 기준 최대 8TB 사용 가능)		 500만분의[17] 1
(400,000[17] 대 1)
시퀀셜 읽기 속도 49.3 MB/s (삼성 MCAQE32G5APP-0XA, 2007)[18] 15 GB/s (기가바이트 데모, 2019)
([19]2020년 기준 최대 6.795 GB/s 사용 가능)		 304.25[20] 대 1 (1 대 1)[21]
순차 쓰기 속도 80 MB/s (삼성 엔터프라이즈 SSD, 2008)[22][23] 15.200 GB/s (기가바이트 데모, 2019)
([19]2020년 기준 최대 4.397 GB/s 사용 가능)		 190[24] 대 1(55 대 [25]1)
IOPS 79(삼성 MCAQE32G5APP-0XA, 2007)[18] 2,500,000 (Enterprise Micron X100, 2019)
([19]2020년 기준 최대 736,270 읽기 IOPS 및 702,210 쓰기 IOPS 사용 가능)		 31,645.56[26] 대 1 (사용자: 읽기 IOPS: 9,319.87 대 [27]1, 쓰기 IOPS: 8,888.73 대 [28]1)
액세스 시간(밀리초 단위, ms) 0.5 (삼성 MCAQE32G5APP-0XA, 2007)[18] 0.045 읽기, 0.013 쓰기(최저값, WD Black SN850 1TB, 2020)[29][19] 읽기: 11 대 [30]1, 쓰기: 38[31] 대 1
가격. 기가바이트당 US$50,000 (Sandisk, 1991년)[32] 기가바이트당 US$0.10 (크루셜 MX500, 2020년 [33]7월) 555,555[34] 대 1

플래시 기반 SSD의 기반인 플래시 메모리는 1980년[35] 도시바에서 후지오 마스오카에 의해 발명되어 [36][37]1987년 도시바에 의해 상용화되었습니다.SanDisk Corporation(당시 SanDisk)의 설립자 Eli Hararari 및 Sanjay Mehrotra와 Robert D.Norman은 플래시 메모리의 가능성을 기존 하드 드라이브의 대안으로 보고 [38]1989년에 플래시 기반 SSD에 대한 특허를 출원했습니다.최초의 상용 플래시 기반 SSD는 [35]1991년에 SanDisk에 의해 출하되었습니다.PCMCIA 구성의 20MB SSD로, 약 1,000달러에 OEM을 판매했으며 IBM이 ThinkPad [39]노트북에 사용했습니다.1998년 SanDisk는 PATA 인터페이스를 [40]갖춘 2.5인치 및 3.5인치 폼팩터 SSD를 출시했습니다.

1995년,[41] STEC, Inc.는 가전제품용 플래시 메모리 사업에 뛰어들었습니다.

1995년 M-Systems는 군사 및 항공우주 산업뿐만 아니라 다른 미션 크리티컬 애플리케이션을 위한 HDD 대체품으로 플래시 기반 솔리드[42] 스테이트 드라이브를 선보였습니다.이러한 애플리케이션에는 극심한 충격, 진동 및 온도 [43]범위를 견딜 수 있는 SSD의 기능이 필요합니다.

1999년에 BiTMICRO는 18GB[44] 3.5인치 [45]SSD를 포함한 플래시 기반 SSD에 대해 여러 가지 발표와 발표를 했습니다.2007년 Fusion-io는 단일 카드로 최대 320GB의 [46]IOPS(입력/출력 작업/초) 성능을 제공하는 PCIe 기반 솔리드 스테이트 드라이브를 발표했습니다.

Cebit 2009에서 OCZ Technology는 PCI Express ×8 인터페이스를 사용하여 1TB[47] 플래시 SSD를 시연했습니다.최대 쓰기 속도 0.654GB/s, 최대 읽기 속도 0.712GB/[48]s를 달성했습니다.2009년 12월 Micron Technology는 6기가비트/초(Gbit/s) SATA 인터페이스를 [49]사용하는 SSD를 발표했습니다.

2016년에 Seagate는 16레인 PCIe 3.0 SSD 및 60TB SSD에서 10GB/s의 시퀀셜 읽기 및 쓰기 속도를 3.5인치 폼 팩터로 시연했습니다.삼성은 또한 SAS 인터페이스를 사용하여 15.36TB SSD를 출시했으며 2.5인치 폼 팩터를 사용하면서도 3.5인치 드라이브의 두께를 사용했습니다.시판되는 SSD가 현재 사용 가능한 가장 [50][51][52][53][54]큰 HDD보다 더 많은 용량을 가진 것은 이번이 처음이었습니다.

2018년 삼성과 도시바는 동일한 2.5인치 폼팩터를 사용하면서도 SAS 인터페이스를 사용한 3.5인치 드라이브 두께의 30.72TB SSD를 출시했습니다.Nimbus Data는 SATA 인터페이스를 사용하여 100TB 드라이브를 발표 및 출하했다고 합니다. HDD 용량은 2025년에나 가능할 것으로 예상됩니다.삼성은 3.5GB/s의 읽기 속도와 3.3GB/[55][56][57][58][59][60][61]s의 쓰기 속도를 가진 M.2 NVMe SSD를 선보였다.새로운 버전의 100TB SSD는 2020년에 40,000달러의 가격으로 출시되었으며, 50TB 버전은 12,[62][63]500달러의 비용이 들었습니다.

2019년 Gigabyte Technology는 Computex 2019에서 15.0GB/s 순차 읽기 및 15.2GB/s 순차 쓰기 속도를 갖춘 8TB 16레인 PCIe 4.0 SSD를 시연했습니다.새로운 고속 SSD로서 고온에서 [64]동작하는 팬이 포함되어 있습니다.또한 2019년에는 PCIe 4.0 인터페이스를 사용하는 NVMe M.2 SSD가 출시되었습니다.이러한 SSD의 읽기 속도는 최대 5.0 GB/s, 쓰기 속도는 최대 4.4 GB/s입니다.이러한 SSD는 고속 작동으로 인해 대형 히트 싱크를 사용하며, 충분한 냉각 공기 없이 [65]최대 속도로 약 15분간 연속 작동하면 일반적으로 열적으로 감속됩니다.삼성은 또한 8GB/s의 순차적 읽기 및 쓰기 속도와 150만 IOPS(손상된 칩에서 손상되지 않은 칩으로 데이터를 이동할 수 있는) 기능을 갖춘 SSD를 도입하여 SSD가 더 낮은 [66][67][68]용량에서도 정상적으로 작동할 수 있도록 했습니다.

엔터프라이즈 플래시 드라이브

인텔 DC S3700 시리즈 2.5 인치100 GB SATA 3.0 (6 기가비트/초)모델의 상하좌우 그림

엔터프라이즈 플래시 드라이브(EFD)는 높은 I/O 성능(IOPS), 신뢰성, 에너지 효율성 및 최근에는 일관된 성능을 필요로 하는 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.대부분의 경우 EFD는 노트북 컴퓨터에 일반적으로 사용되는 SSD에 비해 사양이 더 높은 SSD입니다.이 용어는 EMC가 2008년 1월에 이러한 보다 높은 [69]표준을 충족하는 제품을 제공하는 SSD 제조업체를 식별하기 위해 처음 사용했습니다.EFD의 정의를 제어하는 표준 기관이 없으므로, SSD 제조업체는 제품이 특정 [70]요구 사항을 충족하지 못할 수 있지만 EFD를 생산한다고 주장할 수 있습니다.

예를 들어 2012년 4분기에 출시된 인텔 DC S3700 시리즈 드라이브가 있습니다.이 드라이브는 주목받지 못했지만 엔터프라이즈 시장에서 중요하다고 인텔은 주장하고 있습니다.특히 S3700 드라이브는 안정된 상태에서는 IOPS B에 변화가 없다고 합니다.4KB 랜덤 I/O의 99.9%가 500µs [71]미만으로 처리됩니다.

또 다른 예로는 도시바 PX02가 있습니다.SS 엔터프라이즈 SSD 시리즈는 2016년에 발표되었으며 쓰기 캐싱, I/O 가속화 및 온라인 트랜잭션 처리(OLTP)와 같은 쓰기 집약적인 애플리케이션의 높은 내구성을 필요로 하는 서버 및 스토리지 플랫폼에 사용하도록 최적화되었습니다.PX02SS 시리즈는 MLC NAND 플래시 메모리를 탑재하고 최대 42,000 IOPS의 랜덤 쓰기 속도, 최대 130,000 IOPS의 랜덤 읽기 속도, 30 DWPD([72]Drive Write per day)의 내구성을 실현하는 12Gbit/s SAS 인터페이스를 사용합니다.

3D XPoint 기반 SSD는 NAND 플래시보다 IOPS([73][74]최대 250만 개)는 높지만 순차적 읽기/쓰기 속도는 낮습니다.

다른 영구 메모리 기술을 사용하는 드라이브

2017년에는 인텔의 Optane 브랜드로 3D XPoint 메모리를 탑재한 최초의 제품이 출시되었습니다. 3D Xpoint는 NAND 플래시와 완전히 다른 원리로 데이터를 저장합니다.

아키텍처 및 기능

SSD의 주요 구성 요소는 데이터를 저장하는 컨트롤러와 메모리입니다.SSD의 기본 메모리 구성요소는 전통적으로 DRAM 휘발성 메모리였지만 2009년부터는 NAND 플래시 비휘발성 메모리입니다.[75][4]

컨트롤러

모든 SSD에는 NAND 메모리 구성 요소를 호스트 컴퓨터에 연결하는 전자 장치를 통합하는 컨트롤러가 포함되어 있습니다.컨트롤러는 펌웨어 수준의 코드를 실행하는 임베디드 프로세서이며 SSD [76]성능의 가장 중요한 요소 중 하나입니다.컨트롤러에 의해 실행되는 기능에는 [77][78]다음과 같은 것이 있습니다.

SSD의 성능은 장치에 사용되는 병렬 NAND 플래시 칩의 수에 따라 확장될 수 있습니다.단일 NAND 칩은 좁은(8/16비트) 비동기 I/O 인터페이스와 기본 I/O 작업의 지연 시간이 추가로 길기 때문에 상대적으로 느립니다(일반적으로 SLC NAND의 경우 어레이에서 4KiB 페이지를 읽어서 I/O 버퍼로 가져오는 데 약 25μs, 4페이지에서 4KiB를 커밋하는 데 약 250μs).SSD 내부에서 여러 NAND 디바이스가 병렬로 동작하는 경우, 충분한 미처리 작업이 보류 중이고 [80]장치 간에 부하가 균등하게 분산되어 있는 한 대역폭이 확장되어 대기 시간이 길어질 수 있습니다.

Micron과 Intel은 처음에 데이터 스트라이핑(RAID 0과 유사)과 인터리빙을 아키텍처에 구현함으로써 SSD를 고속화했습니다.이를 통해 [81]2009년 SATA 3 Gbit/s 인터페이스를 통해 250 MB/s의 효과적인 읽기/쓰기 속도를 가진 SSD를 만들 수 있었습니다.2년 후 SandForce는 이 병렬 플래시 연결을 계속 활용하여 500MB/s 읽기/[82]쓰기 속도를 지원하는 소비자용 SATA 6Gbit/s SSD 컨트롤러를 출시했습니다.SandForce 컨트롤러는 데이터를 플래시 메모리로 전송하기 전에 압축합니다.이 프로세스를 수행하면 데이터의 [83]압축성에 따라 쓰기 작업이 줄어들고 논리 처리량이 높아질 수 있습니다.

마모 레벨링

주요 기사:마모 레벨링 및 쓰기 증폭

특정 블록을 다른 블록에 쓰지 않고 반복적으로 프로그래밍하고 지우는 경우 해당 블록은 다른 블록보다 먼저 마모되므로 SSD의 수명이 조기에 종료됩니다.이러한 이유로 SSD 컨트롤러는 마모 레벨링이라는 기술을 사용하여 쓰기를 SSD의 모든 플래시 블록에 가능한 한 균등하게 분산합니다.

완벽한 시나리오에서는 모든 블록이 최대 수명까지 기록될 수 있으므로 모든 블록이 동시에 실패할 수 있습니다.쓰기를 균등하게 분배하려면 이전에 쓴 데이터와 변경되지 않은 데이터(콜드 데이터)를 이동해야 합니다. 따라서 더 자주 변경되는 데이터(핫 데이터)를 이러한 블록에 쓸 수 있습니다.데이터를 재배치하면 쓰기 증폭이 증가하고 플래시 메모리의 마모가 증가합니다.설계자는 둘 [84][85]다 최소화하려고 합니다.

기억

플래시 메모리

아키텍처[86] 비교
비교 특성 MLC : SLC 없음
지속성비 1 : 10 1 : 10
순차 쓰기 비율 1 : 3 1 : 4
시퀀셜 읽기 비율 1 : 1 1 : 5
가격비율 1 : 1.3 1 : 0.7

대부분의 SSD 제조업체는 DRAM에 비해 낮은 비용과 지속적인 [87]전원 공급 없이 데이터를 보존할 수 있는 기능 때문에 SSD를 구성할 때 비휘발성 NAND 플래시 메모리를 사용합니다.플래시 메모리 SSD는 초기에 D램 솔루션보다 속도가 느렸고, 일부 초기 설계는 계속 사용해도 HDD보다 속도가 더 느렸다.이 문제는 2009년 [88]이후에 출시된 컨트롤러에 의해 해결되었습니다.

플래시 기반 SSD는 비휘발성 플로팅 게이트 메모리 [89]셀을 포함하는 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 집적회로 칩에 데이터를 저장합니다.플래시 메모리 기반 솔루션은 일반적으로 표준 디스크 드라이브 폼 팩터(1.8인치, 2.5인치 및 3.5인치)로 패키지화되지만 M.2 폼 팩터와 같은 소형 폼 팩터에서도 플래시 메모리의 크기가 작기 때문에 가능합니다.

저가 드라이브는 보통 Quad-Level Cell(QLC; 쿼드 레벨 셀), Triple-Level Cell(TLC; 트리플 레벨 셀) 또는 Multiple-Level Cell(MLC; 멀티 레벨 셀) 플래시 메모리를 사용합니다.이는 싱글 레벨 셀(SLC) 플래시 메모리보다 [90][91]느리고 신뢰성이 떨어집니다.이는 인터리빙, 쓰기 알고리즘 [91]변경, 마모 레벨링 알고리즘이 [92][93][94]작동할 수 있는 더 높은 초과 프로비저닝(더 많은 용량)과 같은 SSD의 내부 설계 구조에 의해 완화되거나 반전될 수 있습니다.

셀 층이 수직으로 쌓이는 V-낸드 기술에 의존하는 솔리드 스테이트 드라이브가 출시되었습니다.[95]

DRAM

참고 항목: I-RAM 및 Hyperdrive(스토리지)

DRAM과 같은 휘발성 메모리를 기반으로 하는 SSD는 일반적으로 10마이크로초 미만의 매우 빠른 데이터 액세스를 특징으로 하며, 플래시 SSD 또는 기존 HDD의 지연 시간으로 인해 지연되는 애플리케이션을 가속화하는 데 주로 사용됩니다.

DRAM 베이스의 SSD는, 통상, 내장 배터리 또는 외장 AC/DC 어댑터와 백업 스토리지 시스템을 짜넣어, 외부 전원으로부터 드라이브에 전력이 공급되지 않는 동안에도 데이터의 지속성을 확보합니다.전원이 끊기면 배터리는 전력을 공급하고 모든 정보는 RAM에서 백업 스토리지로 복사됩니다.전원이 복구되면 백업 스토리지에서 RAM으로 정보가 다시 복사되고 SSD는 정상 작동을 재개합니다(현대 [96][97]운영 체제에서 사용되는 최대 절전 모드 기능과 유사).

이 타입의 SSD는 보통 일반 PC나 서버에 사용되는 것과 같은 타입의 DRAM 모듈을 탑재하고 있어 교환 [98]및 교환이 가능합니다.i-RAM, HyperOs HyperDrive, DDRdrive X1 등일부 D램 SSD 제조업체는 D램 칩을 드라이브에 직접 납땜하며, 제우스RAM, 이온 드라이브 [99]등과 같이 칩을 스왑할 의도가 없습니다.

리모트 간접 메모리 액세스 디스크(RINDMA Disk)는 고속 네트워크를 갖춘 세컨더리 컴퓨터 또는 (직접) Infiniband 접속을 사용하여 RAM 기반의 SSD와 같은 기능을 하지만 2009년에 이미 출시된 새로운 고속 플래시 메모리 기반의 SSD에서는 이 옵션이 비용 [100]효율이 높지 않습니다.

D램 가격은 계속 하락하는 반면 플래시 메모리 가격은 더 빨리 하락한다."플래시가 DRAM보다 저렴해집니다" 크로스오버 포인트는 [101][102]약 2004년에 발생했습니다.

3D XPoint

2015년 인텔과 마이크론은 새로운 비휘발성 메모리 [103]기술로 3D XPoint를 발표했습니다.인텔은 2017년 3월에 데이터센터 제품인 인텔 Optane SSD DC4800X 시리즈를 시작으로 2017년 10월에 클라이언트 버전인 인텔 Optane SSD 900P 시리즈를 출시했습니다.두 제품 모두 NAND 기반 SSD보다 작동 속도가 빠르고 내구성이 높으며,[104][105][106][107] 면적 밀도는 칩당 128기가비트에 필적합니다.비트당 가격 대비 3D XPoint는 낸드보다는 비싸지만 [108][self-published source?]D램보다는 저렴하다.

기타

NVDIMM 또는 Hyper DIMM 디바이스라고 불리는 일부 SSD는 DRAM과 플래시 메모리를 모두 사용합니다.전원이 차단되면 SSD는 DRAM의 모든 데이터를 플래시에 복사하고 전원이 다시 켜지면 SSD는 플래시에서 [109]DRAM으로 모든 데이터를 복사합니다.비슷한 방법으로 일부 SSD는 DIMM 모듈용으로 설계된 폼 팩터와 버스를 사용하고 플래시 메모리만 사용하여 DRAM처럼 보이게 합니다.이러한 SSD는 보통 ULLtraDIMM [110]디바이스로 알려져 있습니다.

하이브리드 드라이브 또는 솔리드 스테이트 하이브리드 드라이브(SSHD)로 알려진 드라이브는 회전 디스크와 플래시 [111][112]메모리의 하이브리드를 사용합니다.일부 SSD는 데이터를 [113][114]저장하기 위해 MRAM(자기저항 랜덤 액세스 메모리)을 사용합니다.

캐시 또는 버퍼

플래시 기반 SSD는 일반적으로 하드 디스크 드라이브의 버퍼와 마찬가지로 소량의 DRAM을 휘발성 캐시로 사용합니다.드라이브가 [80]동작하는 동안 블록 배치 및 마모 레벨링 데이터의 디렉토리도 캐시에 보관됩니다.SSD 컨트롤러 제조업체인 SandForce는 설계에 외장 DRAM 캐시를 사용하지 않지만 여전히 고성능을 달성합니다.이러한 외장 D램의 제거로 소비전력이 감소하여 [115]SSD의 크기를 더욱 줄일 수 있습니다.

배터리 또는 슈퍼 캐패시터

고성능 SSD의 또 다른 구성 요소는 캐쉬의 데이터를 정전 시 드라이브에 플러시할 수 있도록 데이터 무결성을 유지하는 데 필요한 캐패시터 또는 일종의 배터리입니다. 일부 구성 요소는 전원이 [115][116]다시 공급될 때까지 캐쉬의 데이터를 유지할 수 있을 만큼 전력을 유지할 수도 있습니다.MLC 플래시 메모리의 경우 상위 페이지를 프로그래밍할 때 MLC 플래시 메모리의 전원이 끊어지면 하위 페이지 파손이라는 문제가 발생할 수 있습니다.그 결과, 전원이 갑자기 끊겼을 때 메모리가 슈퍼 캐패시터에 의해 지원되지 않으면 이전에 쓰여져 안전하다고 생각되는 데이터가 손상될 수 있습니다.이 문제는 SLC 플래시 [78]메모리에서는 발생하지 않습니다.

대부분의 소비자용 SSD에는 배터리나 [117]캐패시터가 내장되어 있지 않습니다.단, Critical M500 및 MX100 시리즈,[118] Intel 320 시리즈,[119] 고가의 Intel 710 및 730 [120]시리즈는 예외입니다.인텔 DC S3700 [121]시리즈등의 엔터프라이즈급 SSD에는, 통상, 배터리나 콘덴서가 짜넣어져 있습니다.

호스트 인터페이스

M.2(2242) 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)가 USB 3.0 어댑터에 접속되어 컴퓨터에 접속되어 있다.
PCI Express를 호스트[122] 인터페이스로 사용하는 1.2TB의 MLC NAND를 탑재한 SSD

호스트 인터페이스는 물리적으로 SSD의 컨트롤러가 신호를 관리하는 커넥터입니다.대부분의 경우 HDD에서 볼 수 있는 인터페이스 중 하나입니다.다음과 같은 것이 있습니다.

  • 시리얼 접속 SCSI (SAS-3, 12.0 Gbit/s)– 일반적으로 서버에서[123] 사용 가능
  • 시리얼 ATA 및 mSATA 바리안트 (SATA 3.0, 6.0 기가비트/초)[124]
  • PCI Express (PCIe 3.0 × 4, 31.5 기가비트/초)[125]
  • M.2 (SATA 3.0 논리 디바이스 인터페이스의 경우 6.0 기가비트/초, PCIe 3.0 × 4의 경우 31.5 기가비트/초)
  • U.2 (PCIe 3.0 × 4)
  • 파이버 채널 (128 기가비트/초)– 거의 서버에서만 사용 가능
  • USB(10 기가비트/초)[126]
  • 병렬 ATA (UDMA, 1064 Mbit/s)– 대부분 SATA로[127][128] 대체
  • (패럴렐) SCSI (40 Mbit/s-2560 Mbit/s)– 일반적으로 서버에서 사용 가능.대부분은 SAS로 대체.최종 SCSI 기반 SSD는 2004년에[129] 도입되었습니다.

SSD는 AHCI(Advanced Host Controller Interface) 및 NVMe와 같은 다양한 논리 디바이스 인터페이스를 지원합니다. 논리 디바이스 인터페이스는 운영 체제가 SSD 및 HBA(호스트 버스 어댑터)와 통신하는 데 사용하는 명령 집합을 정의합니다.

구성

디바이스의 크기와 모양은 주로 디바이스를 만드는 데 사용되는 컴포넌트의 크기와 모양에 따라 결정됩니다.기존의 HDD와 옵티컬(광학식) 드라이브는 회전 플래터 또는 옵티컬(광학식) 디스크와 스핀들 모터로 구성되어 있습니다.SSD가 다양한 상호 연결된 집적회로(IC)와 인터페이스 커넥터로 구성되어 있다면, SSD의 모양은 더 이상 회전하는 미디어 드라이브의 모양에 국한되지 않습니다.일부 솔리드 스테이트 스토리지 솔루션은 더 큰 섀시에 포함되어 있으며, 내부에 다수의 SSD가 있는 랙 마운트 폼 팩터일 수도 있습니다.모두 섀시 내부의 공통 버스에 접속해, [4]1개의 커넥터로 박스 외부에 접속합니다.

일반적인 컴퓨터에서는 2.5인치 폼팩터(일반적으로 노트북에 탑재되어 있음)가 가장 인기 있습니다.3.5인치 하드 디스크 드라이브 슬롯이 있는 데스크탑 컴퓨터의 경우, 이러한 드라이브를 장착하기 위해 간단한 어댑터 플레이트를 사용할 수 있습니다.다른 유형의 폼 팩터는 엔터프라이즈 애플리케이션에서 더 일반적입니다.SSD는 Apple MacBook Air(2010년 가을 [130]모델 시작)와 같이 장치의 다른 회로에도 완전히 통합될 수 있습니다.2014년 현재, mSATA와 M.2 폼 팩터도 주로 노트북에서 인기를 얻고 있습니다.

표준 HDD 폼 팩터

솔리드 스테이트 일렉트로닉스를 보여주기 위해 2.5인치 HDD 폼 팩터를 갖춘 SSD.NAND 칩 옆의 빈 공간은 용량이 다른 여러 드라이브 모델에서 동일한 회로 기판 설계를 사용할 수 있도록 추가 NAND 칩을 위한 것입니다. 대신 다른 드라이브는 드라이브 용량과 함께 크기가 증가하는 회로 기판을 사용할 수 있으며 나머지 드라이브는 비어 있을 수 있습니다.

현재 HDD 폼 팩터를 사용하면 드라이브를 호스트 [4][131]시스템에 마운트하고 연결할 수 있는 광범위한 인프라를 활용할 수 있습니다.이러한 기존의 폼 팩터는 드라이브 케이스의 치수가 아닌 회전 미디어의 크기(5.25인치, 3.5인치, 2.5인치 또는 1.8인치)로 알 수 있습니다.

표준 카드 폼 팩터

주요 기사: mSATA 및 M.2

울트라북이나 태블릿 컴퓨터와 같이 공간이 부족한 애플리케이션을 위해 몇 가지 콤팩트한 폼 팩터가 플래시 기반 SSD용으로 표준화되었습니다.

PCI Express Mini Card 물리 레이아웃을 사용하는 mSATA 폼 팩터가 있습니다.PCI Express Mini Card 인터페이스 사양과 전기 호환성이 유지되지만 동일한 커넥터를 통해 SATA 호스트 컨트롤러에 추가로 연결해야 합니다.

M.2 폼 팩터(이전에는 차세대 폼 팩터(NGFF)라고 불렸습니다)는 mSATA 및 mSATA에 사용된 물리적 레이아웃에서 보다 유용하고 고급 폼 팩터로 자연스럽게 전환됩니다.mSATA는 기존 폼 팩터와 커넥터를 활용했지만, M.2는 설치 공간을 최소화하면서 카드 공간을 최대한 활용할 수 있도록 설계되었습니다.M.2 규격에서는 SATA와 PCI Express SSD를 모두 M.[132]2 모듈에 장착할 수 있습니다.

일부 고성능 대용량 드라이브에서는 표준 PCI Express 애드인 카드 폼 팩터를 사용하여 추가 메모리 칩을 수용하고 더 높은 전력 레벨을 사용할 수 있으며 대규모 히트 싱크를 사용할 수 있습니다.다른 폼 팩터, 특히 PCIe 인터페이스를 갖춘 M.2 드라이브를 일반 애드인 카드로 변환하는 어댑터 보드도 있습니다.

Disk-on-a-module 폼 팩터

PATA 인터페이스를 갖춘 2GB의 Disk-on-a-Module

DOM(Disk-on-a-Module)은 40/44핀 병렬 ATA(PATA) 또는 SATA 인터페이스를 갖춘 플래시 드라이브이며, 메인보드에 직접 꽂아 컴퓨터 하드 디스크 드라이브(HDD)로 사용됩니다.DOM 디바이스는, 종래의 하드 디스크 드라이브를 에뮬레이트 하기 위해, 특별한 드라이버나 그 외의 특정의 operating system의 서포트를 필요로 하지 않습니다.일반적으로 DOM은 기계 HDD가 단순히 고장나는 가혹한 환경이나 작은 크기, 낮은 전력 소비 및 조용한 작동으로 인해 씬 클라이언트에 배치되는 임베디드 시스템에 사용됩니다.

2016년 기준으로 스토리지 용량은 4MB에서 128GB까지 다양하며, 수직 [citation needed]또는 수평 방향을 비롯한 물리적 레이아웃의 차이가 있습니다.

박스 폼 팩터

DRAM 베이스의 솔루션의 대부분은, 랙 마운트 시스템에 맞추어 설계된 박스를 사용하고 있습니다.데이터를 저장하기에 충분한 용량을 확보하기 위해 필요한 DRAM 컴포넌트의 수는 기존 HDD 폼 [133]팩터보다 더 큰 공간을 필요로 합니다.

베어보드 폼팩터

  • Viking Technology SATA Cube and AMP SATA Bridge multi-layer SSDs

    Viking Technology SATA Cube 및 AMP SATA Bridge 다층 SSD

  • Viking Technology SATADIMM based SSD

    Viking Technology SATADIMM 기반 SSD

  • MO-297 SATA drive-on-a-module (DOM) SSD form factor

    MO-297 SATA Drive-on-a-Module(DOM) SSD 폼 팩터

  • A custom-connector SATA SSD

    커스텀 커넥터 SATA SSD

메모리 모듈에서 흔히 볼 수 있던 폼 팩터가 이제 SSD에서 컴포넌트를 배치할 때 유연성을 활용하기 위해 사용되고 있습니다.그 중에는 PCIe, mini PCIe, mini-DIMM, MO-297 [134]등이 있습니다.Viking Technology의 SATADIMM은 메인보드의 빈 DDR3 DIMM 슬롯을 사용하여 별도의 SATA 커넥터를 통해 SSD에 전원을 공급하고 데이터를 컴퓨터에 다시 연결합니다.그 결과 일반적으로 2.5인치 드라이브 베이 [135]전체를 차지하는 드라이브와 동일한 용량의 SSD를 쉽게 설치할 수 있습니다.Innodisk라는 제조업체는 전원 케이블이 [136]필요 없이 메인보드의 SATA 커넥터(SATA DOM)에 직접 장착되는 드라이브를 생산했습니다.일부 SSD는 PCIe 폼 팩터를 기반으로 하며 PCIe 커넥터를 통해 데이터 인터페이스와 전원을 호스트에 연결합니다.이러한 드라이브는 직접 PCIe 플래시 컨트롤러[137] 또는 PCIe-to-SATA 브리지 장치를 사용하여 SATA 플래시 [138]컨트롤러에 연결할 수 있습니다.

볼 그리드 배열 폼 팩터

2000년대 초에는 M-Systems(현재의 SanDisk) DiskOnChip[139] 및 실리콘 스토리지 테크놀로지의 NANDrive[140][141](현재의 Greenliant Systems에서 생산) 및 Memoryight의 M1000과[142] 같은 BGA(Ball Grid Array) 폼 팩터에 SSD를 도입했습니다.BGA SSD의 주요 장점은 소비전력이 낮고 컴팩트한 서브시스템에 들어갈 수 있는 작은 칩 패키지 크기 및 시스템 메인보드에 직접 납땜하여 진동과 [143]충격에 의한 악영향을 줄일 수 있다는 것입니다.

이러한 임베디드 드라이브는 종종 eMMC 및 eUFS 표준을 준수합니다.

다른 테크놀로지와의 비교

하드 디스크 드라이브

다음 항목도 참조하십시오.하드 디스크 드라이브의 퍼포먼스 특성
SSD 벤치마크는 약 230MB/s 읽기 속도(파란색), 210MB/s 쓰기 속도(빨간색) 및 약 0.1ms 탐색 시간(녹색)을 나타내며, 모두 액세스된 디스크 위치와 독립적입니다.

SSD와 일반(회전) HDD를 비교하는 것은 어렵습니다.기존의 HDD 벤치마크는 회전 지연 시간 및 탐색 시간과 같이 HDD에서 부족한 성능 특성에 초점을 맞추는 경향이 있습니다.SSD는 회전하거나 데이터를 찾을 필요가 없기 때문에 이러한 테스트에서 HDD보다 훨씬 우수할 수 있습니다.그러나 SSD는 읽기 및 쓰기가 혼합되어 있어 시간이 지남에 따라 성능이 저하될 수 있습니다.SSD 테스트는 (사용 중인) 풀 드라이브부터 시작해야 합니다. 새로운 빈 (신선한, 개봉 즉시 사용) 드라이브는 사용 [144]후 나타나는 쓰기 성능보다 훨씬 더 좋을 수 있기 때문입니다.

기존 하드 드라이브에 비해 솔리드 스테이트 드라이브의 장점은 대부분 전기 기계적인 방식이 아닌 완전히 전자적인 방식으로 데이터에 액세스할 수 있기 때문에 전송 속도가 우수하고 기계적인 [145]내구성이 뛰어나기 때문입니다.반면에 하드 디스크 드라이브는 가격에 비해 [3][146]훨씬 더 큰 용량을 제공합니다.

일부 필드 오류율은 SSD가 HDD보다[147][148] 훨씬 더 안정적이라는 것을 나타내지만 다른 필드 오류율은 그렇지 않습니다.그러나 SSD는 갑작스러운 전원 공급 중단에 고유하게 민감하여 쓰기가 중단되거나 드라이브가 [149]완전히 손실되는 경우도 있습니다.HDD와 SSD의 신뢰성은 [150]모델에 따라 크게 다릅니다.

HDD와 마찬가지로, 다양한 SSD의 비용과 성능 사이에는 트레이드오프가 있습니다. 싱글 레벨 셀(SLC) SSD는 멀티 레벨(MLC) SSD보다 훨씬 비싸지만 상당한 속도 이점을 제공합니다.동시에 DRAM 기반의 솔리드 스테이트 스토리지는 현재 다른 SSD의 평균 100마이크로초가 아닌 10마이크로초의 평균 응답 시간으로 가장 빠르고 비용이 많이 듭니다.엔터프라이즈 플래시 디바이스(EFD)는 Tier-1 애플리케이션의 요구 사항을 처리하도록 설계되어 있으며, 성능 및 응답 시간은 기존과 비슷합니다.nsive SSD.[151]

기존 HDD에서 다시 작성된 파일은 일반적으로 디스크 표면에서 원본 파일과 동일한 위치를 차지하지만 SSD에서는 마모 레벨링을 위해 새 복사본이 다른 NAND 셀에 기록되는 경우가 많습니다.웨어 레벨링 알고리즘은 복잡하고 철저하게 테스트하기 어렵습니다. 그 결과 SSD에서 데이터 손실의 주요 원인 중 하나는 펌웨어 [152][153]버그입니다.

다음 표는 두 기술의 장점과 단점에 대한 자세한 개요를 보여줍니다.비교는 일반적인 특성을 반영하며 특정 디바이스에는 적용되지 않을 수 있습니다.

NAND 기반 SSD와 HDD 비교
속성 또는 특성 솔리드 스테이트 드라이브 하드 디스크 드라이브
용량당 가격 SSD는 일반적으로 HDD보다 더 비싸며 2020년대에도 [needs update][154]계속 그럴 것으로 예상됩니다.

2018년 1분기 기준으로 SSD 가격은 4TB [155]모델을 기준으로 기가바이트당 약 30센트(US)입니다.

가격은 일반적으로 매년 하락하고 있으며 2018년 현재도 계속 하락할 것으로 예상됩니다.


2018년 1분기 기준으로 HDD 가격은 1TB [155]모델을 기준으로 기가바이트당 약 2~3센트(US)입니다.

가격은 일반적으로 매년 하락하고 있으며 2018년 현재도 계속 하락할 것으로 예상됩니다.

스토리지 용량 2018년에는 SSD의 크기가 최대 [156]100TB까지 제공되었지만, 저렴한 120~512GB 모델이 더 일반적이었습니다. 2018년에는 최대 16TB의[157] HDD를 사용할 수 있었습니다.
신뢰성 – 데이터 보유 전원이 공급되지 않은 상태로 두면, 마모된 SSD는 온도에 따라 보관된 지 약 1~2년이 지나면 데이터가 손실되기 시작합니다.새 드라이브는 약 10년 [8]동안 데이터를 보관합니다.MLC 및 TLC 기반 디바이스는 SLC 기반 디바이스보다 먼저 데이터가 손실되는 경향이 있습니다.SSD는 아카이브 용도로 적합하지 않습니다. 낮은 온도의 건조한 환경에서 보관하면 전원이 공급되지 않더라도 HDD는 데이터를 매우 오랫동안 보관할 수 있습니다.그러나 기계 부품은 시간이 지남에 따라 응고되는 경향이 있으며, 드라이브를 보관한 지 몇 년이 지나도 회전 속도를 높일 수그러들지 않습니다.
신뢰성 – 수명 SSD에는 기계적으로 고장나는 가동 부품이 없기 때문에 이론적으로는 HDD보다 신뢰성이 높아야 합니다.그러나 실제로 이것은 [158]명확하지 않다.

플래시 기반 SSD의 각 블록은 장애가 발생하기 전에 제한된 횟수만 지우고 쓸 수 있습니다.컨트롤러는 이 제한을 관리하여 드라이브가 정상 사용 [159][160][161][162][163]시 수년 동안 지속될 수 있도록 합니다.DRAM 기반 SSD에는 쓰기 횟수가 제한되지 않습니다.그러나 컨트롤러의 장애로 인해 SSD를 사용할 수 없게 될 수 있습니다.신뢰성은 SSD 제조업체 및 모델에 따라 크게 다르며,[148] 특정 드라이브의 수익률은 40%에 달합니다.많은 SSD가 정전으로 인해 심각한 장애를 일으킵니다. 2013년 12월 많은 SSD를 대상으로 한 설문 조사에서 일부 SSD만 여러 번의 [164][needs update?]정전으로 생존할 수 있는 것으로 나타났습니다.Facebook의 연구에 따르면 SSD의 물리적 주소 공간(예: 연속적으로 할당되지 않은 데이터), 고밀도 데이터 레이아웃(예: 연속 데이터), 높은 작동 온도(데이터 전송에 사용되는 전력과 상관됨)에 걸쳐 데이터 레이아웃이 희박한 것이 SSD [165]간의 장애 발생률 증가로 이어졌습니다.

그러나 SSD는 많은 개정을 거쳤기 때문에 안정성과 지속성이 향상되었습니다.오늘날 시장에 출시된 새로운 SSD는 정전 방지 회로, 마모 레벨링 기술 및 열 조절 기능을 사용하여 [166][167]수명을 보장합니다.

HDD에는 가동 부품이 있으며 이로 인한 마모로 인한 기계적 고장이 발생할 수 있으므로 이론적으로는 SSD보다 신뢰성이 떨어집니다.그러나 실제로 이것은 [158]명확하지 않다.

스토리지 미디어 자체(자기 플래터)는 읽기 및 쓰기 작업으로 인해 기본적으로 성능이 저하되지 않습니다.

Carnegie Mellon University가 소비자용 및 기업용 HDD에 대해 수행한 연구에 따르면 평균 고장률은 6년이고 기대 수명은 9-11년입니다.[168]그러나 HDD의 [169]경우 갑작스럽고 치명적인 데이터 손실의 위험이 낮아질 수 있습니다.

장기적으로 오프라인(쉘프에 전원 공급되지 않음)으로 저장하면 HDD의 자기 매체는 SSD에 사용되는 플래시 메모리보다 훨씬 오랫동안 데이터를 유지합니다.

기동시간 거의 순간적이라 준비할 기계 부품이 없습니다.자동 절전 모드를 종료하려면 몇 밀리초가 걸릴 수 있습니다. 드라이브의 스핀업에 몇 초 정도 걸릴 수 있습니다.드라이브가 많은 시스템에서는 HDD를 처음 [170]시작할 때 일시적으로 높은 피크 전력 소비량을 제한하기 위해 회전 속도를 조절해야 할 수 있습니다.
시퀀셜 액세스 퍼포먼스 일반 사용자 제품에서 최대 전송 속도는 드라이브에 따라 일반적으로 약 200MB/s에서 3500MB/[171][172][173]s입니다.엔터프라이즈 SSD의 throughput은 초당 수 기가바이트입니다. 헤드가 배치되면 연속 트랙을 읽거나 쓸 때 최신 HDD는 약 200MB/s의 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다.데이터 전송 속도는 3,600 ~ 15,000[174] rpm의 회전 속도 및 트랙(외부 트랙에서 읽는 속도가 더 빠름)에 따라 달라집니다.데이터 전송 속도는 최대 480 MB/s(실험용)[175]입니다.
랜덤 액세스[176] 퍼포먼스 랜덤 액세스 시간은, 통상은 0.1 [177][178]밀리초 미만입니다.플래시 메모리의 다양한 위치에서 데이터를 직접 가져올 수 있기 때문에 일반적으로 액세스 시간은 큰 성능 병목 현상이 아닙니다.읽기 성능은 데이터가 저장된 위치에 따라 변경되지 않습니다.하드 디스크 드라이브가 필요로 하는 애플리케이션에서는, 기동과 애플리케이션의 기동 시간이 단축됩니다(Amdahl의 [179][170]법칙 참조).

SSD 기술은 다소 일관된 읽기/쓰기 속도를 제공할 수 있지만, 개별 작은 블록에 많이 액세스하면 성능이 저하됩니다.플래시 메모리를 다시 쓰기 전에 삭제해야 합니다.이를 위해서는 의도한 수 이상의 쓰기 작업(쓰기 증폭이라고 하는 현상)이 필요하며,[180] 이는 성능에 부정적인 영향을 미칩니다.SSD는 일반적으로 수명 동안 쓰기 성능이 작고 꾸준히 저하되지만,[181] 일부 드라이브의 평균 쓰기 속도는 시간이 지남에 따라 향상될 수 있습니다.

읽기 지연 시간이 SSD보다 훨씬 [182]더 깁니다. 헤드를 이동하고 자기 [183]헤드 아래에서 데이터가 회전할 때까지 기다려야 하기 때문에 랜덤 액세스 시간은 2.9(하이엔드 서버 드라이브)에서 12ms(노트북 HDD)까지입니다.데이터의 위치와 헤드의 위치가 다를 수 있으므로 읽기 시간은 탐색마다 다릅니다.분할된 파일처럼 플래터의 다른 영역에서 데이터에 액세스해야 하는 경우 각 [184]fragment를 찾아야 하므로 응답 시간이 길어집니다.
파일 시스템 단편화의 영향 데이터를 순차적으로 읽으면(일반적인 FS 블록 크기, 예를 들어 4KiB를 초과) SSD에 대해 단편화를 무시할 수 있습니다. 조각 모음을 수행하면 수명 [185][186]제한이 있는 NAND 플래시 셀의 추가 쓰기 작업이 마모를 유발할 수 있습니다.그러나 SSD를 사용하더라도 특정 파일 시스템에서 유지할 수 있는 조각화 양에는 실질적인 제한이 있습니다. 이 제한에 도달하면 이후 파일 할당이 실패합니다.[187]따라서 조각 모음은 다소 [187]적지만 여전히 필요할 수 있습니다. NTFS와 같은 일부 파일 시스템은 자주 작성되면 시간이 지남에 따라 단편화됩니다. 최적의 성능을 [188]유지하려면 정기적인 조각 모음이 필요합니다.이것은 현대의 파일 시스템에서는 [citation needed][clarification needed]일반적으로 문제가 되지 않습니다.
음향 노이즈[189] SSD에는 가동 부품이 없기 때문에 무음입니다.단, 일부 SSD에서는 고전압 발생기(블록 삭제용)에서 높은 피치 노이즈가 발생할 수 있습니다. HDD에는 움직이는 부품(헤드, 액추에이터 및 스핀들 모터)이 있으며 특유의 윙윙 소리와 딸깍 소리가 납니다. 소음 수준은 RPM에 따라 다르지만(대개 냉각 팬의 소리보다 훨씬 낮습니다).노트북 하드 드라이브는 비교적 조용합니다.
온도[190] 제어 Facebook의 연구에 따르면 작동 온도가 40°C(104°F)를 넘으면 SSD의 고장률은 온도에 따라 높아지는 것으로 나타났습니다.단, [165]열 스로틀을 채택한 새로운 드라이브에서는 성능이 저하될 수 있지만 그렇지 않았습니다.실제로 SSD는 일반적으로 특별한 냉각이 필요하지 않으며 HDD보다 높은 온도를 견딜 수 있습니다.애드온 카드 또는 2.5인치 베이 디바이스로 설치된 하이엔드 엔터프라이즈 모델을 포함한 일부 SSD는 히트 싱크와 함께 출하되어 발생하는 열을 방산할 수 있으며,[191] 작동하려면 일정한 양의 공기 흐름이 필요합니다. 주변 온도가 35°C(95°F)를 초과하면 하드 디스크의 수명이 단축될 수 있으며 드라이브 온도가 55°C(131°F)를 초과하면 신뢰성이 저하됩니다.온도가 이러한 [192]값을 초과할 경우 팬 냉각이 필요할 수 있습니다.실제로 최신 HDD는 특별한 냉각 장치 없이 사용될 수 있습니다.
최저 동작 온도[193] SSD는 -55°C(-67°F)에서 작동할 수 있습니다. 대부분의 최신 HDD는 0°C(32°F)에서 작동할 수 있습니다.
작동 시 최고[194] 고도 SSD에는 [195]문제가 없습니다. HDD는 최대 3,000m(10,000ft)의 고도에서 안전하게 작동할 수 있습니다.HDD는 12,000m(40,000ft)[196] 이상의 고도에서 작동하지 않습니다.헬륨으로[197][198] 채워진 (봉인된) HDD가 등장함에 따라 이러한 문제는 줄어들 것으로 예상됩니다.
추운 환경에서 따뜻한 환경으로 이행 SSD에는 문제가 없습니다.열 스로틀 메커니즘으로 인해 SSD가 안전하게 유지되고 온도 불균형이 방지됩니다. 일부 HDD를 작동하기 전에 추운 환경에서 따뜻한 환경으로 이동할 때 일정량의 적응 시간이 필요할 수 있습니다. 습도에 따라 헤드 및/또는 디스크에 결로가 발생할 수 있으며 즉시 작동하면 이러한 구성 [199]요소가 손상될 수 있습니다.최신의 헬륨 HDD는 밀봉되어 있기 때문에, 그러한 문제는 없습니다.
브리더 홀 SSD에는 브리더 홀이 필요하지 않습니다. 대부분의 최신 HDD는 올바르게 [196]작동하기 위해 브리더 홀이 필요합니다.헬륨 충전 장치는 밀봉되어 있으며 구멍이 없습니다.
환경[179][200][201] 요인에 대한 민감성 가동 부품 없음, 충격, 진동, 이동 및 오염에 대한 내성이 매우 높습니다. 빠르게 회전하는 플래터 위로 날아가는 헤드는 충격, 진동, 이동 및 오염에 노출되어 매체가 손상될 수 있습니다.
설치 및 설치 방향, 진동 또는 충격에 민감하지 않습니다.통상, 노출된 회로는 없습니다.회로는 카드 형태의 디바이스에서 노출될 수 있으며 전도성 물질에 의해 단락되지 않아야 합니다. 회로는 노출될 수 있으며, 컴퓨터의 금속 섀시 등 전도성 물질에 의해 단락되지 않아야 합니다.진동 및 충격으로부터 보호하기 위해 장착해야 합니다.일부 HDD는 기울어진 [202]위치에 설치하면 안 됩니다.
자기장에 대한 감수성 플래시 메모리에 미치는 영향은 적지만 전자기 펄스는 전기 시스템, 특히 집적회로를 손상시킵니다. 일반적으로 자석이나 자기 서지로 인해 데이터가 손상되거나 드라이브 내부에 기계적 손상이 발생할 수 있습니다.드라이브의 금속 케이스는 마그네틱 [203][204][205]플래터에 낮은 수준의 차폐 기능을 제공합니다.
무게와[200] 크기 기본적으로 회로 기판에 탑재된 반도체 메모리 장치인 SSD는 작고 가볍습니다.HDD(2.5인치 또는 1.8인치)와 같은 폼 팩터를 사용하거나 PCB(M.2 및 mSATA)를 사용하지 않는 경우가 많습니다.대부분의 메인스트림 모델의 인클로저는 대부분 플라스틱 또는 경량 금속으로 제작됩니다.고성능 모델에서는 장치에 히트 싱크가 장착되어 있거나 히트 싱크로 사용되는 부피가 큰 케이스가 있어 무게가 증가합니다. HDD는 일반적으로 SSD보다 무겁습니다. 인클로저는 대부분 금속으로 구성되어 있으며 모터나 대형 자석과 같은 무거운 물체를 포함하고 있기 때문입니다. 3.5인치 드라이브는 일반적으로 약 700그램(1.5파운드)의 무게가 나갑니다.
안전한 쓰기 제한 NAND 플래시 메모리는 덮어쓸 수 없지만 이전에 지운 블록으로 다시 작성해야 합니다.소프트웨어 암호화 프로그램이 SSD에 이미 있는 데이터를 암호화하는 경우 덮어쓴 데이터는 여전히 보호되지 않고 암호화되지 않으며 액세스할 수 있습니다(드라이브 기반 하드웨어 암호화는 이러한 문제가 없습니다).또한 드라이브에 [206]내장된 특별한 "Secure Erase" 절차가 없으면 원본 파일을 덮어써 데이터를 안전하게 지울 수 없습니다. HDD는 특정 섹터의 드라이브에 있는 데이터를 직접 덮어쓸 수 있습니다.다만, 드라이브의 펌 웨어가 파손된 블록을 스페어 영역과 교환할 수 있기 때문에, 비트와 부품이 남아 있는 경우가 있습니다.일부 제조업체의 HDD는 ATA Secure Erase Enhanced Erase [207]명령에 따라 재배치된 섹터를 포함하여 전체 드라이브에 0을 채웁니다.
읽기/쓰기 성능 대칭 가격이 저렴한 SSD는 일반적으로 읽기 속도보다 쓰기 속도가 상당히 느립니다.고성능 SSD는 읽기 및 쓰기 속도가 비슷합니다. HDD는 일반적으로 [208]읽기보다 쓰기에 대한 탐색 시간이 약간 더 깁니다.
무료 블록 가용성 및 트림 SSD 쓰기 성능은 프로그램 가능한 무료 블록의 가용성에 의해 크게 영향을 받습니다.이전에 작성된 데이터 블록을 더 이상 사용하지 않는 경우 TRIM을 통해 회수할 수 있지만 TRIM을 사용하더라도 빈 블록 수가 줄어들면 [80][209][210]성능이 저하됩니다. HDD는 프리 블록의 영향을 받지 않고 TRIM의 혜택을 받지 않습니다.
소비전력 고성능 플래시 기반 SSD는 일반적으로 HDD 전력의 절반에서 1/3이 필요합니다.고성능 DRAM SSD는 일반적으로 HDD와 동일한 전력을 필요로 하며, 시스템의 나머지 부분이 [211][212]셧다운된 경우에도 전원에 연결해야 합니다.DevSlp와 같은 새로운 기술을 통해 유휴 드라이브의 전력 요구량을 최소화할 수 있습니다. 최저전력 HDD(1.8인치)는 아이돌 [213]상태일 때 0.35와트의 전력을 소비할 수 있습니다.일반적으로 2.5인치 드라이브는 2~5와트를 소비합니다.최고 성능의 3.5인치 드라이브는 최대 20와트를 소비할 수 있습니다.
최대 면적 스토리지 밀도(평방인치당 테라비트) 2.8[214] 1.2[214]

메모리 카드

주요 기사:메모리 카드
SSD로 사용되는 CompactFlash 카드

메모리 카드와 대부분의 SSD는 플래시 메모리를 사용하지만 시장과 용도는 매우 다릅니다.각 제품에는 특정 사용자의 요구를 가장 잘 충족하도록 최적화 및 조정되는 다양한 속성이 있습니다.이러한 특성에는 전력 소비량, 성능, 크기 및 [215]신뢰성이 포함됩니다.

SSD는 원래 컴퓨터 시스템에서 사용하도록 설계되었습니다.첫 번째 유닛은 하드디스크(HDD)를 교체 또는 증설하기 위한 것이었기 때문에 운영체제는 하드디스크(HDD)로 인식되었습니다.원래 솔리드 스테이트 드라이브는 하드 드라이브처럼 컴퓨터에 장착되고 모양도 갖추어졌습니다.이후 SSD는 더 작고 더 작아졌고 결국 M.2 폼 팩터와 같은 고유한 폼 팩터를 개발했습니다.SSD는 컴퓨터 [215]내부에 영구적으로 설치되도록 설계되었습니다.

반면 메모리 카드(SD(Secure Digital), CompactFlash(CF) 및 기타 많은 카드)는 원래 디지털 카메라용으로 설계되었으며 나중에 휴대폰, 게임 장치, GPS 장치 등에 보급되었습니다.대부분의 메모리 카드는 물리적으로 SSD보다 작으며 삽입과 분리가 [215]반복되도록 설계되었습니다.

SSD 장애

SSD는 기존의 자기 하드 드라이브와 매우 다른 고장 모드를 가지고 있습니다.솔리드 스테이트 드라이브에는 가동 부품이 포함되어 있지 않기 때문에 일반적으로 기계적 고장의 영향을 받지 않습니다.대신 다른 종류의 장애가 발생할 수 있습니다(예를 들어 HDD보다 갑작스러운 전원 장애로 인한 불완전한 쓰기나 실패가 더 큰 문제가 될 수 있으며 칩에 장애가 발생하면 자기 드라이브에는 적용되지 않습니다).그러나 전반적으로 SSD는 일반적으로 매우 안정적이며 제조업체가 [216]밝힌 기대 수명을 훨씬 초과하여 계속 작동하는 경우가 많은 것으로 나타났습니다.

SSD의 내구성은 데이터시트에 다음 두 가지 형식 중 하나로 제공되어야 합니다.

  • n DW/D (1일당 n개의 드라이브 쓰기)
  • 또는 m TBW(최대 쓰기 테라바이트), 짧은 TBW.[217]

예를 들어 1TB의 Samsung 970 EVO NVMe M.2 SSD(2018)의 내구성은 600TBW입니다.[218]

SSD의 신뢰성 및 장애 모드

2013년부터 2015년까지 실시된 Techreport.com의 초기 조사에서는 여러 플래시 기반 SSD가 어떻게, 어떤 시점에 장애가 발생했는지 확인하기 위해 파괴 테스트를 거쳤습니다.웹 사이트에서는 모든 드라이브가 "수백 테라바이트를 문제없이 써냄으로써 공식 내구성 사양을 초과했다"는 사실을 확인했습니다. 이는 일반적인 소비자 [219]요구를 초과하는 주문량입니다.가장 먼저 장애가 발생한 SSD는 TLC 기반이었으며, 드라이브가 800TB 이상의 쓰기 작업에 성공했습니다.테스트에서 3개의 SSD가 이 양의 3배(약 2.5PB)를 기록했지만,[219] 이 SSD도 고장났습니다.이 테스트에서는 소비자용 SSD의 탁월한 신뢰성이 입증되었습니다.

Google의 데이터 센터에서 6년 동안 수집한 데이터와 "수백만 일"에 걸친 드라이브 일수를 기반으로 한 2016년 현장 연구에 따르면 플래시 기반 SSD의 사용 첫 4년 동안 교체해야 하는 비율은 모델에 따라 4%에서 10%에 이르는 것으로 나타났습니다.저자들은 SSD가 하드 디스크 [216]드라이브보다 훨씬 낮은 속도로 고장난다는 결론을 내렸습니다.(대조적으로 2016년 71,940대의 HDD를 평가한 결과, Google SSD에 버금가는 고장률을 보였습니다. HDD의 연간 고장률은 평균 1.95%[220]였습니다.)또한 SSD는 HDD보다 수정할 수 없는 오류(데이터 손실의 원인) 발생률이 훨씬 높은 것으로 나타났습니다.또한 다음과 같은 예기치 않은 결과와 영향을 초래했습니다.

  • 실제로 MLC 기반 설계(SLC 설계보다 신뢰성이 낮다고 생각됨)는 SLC만큼 신뢰성이 높은 경우가 많습니다(조사 결과에 따르면 "SLC는 일반적으로 MLC보다 신뢰성이 높지 않습니다").그러나 일반적으로 쓰기 내구성은 다음과 같습니다.
    • SLC NAND: 블록당 100,000 소거
    • MLC NAND: 중용량 어플리케이션의 경우 블록당 5,000~10,000 소거, 대용량 어플리케이션의 경우 1,000~3,000 소거
    • TLC NAND: 블록당 1,000 소거
  • 사용 일수로 측정되는 장치 사용 기간은 SSD 신뢰성의 주요 요소이며, 읽거나 쓴 데이터의 양이 아니라 하루에 테라바이트의 쓰기 또는 드라이브 쓰기로 측정됩니다.이는 '실리콘 에이징'과 같은 다른 에이징 메커니즘이 작용하고 있음을 나타냅니다.상관관계가 유의합니다(0.2~0.4 정도).
  • Raw Bit Error Rate(RBER; 원시 비트 오류율)는 마모와 함께 느리게 증가하며, 흔히 생각되는 것과 같이 기하급수적으로 증가하지는 않습니다.RBER는 다른 오류나 SSD 장애의 좋은 예측 변수가 아닙니다.
  • Uncorrectable Bit Error Rate(UBER; 수정 불가능한 비트 오류율)는 널리 사용되고 있지만 장애의 좋은 예측 변수는 아닙니다.그러나 SSD UBER 요율은 HDD보다 높기 때문에 장애를 예측하지는 않지만 읽을 수 없는 블록이 HDD보다 SSD에서 더 흔하게 발생하므로 데이터 손실이 발생할 수 있습니다.결론은 전반적으로 신뢰성이 더 높지만 사용자에게 영향을 미칠 수 있는 수정 불가능한 오류 비율이 더 높다는 것입니다.
  • "새로운 SSD의 불량 블록은 일반적이며 불량 블록이 많은 드라이브는 플래시 다이 또는 칩 장애로 인해 수백 개의 다른 블록을 잃을 가능성이 훨씬 높습니다.SSD의 30~80%가 최소 1개의 불량 블록을 개발하고 2~7%가 최소 1개의 불량 칩을 개발합니다."
  • 예상 라이프 타임에 도달한 후에 에러가 급격하게 증가하는 일은 없습니다.
  • 대부분의 SSD는 약 2-4개 정도의 불량 블록을 개발합니다.불량 블록을 많이 개발하는 SSD는 종종 훨씬 더 많이(아마도 수백 개) 개발되고 실패할 수 있습니다.그러나 대부분의 드라이브(99% 이상)는 불량 블록과 함께 출고됩니다.전반적으로 불량 블록은 일반적이며 드라이브의 30~80%가 사용 중인 블록으로 발전하지만, 몇 개의 불량 블록(2~4)도 나중에 최대 수백 개의 불량 블록을 예측합니다.제조 시의 불량 블록 수는 향후 불량 블록의 개발과 관련이 있습니다.이 보고서의 결론은 SSD가 불량 블록을 "한 줌 미만" 또는 "대량"으로 분류하는 경향이 있으며, 이것이 최종 장애를 예측하는 근거가 될 수 있다고 덧붙였습니다.
  • SSD의 약 2-7%가 사용 후 4년 이내에 불량 칩을 개발합니다.이들 칩의 3분의 2 이상이 제조사의 허용 오차 및 사양을 위반하게 됩니다.이것에 의해, 통상, 칩상의 블록의 2%이상이 기입 라이프 타임내에 장해가 발생하는 일은 없습니다.
  • 수리(보증 서비스)가 필요한 SSD의 96%는 평생 한 번만 수리하면 됩니다.수리 간격은 모델에 따라 "2,000일"에서 "거의 15,000일"까지 다양합니다.

데이터 복구 및 안전한 삭제

솔리드 스테이트 드라이브는 데이터 저장 방법이 비선형적이고 하드 디스크 드라이브보다 훨씬 복잡하기 때문에 데이터 복구 회사에 새로운 과제를 안겨주었습니다.드라이브가 내부적으로 작동하는 전략은 제조업체마다 크게 다를 수 있으며 TRIM 명령은 삭제된 파일의 전체 범위를 0으로 설정합니다.또한 웨어 레벨링은 데이터의 물리적 주소와 운영 체제에 노출되는 주소가 다르다는 것을 의미합니다.

데이터의 안전한 삭제에 대해서는, ATA Secure Erase 커맨드를 사용할 수 있습니다.이를 위해 hdparm 등의 프로그램을 사용할 수 있습니다.

신뢰성 지표

JEDEC Solid State Technology Association(JEDEC)은 신뢰성 지표에 [221]대한 표준을 발표했습니다.

  • 복구 불가능한 비트 오류율(UBER)
  • 테라바이트 쓰기(TBW) – 보증 기간 내 드라이브에 쓸 수 있는 테라바이트 수
  • DWPD(Drive Writes Per Day) – 보증 기간 내 드라이브의 총 용량이 하루에 기록될 수 있는 횟수

적용들

2009년까지 SSD는 HDD에 비해 일반적으로 엄청난 비용이 소요되었기 때문에 스토리지 시스템의 속도를 최대한 높여야 하는 미션 크리티컬 애플리케이션에 주로 사용되었습니다.플래시 메모리는 SSD의 일반적인 구성요소가 되었기 때문에 가격 하락과 밀도 증가로 인해 다른 많은 애플리케이션에서 비용 효율이 향상되었습니다.예를 들어 분산 컴퓨팅 환경에서 SSD는 속도가 느린 HDD 기반 백엔드 스토리지 시스템에 대한 대량의 사용자 요청을 일시적으로 흡수하는 분산 캐시 계층의 구성 요소로 사용할 수 있습니다.이 계층은 스토리지 시스템보다 훨씬 높은 대역폭과 짧은 지연 시간을 제공하며 분산 키-값 데이터베이스 및 분산 파일 시스템과 같은 다양한 형태로 관리할 수 있습니다.슈퍼컴퓨터에서는 보통 이 레이어를 버스트버퍼라고 부릅니다이 고속 레이어를 사용하면 사용자는 시스템 응답 시간이 단축되는 경우가 많습니다.시스템 데이터의 고속 액세스로부터 이익을 얻을 수 있는 조직에는 주식 거래 회사, 통신 회사, 스트리밍 미디어 및 비디오 편집 회사가 포함됩니다.더 빠른 스토리지로 혜택을 볼 수 있는 애플리케이션의 목록은 매우 [4]다양합니다.

플래시 기반 솔리드 스테이트 드라이브를 사용하여 범용 PC 하드웨어에서 네트워크 어플라이언스를 만들 수 있습니다.운영 체제와 애플리케이션 소프트웨어를 포함한 쓰기 보호 플래시 드라이브는 더 크고 신뢰성이 낮은 디스크 드라이브 또는 CD-ROM을 대체할 수 있습니다.이렇게 구축된 어플라이언스는 값비싼 라우터 [citation needed]및 방화벽 하드웨어를 대체할 수 있습니다.

SD operating system이 가동되고 있는 SD 카드를 베이스로 한 SSD는, 기입이 용이하게 됩니다.클라우드 컴퓨팅 환경 또는 기타 쓰기 가능한 미디어와 조합하여 영속성을 유지하기 위해 쓰기 잠긴 SD 카드에서 부팅된 OS는 견고하고 견고하며 신뢰성이 높으며 영구적인 손상에 영향을 받지 않습니다.실행 중인 OS가 저하되었을 경우, 머신의 전원을 껐다가 켜기만 하면 머신이 파손되지 않은 초기 상태로 돌아가기 때문에 특히 견고합니다.SD카드로 인스톨 되어 있는 OS에서는, 기입이 잠겨 있기 때문에, 파손된 컴포넌트를 떼어낼 필요는 없습니다만, 기입이 끝난 미디어를 복원할 필요가 있습니다.

하드 드라이브 캐시

2011년 인텔은 Z68 칩셋(및 모바일 파생 모델)의 캐싱 메커니즘을 도입하여 기존의 자기 하드 디스크 드라이브의 캐시(라이트 스루 [222]또는 라이트 백으로 구성 가능)로 SATA SSD를 사용할 수 있게 되었습니다.HighPoint의 RocketHybrid PCIe [223]카드에서도 같은 기술을 사용할 수 있습니다.

SSD(Solid-State Hybrid Drive)는 동일한 원리에 기반하지만 별도의 SSD를 사용하는 대신 기존 드라이브에 플래시 메모리를 일부 통합합니다.이러한 드라이브의 플래시 계층은 호스트에서 ATA-8 명령을 사용하여 자기 스토리지와 독립적으로 액세스할 수 있으므로 운영 체제에서 관리할 수 있습니다.예를 들어, Microsoft의 ReadyDrive 기술은 시스템이 최대 절전 모드로 전환될 때 최대 절전 모드 파일의 일부를 이러한 드라이브의 캐시에 명시적으로 저장하므로 이후 재개 속도가 [224]빨라집니다.

듀얼 드라이브 하이브리드 시스템은 동일한 컴퓨터에 설치된 별도의 SSD 및 HDD 장치를 컴퓨터 사용자 또는 컴퓨터 운영 체제 소프트웨어에 의해 관리되는 전반적인 성능 최적화와 결합하는 것입니다.이러한 유형의 시스템의 예로는 Linux의 [225]bcache 및 dm-cache, Apple의 Fusion Drive 등이 있습니다.

SSD 파일 시스템 지원

주요 기사:플래시 메모리, 솔리드 스테이트 미디어에 최적화된 파일 시스템

일반적으로 하드 디스크 드라이브에 사용되는 것과 동일한 파일 시스템을 솔리드 스테이트 드라이브에도 사용할 수 있습니다.일반적으로 파일 시스템은 SSD가 폐기된 데이터를 재활용하는 데 도움이 되는 TRIM 명령을 지원해야 합니다(TIM에 대한 지원은 SSD 자체로부터 몇 년 후에 시작되었지만 현재는 거의 보편화되었습니다).즉, 파일 시스템은 SSD에 의해 내부적으로 처리되므로 마모 레벨링이나 기타 플래시 메모리 특성을 관리할 필요가 없습니다.일부 로그 구조 파일 시스템(예: F2FS, JFFS2)은 특히 파일 시스템 메타데이터 업데이트와 같이 매우 적은 양의 데이터만 변경되는 상황에서 SSD의 쓰기 증폭을 줄이는 데 도움이 됩니다.

파일 시스템의 네이티브 기능은 아니지만, operating system은 파티션을 올바르게 정렬하는 것을 목표로 해, 과도한 읽기-수정-쓰기 사이클을 회피할 필요가 있습니다.일반적으로 사용되는 모든 크기(1 MiB, 512 KiB, 128 KiB, 4 KiB 및 512 B)로 나눌 수 있으므로 각 파티션은 일반적인 SSD 페이지 및 블록 크기 시나리오를 모두 포함하는 1 MiB(= 1,048,576 바이트) 표시로 시작하는 것이 일반적입니다.최신 운영체제 설치 소프트웨어와 디스크 툴이 이 작업을 자동으로 처리합니다.

리눅스

TRIM 명령어의 초기 지원이 Linux 커널 메인라인 버전 2.6.28에 추가되었습니다.

ext4, Btrfs, XFS, JFS 및 F2FS 파일시스템에는 폐기(TRIM 또는 UNMAP) 기능이 지원됩니다.

TRIM 동작에 대한 커널 지원은 2010년 [226]2월 24일에 출시된 Linux 커널 메인라인 버전 2.6.33에서 도입되었습니다.이를 이용하려면 파일시스템은 다음 명령을 사용하여 마운트해야 합니다.discard파라미터를 지정합니다.Linux 스왑 파티션은 기본적으로 기본 드라이브가 TRIM을 지원할 때 삭제 작업을 수행하며, 이를 끄거나 일회성 또는 연속적인 삭제 [227][228][229]작업 중에서 선택할 수 있습니다.TRIM 명령으로 인해 명령 큐가 중단되지 않는 SATA 3.1 기능인 큐트림 지원은 2013년 [230]11월 2일에 출시된 Linux 커널 3.12에서 도입되었습니다.

커널 레벨의 TRIM 조작의 대체 수단으로서 파일 시스템내의 미사용 블록을 모두 통과해, 그 영역에 대해서 TRIM 커맨드를 디스패치 하는 유저 스페이스 유틸리티를 사용하는 것이 있습니다.fstrim 유틸리티는 보통 스케줄링된 태스크로 cron에 의해 실행됩니다.2013년 11월 현재 Ubuntu Linux 디스트리뷰션에서 사용되고 있습니다.Ubuntu Linux 디스트리뷰션에서는 신뢰성의 이유로 Intel 및 Samsung 솔리드 스테이트 드라이브에서만 사용할 수 있습니다.벤더 체크는 파일 [231]자체에 포함된 지침에 따라 파일을 편집하여 사용할 수 없습니다.

2010년 이후 표준 Linux 드라이브 유틸리티는 기본적으로 [232]적절한 파티션 정렬을 처리했습니다.

Linux 퍼포먼스에 관한 고려사항

NVM Express를 논리 디바이스 인터페이스로 사용하는 SSD(PCI Express 3.0 × 4 확장 카드)

Linux 디스트리뷰션에서는 통상, 인스톨 되고 있는 시스템이 TRIM 을 사용하도록 설정되어 있지 않기 때문에,/etc/fstab파일을 수동으로 [233]수정해야 합니다.이는 현재 Linux TRIM 명령 구현이 [234]최적이 아닐 수 있다는 개념 때문입니다.특정 [235][236]상황에서 성능 향상 대신 성능 저하가 발생하는 것으로 입증되었습니다.2014년 1월부터 Linux는 TRIM [237]사양에서 권장하는 대로 TRIM 범위를 정의하는 벡터화된 목록 대신 개별 TRIM 명령을 각 섹터에 전송합니다.

퍼포먼스상의 이유로 I/O스케줄러를 디폴트 CFQ(완전 균등화 큐잉)에서 NOP 또는 데드라인으로 전환할 것을 권장합니다.CFQ 전통적인 자기 매체, 나를 최적화로 들어갈 때 SSDs와 함께 사용되도록 해서 해당 입출력 스케줄링 노력의 많은 낭비되고 있습니다. 그들의 디자인의 일환으로 설계되었다 SSDs라 내부의 논리 –로 고급 SSDs.[238]는 경우에는 23특히 일정 결정을 넘기는 것이 바람직하다고 모델을 지원 병렬 처리 훨씬 더 큰 수준을 제공한다.9]

blk-multiqueue 또는 blk-mq로 알려져 있고 주로 Fusion-io 엔지니어가 개발한 고성능 SSD 스토리지용 확장 가능한 블록 계층은 2014년 1월 19일에 출시된 커널 버전 3.13에서 Linux 커널 메인라인에 통합되었습니다.따라서 SSD 및 NVMe가 제공하는 성능을 활용하여 훨씬 높은 I/O 전송 속도를 실현할 수 있습니다.이 새로운 설계의 Linux 커널 블록 레이어에서는 내부 큐가 2개의 레벨(CPU 단위 큐와 하드웨어 전송 큐)로 분할되므로 병목 현상이 해소되고 I/O 병렬화 수준이 대폭 향상됩니다.2015년 4월 12일에 출시된 Linux 커널 버전 4.0 현재 Virt는IO 블록 드라이버, SCSI 레이어(시리얼 ATA 드라이버에서 사용), 디바이스 매퍼 프레임워크, 루프 디바이스 드라이버, 언소트 블록 이미지(UBI) 드라이버(플래시 메모리 디바이스용 삭제 블록 관리 레이어 구현) 및 RBD 드라이버(Ceph RADOS 개체를 블록 디바이스로 내보내기)가 실제로 이 새로운 인터페이스를 사용하도록 변경되었습니다.r 드라이버는, 다음의 [240][241][242][243][244]릴리스로 이식됩니다.

MacOS

Mac OS X 10.6.8(Snow Leopard) 이후 버전은 TRIM을 지원하지만 Apple에서 구입한 [245]SSD와 함께 사용하는 경우에만 지원됩니다.TRIM은 Trim Enabler와 같은 타사 유틸리티를 사용하여 활성화할 수 있지만 타사 드라이브에 대해 자동으로 활성화되지 않습니다.TRIM의 상태는 시스템 정보 응용 프로그램 또는system_profiler명령줄 도구입니다.

OS X 10.10.4(Yosemite) 이후 버전에는 다음이 포함됩니다.sudo trimforce enable비 Apple SSD에서 [246]TRIM을 활성화하는 터미널 명령으로 사용합니다.Mac OS X 10.6.8 이전 버전에서는 TRIM을 활성화하는 기술도 있지만, [247]실제로 TRIM이 올바르게 사용되는지는 아직 확실하지 않습니다.

Microsoft Windows

버전 7보다 이전 버전에서는 Microsoft Windows에서는 솔리드 스테이트 드라이브를 지원하기 위한 특별한 조치는 취해지지 않았습니다.Windows 7 에서는, 표준의 NTFS 파일 시스템이 TRIM 커맨드를 서포트합니다(Windows 7 의 다른 파일 시스템은 TRIM 를 서포트하고 있지 않습니다).[248]

기본적으로 Windows 7 이후 버전에서는 디바이스가 솔리드 스테이트드라이브로 인식되면 TRIM 명령어가 자동으로 실행됩니다.그러나 TRIM은 모든 여유 공간을 되돌릴 수 없게 재설정하므로 마모 [249]레벨링보다 데이터 복구를 활성화하는 것이 더 바람직한 경우 지원을 비활성화하는 것이 좋습니다.동작을 변경하려면 레지스트리 키에서 값을 입력합니다.DisableDeleteNotification로 설정할 수 있습니다.이렇게 하면 대용량 저장 드라이버가 TRIM 명령을 실행할 수 없습니다.

Windows 에서는, 파일 삭제 작업 뿐만이 아니라, TRIM 커맨드를 실장하고 있습니다.TRIM 작업은 포맷 및 삭제와 같은 파티션 및 볼륨 수준 명령, 잘라내기 및 압축과 관련된 파일 시스템 명령 및 시스템 복원([250]볼륨 스냅샷이라고도 함) 기능과 완전히 통합됩니다.

윈도 비스타

WindowsVista일반적으로,지만 SSDs 이는 기본 파티션 맞춤은 SSDs. 대부분의 SSDs의 속도 일반적으로 4KiB 분야로 나누어지는 것을 감소시키는 읽기·수정· 써넣기 작전을 막기 위해 개선하는 하드 디스크 드라이브보다는 SSDs.[251][252]WindowsVistaUSB-connected 플래시 장치의 특성을 활용하기 ReadyBoost를 포함하고 있다.s, most 시스템은 기본 파티션 설정이 4KiB [253]경계에 맞지 않는 512바이트 섹터를 기반으로 합니다.

조각 모음

SSD의 파일 구성 요소 위치는 성능에 큰 영향을 미치지 않으므로 SSD에서 조각 모음을 해제해야 합니다. 그러나 Windows 조각 모음 루틴을 사용하여 연속되도록 파일을 이동하면 SSD의 제한된 P/E 주기 동안 불필요한 쓰기 마모가 발생합니다.Superfetch 기능은 [254]성능을 크게 향상시키지는 않으며 마모를 일으키지는 않지만 시스템 및 SSD에 추가적인 오버헤드가 발생합니다.Windows Vista 에서는, SSD Doctor 와 같은 서드 파티제의 유틸리티는, SSD 를 정기적으로 스캔 해, 적절한 [255]엔트리를 트림 합니다.

윈도 7

윈도우즈 7 이상 버전에서는 [250][256]SSD를 기본적으로 지원합니다.운영체제는 SSD의 존재를 감지하고 그에 따라 작동을 최적화합니다.SSD 디바이스의 경우 윈도우즈는 ReadyBoost, 부팅 시간 및 애플리케이션 프리페치 작업 및 자동 조각 [citation needed]모음을 사용하지 않도록 설정합니다.그러나 Windows [250]7이 출시되기 전에 Steven Synofsky가 처음 언급했음에도 불구하고 SSD에서 [187]조각 모음을 사용하지 않도록 설정하지는 않았습니다.한 가지 이유는 단편화된 SSD에서 [187]Volume Shadow Copy Service의 성능이 낮기 때문입니다.두 번째 이유는 볼륨이 처리할 수 있는 실제 최대 파일 조각 수에 도달하지 않기 위함입니다.이 최대값에 도달하면 이후 드라이브에 쓰려고 하면 실패하고 오류 [187]메시지가 표시됩니다.

Windows 7 에는, operating system이 이미 무효라고 판단한 데이터의 가비지 수집을 줄이기 위한 TRIM 커맨드의 서포트도 포함되어 있습니다.TRIM을 지원하지 않으면 SSD는 이 데이터가 잘못된 것임을 인식하지 못하고 가비지 수집 중에 데이터를 계속 다시 쓰게 되어 SSD의 추가 마모가 발생합니다.SSD를 HDD처럼 취급할 수 없도록 변경하는 것이 좋습니다. 예를 들어 조각 모음을 취소하거나 용량의 75% 이상을 채우지 않거나 하드 드라이브를 사용할 수 있는 경우 로그 및 임시 파일과 같은 자주 쓴 파일을 저장하지 않거나 TRIM 프로세스를 [257][258]활성화하는 등의 방법이 있습니다.

Windows 8.1 이후

Windows 8.1 이후의 Windows 시스템에서는 NVMe 기반의 PCI Express SSD용 자동 TRIM도 지원합니다.Windows 7의 경우 이 기능을 사용하려면 KB2990941 업데이트가 필요하며, Windows 7을 NVMe SSD에 설치해야 할 경우 DISM을 사용하여 Windows 셋업에 통합해야 합니다.Windows 8/8.1은 USB 연결 SSD 또는 SATA-to-USB 인클로저에 대한 SCSI unmap 명령도 지원합니다.SCSI Unmap은 SATA TRIM 명령의 완전한 아날로그입니다.USB 연결 SCSI 프로토콜(UASP)을 통해서도 지원됩니다.

Windows 8.1의 그래피컬 Windows 디스크 디플러그에서는, 다른 미디어 타입의 열에 있는 하드 디스크 드라이브와 SSD 를 구별해 인식합니다.Windows 7은 내장 SATA SSD에 대한 자동 TRIM을 지원했지만 Windows 8.1 및 Windows 10은 (디스크 조각 모음의 "최적화" 기능을 통해) 수동 TRIM과 SATA, NVMe 및 USB 연결 SSD에 대한 자동 TRIM을 지원합니다.

ZFS

버전 10 업데이트 6(2008년 10월 출시) 이후의 Solaris와 최신[when?] 버전의 OpenSolaris, Solaris Express Community Edition, Illumos, Linux with ZFS 및 FreeBSD는 모두 SSD를 ZFS의 성능 향상으로 사용할 수 있습니다.지연 시간이 짧은 SSD는 ZIL(ZFS Intent Log)에 사용할 수 있으며, 여기서 STLOG로 명명됩니다.드라이브에 동기화된 쓰기가 발생할 때마다 사용됩니다.읽기 위해 데이터를 캐시하는 데 사용되는 레벨 2 L2ARC(Adaptive Replacement Cache)에는 SSD(대기 시간이 짧을 필요는 없음)를 사용할 수도 있습니다.단독 또는 조합으로 사용할 경우 일반적으로 성능이 크게 향상됩니다.[259]

FreeBSD

FreeB용 ZFSSD는 2012년 [260]9월 23일에 TRIM 지원을 발표했습니다.이 코드는 해방된 데이터 영역의 맵을 구축합니다.매번 쓸 때마다 이 맵을 참조해, 최종적으로 해방된 범위를 삭제합니다만, 현재는 덮어씁니다.시간이 되면 TRIM이 범위를 지정하는 우선순위가 낮은 스레드가 있습니다.

또한 Unix File System(UFS)은 TRIM [261]명령을 지원합니다.

파티션 스왑

  • Microsoft의 전 Windows 부문 사장 Steven Synofsky에 의하면, 「SSD에 격납하는 페이지 파일보다 뛰어난 파일은 거의 없다」[262]라고 합니다.수집한 텔레메트리 데이터에 따르면, Microsoft는 pagefile.sys가 SSD 스토리지에 [262]최적인 파일이라고 합니다.
  • Linux 스왑 파티션은 기본적으로 기본 블록 디바이스가 TRIM을 지원할 때 TRIM 작업을 수행하고 이를 끄거나 일회성 또는 연속적인 TRIM [227][228][229]작업을 선택할 수 있습니다.
  • 운영 체제가 개별 스왑 파티션에서 TRIM 사용을 지원하지 않는 경우 일반 파일 시스템 내에서 스왑 파일을 대신 사용할 수 있습니다.예를 들어 OS X는 스왑 파티션을 지원하지 않습니다.파일 시스템 내의 파일로만 스왑하기 때문에 스왑 파일이 [citation needed]삭제되었을 때 TRIM을 사용할 수 있습니다.
  • DragonFly BSD를 사용하면 SSD 구성 스왑을 파일 시스템 [263]캐시로도 사용할 수 있습니다.이를 통해 데스크톱 워크로드와 서버 워크로드 모두에서 성능을 향상시킬 수 있습니다.bcache, dm-cache 및 Flashcache 프로젝트는 Linux [264]커널에도 유사한 개념을 제공합니다.

표준화 조직

다음은 솔리드 스테이트 드라이브(및 기타 컴퓨터 스토리지 장치)의 표준을 작성하기 위해 작업하는 표준화 조직 및 단체입니다.아래 표에는 솔리드 스테이트 드라이브의 사용을 촉진하는 조직도 포함되어 있습니다.이것은 반드시 완전한 목록은 아니다.

조직 또는 위원회 소위원회: 목적
틈새 — 미국 ANSI와 전 세계 ISO/IEC 공동위원회 간의 기술 표준 활동 조정
T10 틈새 SCSI
T11 틈새 FC
T13 틈새 ATA
JEDEC — 마이크로일렉트로닉스 산업용 개방형 표준 및 출판물 개발
JC-64.8 JEDEC 솔리드 스테이트 드라이브 표준 및 출판물에 초점을 맞춥니다.
NVMHCI — 비휘발성 메모리 서브시스템에 표준 소프트웨어 및 하드웨어 프로그래밍 인터페이스를 제공합니다.
SATA-IO — SATA 사양 구현에 대한 지침 및 지원 제공
SFF 위원회 — 다른 표준 위원회에서 다루지 않은 경우 주의가 필요한 스토리지 업계 표준 관련 작업
SNIA — 정보관리 표준, 기술 및 교육서비스 개발 및 촉진
SSSI SNIA 솔리드 스테이트 스토리지의 성장과 성공을 촉진합니다.

상용화

유용성

솔리드 스테이트 드라이브 기술은 1990년대 [265]중반부터 군사 및 틈새 산업 시장에 출시되어 왔습니다.

새롭게 부상하고 있는 엔터프라이즈 시장과 더불어 SSD는 울트라 모바일 PC와 몇몇 경량 노트북 시스템에 등장하고 있으며, 용량, 폼 팩터 및 전송 속도에 따라 노트북의 가격이 크게 상승하고 있습니다.로우엔드 애플리케이션의 경우 용량 및 속도에 따라 USB 플래시 드라이브를 10달러에서 100달러 정도에 구입할 수 있습니다.또한 CF-IDE 또는 CF-SATA 컨버터와 같은 비용으로 CompactFlash 카드를 페어링할 수도 있습니다.이러한 방법 중 하나는 드라이브에 자주 쓴 파일을 저장하는 것을 자제하거나 플래시 파일 시스템을 사용하여 쓰기 주기 내구성 문제를 관리해야 합니다.표준 CompactFlash 카드는 보통 7~15MB/s의 쓰기 속도를 가지고 있지만, 고가의 고급 시장 카드는 최대 60MB/s의 속도를 자랑합니다.

최초의 플래시 메모리 SSD 기반 PC는 Sony Vaio UX90으로, 2006년 6월 27일에 사전 주문되어 2006년 7월 3일에 16GB 플래시 메모리 하드 드라이브를 [266]탑재하여 일본에서 출하되기 시작했습니다.2006년 9월 하순, Sony는 Vaio UX90의 SSD를 32 [267]GB로 업그레이드했습니다.

SSD의 첫 번째 주류 릴리스 중 하나는 XO Laptop으로, One Laptop Per Child 프로젝트의 일부로 구축되었습니다.개발도상국의 어린이들을 위해 만들어진 이 컴퓨터들의 양산은 2007년 12월에 시작되었다.이 기계들은 1,024 MiB SLC 낸드 플래시를 프라이머리 스토리지로 사용하며, 이는 통상적인 사용 조건보다 가혹한 환경에 더 적합하다고 판단됩니다.델은 2007년 [268]4월 26일부터 SanDisk SSD를 탑재한 울트라 포터블 노트북을 출하하기 시작했습니다.Asus는 2기가바이트, 4기가바이트 또는 8기가바이트의 플래시 [269]메모리를 탑재한 Eee PC 넷북을 2007년 10월 16일에 출시했습니다.2008년에 두 제조 업체 보기 드문 1.8" HDD대신 SSD선택적으로:이것은 맥북 에어 애플에 의한 1월 31일에 발매된 비슷한 64g을 선택 64GBSSD(애플 스토어 가격은 999달러 밖에 이런 선택을, 그러한 행위 80GB420RPMHDD과 비교하여)[270]그리고 레노버 씽크 패드 X300을 아주 얇은 노트북을 발표했다igab2008년 2월에[271] 발표되어 2008년 8월 26일에 128GB SSD 옵션으로 업그레이드된 yte SSD. ThinkPad X301 모델 출시(약 200달러 추가 업그레이드)[272]

2008년에는 SSD를 탑재한 보급형 넷북이 등장했고,[268][270] 2009년에는 노트북에 SSD가 등장하기 시작했습니다.

2008년 1월 14일 EMC Corporation(EMC)은 Symmetrix DMX 시스템에 [273]STEC, Inc.의 Zeus-IOPS SSD를 선택했다고 발표하면서 플래시 기반 SSD를 제품 포트폴리오에 제공하는 최초의 엔터프라이즈 스토리지 벤더가 되었습니다.Sun은 2008년 Sun Storage 7000 통합 스토리지 시스템(코드명 Amber Road)을 출시했습니다. 이 시스템은 SSD가 제공하는 속도와 기존 HDD가 제공하는 경제성과 용량을 활용하기 위해 솔리드 [274]스테이트 드라이브와 기존 하드 드라이브를 모두 사용합니다.

델은 2009년 [275][276]1월부터 일부 노트북 모델에 옵션인 256GB 솔리드 스테이트 드라이브를 제공하기 시작했습니다.2009년 5월, 도시바는 512 [277][278]GB SSD를 탑재한 노트북을 출시했습니다.

2010년 10월부터 Apple의 MacBook Air 제품군은 솔리드 스테이트 드라이브를 [279]표준으로 사용해 왔습니다.2010년 12월, OCZ RevoDrive X2 PCIe SSD는 100 GB ~960 GB의 용량으로 제공되어 740 MB/s 이상의 시퀀셜 속도와 최대 120,000 [280]IOPS의 랜덤 스몰 파일 쓰기를 실현했습니다.2010년 11월 Fusion-io는 5.12TB의 스토리지 공간, 6.0GB/s의 읽기 속도, 4.4GB/s의 쓰기 속도 및 30마이크로초의 낮은 지연 시간을 갖춘 PCI-Express x16 Gen 2.0 인터페이스를 사용하는 ioDrive Octal이라는 최고 성능 SSD 드라이브를 출시했습니다.1.19 M Read 512 바이트 IOPS와 1.18 M Write 512 바이트 [281]IOPS를 갖추고 있습니다.

2011년에는 인텔의 울트라북 사양의 컴퓨터를 이용할 수 있게 되었습니다.이러한 사양은 울트라북이 SSD를 사용하는 것을 나타냅니다.이 제품은 일반 소비자용 장치이며(기존의 많은 플래시 제품과는 달리) MacBook [282]Air를 제외하고 SSD를 사용하는 최초의 일반 소비자 컴퓨터를 나타냅니다.CES 2012에서 OCZ Technology는 6.5GB/s 및 140만 [283]IOPS의 전송 속도에 도달할 수 있는 R4 CloudServ PCIe SSD를 시연했습니다.또한 PCI Express x16 [284]Gen 3.0을 사용하여 7.2GB/s 및 252만 IOPS의 전송 속도에 도달할 수 있는 최대 12TB 용량의 Z-Drive R5도 발표되었습니다.

2013년 12월, 삼성은 업계 최초로 1TB mSATA SSD를 [285]선보이고 출시했습니다.2015년 8월, 삼성은 16TB SSD를 발표했는데, 당시 모든 [286]유형의 단일 스토리지 장치 중 세계 최대 용량이었습니다.

2018년 현재 많은 기업이 SSD 장치를 제공하고 있지만, SSD의 스토리지 요소인 낸드 플래시[287] 장치를 실제로 제조하는 기업은 5개뿐입니다.

품질과 퍼포먼스

주요 기사:디스크 드라이브의 퍼포먼스 특성

일반적으로 특정 장치의 성능은 작동 조건에 따라 크게 다를 수 있습니다.예를 들어 스토리지 디바이스에 액세스하는 병렬 스레드 수, I/O 블록 크기 및 남은 여유 공간 양에 따라 디바이스의 [288]성능(전송 속도)이 크게 달라질 수 있습니다.

SSD 기술은 빠르게 발전하고 있습니다.회전 미디어가 있는 디스크 드라이브에 사용되는 성능 측정의 대부분은 SSD에도 사용됩니다. 플래시 기반 SSD의 성능은 다양한 조건 때문에 벤치마킹하기 어렵습니다.Xssist가 2010년에 실시한 테스트에서는 IO미터, 랜덤 읽기 70%, 쓰기 30%, 큐 깊이 4를 사용하여 인텔 X25-E 64GB G1이 제공하는 IOPS는 약 10,000IOP에서 시작하여 8분 후에 4,000IOPS로 급감하여 이후 42분간 서서히 감소하였습니다.IOPS는 나머지 8시간 이상 테스트 실행 [289]시 약 50분 이상부터 3,000에서 4,000까지 다양합니다.

엔터프라이즈급 플래시 드라이브 설계자들은 과도한 프로비저닝을 늘리고 마모 [290]레벨링을 채택하여 수명을 연장하려고 합니다.

판매의

SSD 출하량은 2009년 [291]1100만대, 2011년[292] 1730만대,[293] 2012년 3900만대로 2013년[294] 8300만대, 2016년[292] 20140만대, 2017년 [295]2억2700만대로 증가할 것으로 예상됐다.

2008년 전 세계 SSD 시장(저가 PC 솔루션 포함)의 수익은 총 5억8500만 달러로 2007년의 [296]2억5900만 달러에서 100% 이상 증가했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

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Further reading

External links

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Background and general

Other