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이 문서에서는 Dell SSD(Solid State Drive)에 대한 FAQ(Frequently Asked Question) 목록을 제공합니다.
데이터 보존:
데이터 보존이란 ROM에서 정확하게 판독할 수 있는 상태를 유지하는 시간 범위입니다. 칩이 전력 바이어스 상태에 있지 않을 때 셀이 프로그래밍된 상태를 유지하는 기간입니다. 데이터 보존은 플래시 셀에 가해지는 P/E(Program/Erase)주기 수에 민감하며 외부 환경에도 따라 달라집니다. 온도가 높으면 보존 기간이 줄어드는 경향이 있습니다. 수행된 읽기 주기 수에 따라 이 보존 성능이 저하될 수도 있습니다.
프로그램/지우기(P/E) 주기:
NAND 플래시에서 저장은 NAND 게이트를 형성하는 부동 게이트 트랜지스터를 사용하여 이루어집니다. 이와 같이 프로그래밍되지 않은 비트의 상태는 1이고, 프로그래밍 동작은 플로팅 게이트에 전하를 주입하면 그 결과 비트는 0이 됩니다. 반대 작업인 삭제는 저장된 전하를 추출하고 상태를 1로 되돌립니다. 삭제 및 프로그램 작동은 본질적으로 플로팅 게이트를 분리하는 산화물 층의 열화를 유발합니다. 이것이 NAND 플래시의 유한한 수명(일반적으로 SLC의 경우 30K-1M 프로그램/삭제 주기, MLC의 경우 2.5K-10K 프로그램/지우기 주기, eMLC의 경우 10K-30K 프로그램/지우기 주기)을 위한 이유입니다.
FTL(Flash Translation Layer):
Flash Translation Layer는 플래시 메모리가 있는 일반 파일 시스템을 지원하기 위해 컴퓨팅에 사용되는 소프트웨어 계층입니다. FTL은 섹터 기반 파일 시스템과 NAND 플래시 칩 간의 변환 계층입니다. 운영 체제 및 파일 시스템 액세스 NAND 플래시 메모리 장치를 액세스 디스크 드라이브로 사용할 수 있습니다. FTL은 플래시 디바이스에 논리 블록 인터페이스를 제공하여 플래시의 복잡성을 숨깁니다. 플래시는 플래시 페이지를 덮어 쓰기를 지원하지 않기 때문에 FTL은 논리 블록을 실제 플래시 페이지에 매핑하고 블록을 삭제합니다.
메타데이터:
메타데이터는 NAND 플래시 메모리에 저장된 정보 또는 데이터를 관리하는 데 사용됩니다. 메타데이터는 일반적으로 저장된 정보의 논리적-물리적 주소 매핑 테이블, 저장된 정보의 속성 정보 및 저장된 정보의 관리를 도울 수 있는 임의의 다른 데이터를 포함한다.
가상 풀:
가상 풀은 프로그래밍할 준비가 된 NAND 소거 블록 그룹입니다.
회전 플래터를 사용하여 데이터를 저장하는 하드 디스크 드라이브(하드 드라이브)와 달리 SSD(Solid State Drive)는 솔리드 스테이트 메모리 NAND 칩을 사용합니다. 하드 드라이브에는 기계적으로 움직이는 여러 부품이 있어 취급 손상에 취약합니다. 솔리드 스테이트 드라이브에는 움직이는 부품이 없으며 사용 중에 영향을 받는 경우에도 취급 손상에 덜 취약합니다.
SSD는 트랜잭션 집약적인 서버 및 스토리지 애플리케이션에 대해 초고성능 IOPS(I/O OPERATIONS PER SECOND)와 짧은 대기 시간을 제공합니다. 하드 드라이브가 장착된 시스템에 적절하게 사용되는 이 제품은 낮은 소비 전력과 낮은 작동 온도를 통해 총 소유 비용(TCO)을 줄여줍니다.
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Dell은 까다로운 엔터프라이즈 애플리케이션에 필요한 고품질 솔리드 스테이트 드라이브를 고객에게 공급하는 데 필요한 모든 단계를 면밀하게 관리합니다.
여기에는 다음이 포함됩니다.
모든 Dell Enterprise 솔리드 스테이트 드라이브는 Dell Enterprise 시스템과 정확하게 일치하고 고객에게 최적의 생산 환경을 제공하도록 개발되었습니다. 하드 드라이브 업계는 최근 공급자의 통합과 드라이브의 표준화를 겪었습니다. 솔리드 스테이트 드라이브의 경우는 그렇지 않습니다. 많은 SSD 제조업체가 있지만 Dell은 Dell에서 구매하지 않은 SSD를 사용하는 Dell 서버의 기능 또는 호환성 수준을 보장할 수 없습니다.
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플래시 메모리를 기반으로 하는 SSD(Solid State Drive)는 일반적으로 하드 디스크 드라이브(하드 드라이브)보다 레이턴시가 짧기 때문에 응답 시간이 더 빠른 경우가 많습니다. 랜덤 읽기 워크로드의 경우 SSD는 하드 드라이브에 비해 더 높은 처리량을 제공합니다.
Nand 플래시 기반
호스트 인터페이스 기반
SSD는 최고의 성능이 요구되는 애플리케이션에 가장 적합합니다. 데이터베이스, 데이터 마이닝, 데이터 웨어하우징, 분석, 거래, 고성능 컴퓨팅, 서버 가상화, 웹 서비스 및 이메일 시스템과 같은 I/O 집약적인 애플리케이션이 SSD 사용에 가장 적합합니다.
SSD 유형, 애플리케이션, 활용 사례
| 플래시 기술 | 애플리케이션 종류 | 애플리케이션 |
| MLC/eMLC | 웹 기반 및 클라이언트 컴퓨팅 | 프런트엔드 웹 스트리밍, 미디어 웹 애플리케이션 , 이메일/메시징 , 협업 |
| eMLC/SLC | DSS/HPC/ OLTP/스토리지 |
OLTP/스토리지 HPC/슈퍼컴퓨팅 데이터 웨어하우징/마이닝 인프라스트럭처 가상 데스크탑 OLTP/데이터베이스/비즈니스 처리 데이터 캐싱 |
SSD 드라이브는 쓰기 대비 읽기 작업이 가장 많은 환경에서 사용하도록 고안되었습니다. 드라이브가 특정 보증 기간을 준수할 수 있도록 MLC 드라이브에는 드라이브에 내구성 관리 메커니즘이 내장되어 있습니다. 드라이브에서 유효 수명이 보증에 미치지 못할 것으로 예상하는 경우 드라이브는 임계치 조절 메커니즘을 사용하여 쓰기 속도를 늦춥니다.
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플래시를 사용한 빈도(사용된 P/E 주기), 플래시 유형 및 보관 온도에 따라 다릅니다. MLC 및 SLC의 경우 최소 3개월, 최상의 경우 10년 이상이 될 수 있습니다. 보존은 온도와 작업량에 따라 크게 달라집니다.
| NAND 기술 | 정격 P/E 사이클에서 데이터 보존 |
| SLC | 6개월 |
| eMLC | 3달 |
| eMLC | 3달 |
오버프로비저닝은 플래시 SSD 및 플래시 미디어 카드의 설계에 사용되는 기술입니다. SSD 컨트롤러는 (사용자가 액세스할 수 없는) 추가 메모리 용량을 제공하여 가상 풀에서 사용할 준비가 된 사전 삭제된 블록을 보다 쉽게 생성할 수 있습니다. 오버프로비저닝을 통해 다음과 같은 사항이 개선됩니다.
NAND 플래시 메모리는 FTL(플래시 변환 계층)을 사용하는 데이터 저장 애플리케이션과 시스템에서 일반적으로 수행되는 반복 프로그램과 삭제 사이클로 인해 마모되기 쉽습니다. 동일한 메모리 위치에서 끊임없이 프로그래밍과 삭제를 수행하는 것은 결국 메모리의 해당 부분을 마모시켜 유효하지 않게 만듭니다. 결과적으로 NAND 플래시의 수명은 제한적입니다. 이러한 문제가 발생하지 않도록 SSD 내에 웨어 레벨링 기법이라는 특수 알고리즘이 배포됩니다. 용어에서 알 수 있듯이 웨어 레벨링은 프로그램 및 지우기 주기를 SSD 내의 모든 메모리 블록에 균일하게 배포하는 방법을 제공합니다. 이를 통해 동일한 메모리 블록에 대한 지속적인 프로그램 및 삭제 사이클을 방지하여 전체 NAND 플래시 메모리의 수명을 연장할 수 있습니다.
웨어 레벨링에는 동적 평준화와 정적 평준화의 두 가지 유형이 있습니다. 동적 마모 알고리즘은 데이터 프로그램 및 삭제 주기가 NAND 플래시 내의 모든 블록에 고르게 분산되도록 보장합니다. 이 알고리듬은 드라이브의 쓰기 버퍼에 있는 데이터가 플러시되어 플래시 메모리에 기록될 때마다 실행되기 때문에 동적입니다. 동적 웨어 레벨링만으로는 모든 블록이 동일한 속도로 웨어 레벨링되고 있음을 보장할 수 없습니다. 데이터가 플래시에 장기간 또는 무기한으로 기록되고 저장되는 특수한 경우도 있습니다. 다른 블록이 스왑, 삭제 및 통합되는 동안 이러한 블록은 웨어 레벨링 프로세스에서 비활성 상태로 유지됩니다. 모든 블록이 동일한 속도로 웨어 레벨링되도록 하기 위해 정적 웨어 레벨링이라는 보조 웨어 레벨링 알고리즘이 배포됩니다. 정적 웨어 레벨링은 비활성 상태이고 블록에 저장된 데이터가 있는 블록을 처리합니다.
Dell SSD 드라이브는 정적 및 동적 웨어 레벨링 알고리듬을 모두 통합하여 NAND 블록이 고르게 마모되도록 보장하여 SSD의 수명을 연장합니다.
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플래시 메모리는 저마다 하나 이상의 데이터 비트를 저장하는 셀로 구성됩니다. 이 셀은 데이터가 기록될 수 있는 가장 작은 단위의 개별 위치인 페이지로 그룹화됩니다. 페이지는 블록으로 수집되며, 이 블록은 삭제할 수 있는 가장 작은 단위의 개별 위치입니다. 플래시 메모리는 하드 디스크 드라이브처럼 직접 덮어 쓸 수 없습니다. 일단 삭제해야 합니다. 따라서 블록의 빈 페이지를 직접 쓸 수 있지만 먼저 전체 페이지 블록을 삭제해야 페이지를 덮어쓸 수 있습니다.
드라이브를 사용하면 데이터가 변경되고, 변경된 데이터가 블록의 다른 페이지나 새 블록에 기록됩니다. 이전(오래된) 페이지는 유효하지 않은 것으로 표시되며 전체 블록을 지워 회수할 수 있습니다. 그러나 이렇게 하려면 블록에서 점유된 다른 모든 페이지에 대해 여전히 유효한 정보를 다른 블록으로 이동해야 합니다. 새로운 데이터를 동일한 블록에 쓰기 전에 유효한 데이터를 이전하고 블록을 삭제하는 요구 사항은 쓰기 증폭을 유발합니다. 플래시 메모리에서 필요한 총 쓰기 수는 원래 요청한 호스트 컴퓨터보다 높습니다. 또한 SSD가 호스트 컴퓨터에서 새 데이터를 쓰는 동시에 지워야 하는 블록에서 데이터를 이동할 때 쓰기 작업의 속도를 늦춥니다.
SSD 컨트롤러는 가비지 컬렉션이라는 기술을 사용하여 이전에 기록된 블록을 해제합니다. 또한 이 프로세스는 여러 블록의 페이지를 이동하고 새로운 블록을 채우기 위해 다시 기록하는 방식으로 페이지를 통합합니다. 그러면 이전 블록이 삭제되어 새로 들어오는 데이터를 위한 저장 공간이 마련됩니다. 그러나 플래시 블록은 실패하기 전에 여러 번만 쓸 수 있기 때문에 단일 블록이 조기에 마모되는 것을 방지하기 위해 전체 SSD를 웨어 레벨링해야 합니다.
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시간 경과에 따른 플래시 메모리 셀의 성능 저하와 인접한 플래시 메모리 페이지의 중단은 저장된 데이터에 임의 비트 오류를 초래할 수 있습니다. 특정 데이터 비트가 손상될 가능성은 적지만 스토리지 시스템에는 방대한 수의 데이터 비트가 있기 때문에 데이터 손상 가능성이 매우 높습니다.
오류 감지 및 수정 코드는 플래시 메모리 스토리지 시스템에서 데이터 손상을 방지하는 데 사용됩니다. Dell SSD 드라이브에는 업계 최고 수준의 ECC 알고리듬이 탑재되어 수정 불가능한 비트 오류율 10-17을 달성합니다.
쓰기 증폭 인자는 SSD 컨트롤러가 호스트 컨트롤러에서 쓰고자 하는 데이터의 양과 관련하여 기록해야 하는 데이터의 양입니다. 쓰기 증폭 계수가 1인 경우가 가장 이상적입니다. 사용자가 1MB를 쓰기를 원했고 SSD의 컨트롤러가 1MB를 썼다는 의미이기 때문입니다. 쓰기 증폭 계수가 1보다 큰 것은 바람직하지 않지만 인생의 불행한 사실입니다. 쓰기 증폭이 높을수록 드라이브가 더 빨리 마모되고 성능이 저하됩니다.
플래시 메모리
에 기록된 데이터--------------------------------------- = 쓰기 증폭
호스트가 쓴 데이터
Dell은 플래시 셀 손상을 방지하고 SSD 드라이브의 수명을 연장하기 위해 다음 방법을 사용합니다.
SSD의 유효 수명은 세 가지 주요 매개변수에 의해 결정됩니다. SSD NAND 플래시 기술, 드라이브 용량 및 애플리케이션 사용 모델. 일반적으로 다음 수명 주기 계산기를 사용하여 드라이브가 얼마나 오래 지속되는지 계산할 수 있습니다.
수명[년] = (내구성[P/E 사이클] * 용량[물리적, 바이트] * 오버프로비저닝 계수) / (쓰기 속도[bps] * 듀티 사이클[사이클] * 쓰기 % * WAF) / (36 *24* 3,600)
매개변수:
쓰기 속도(바이트/초):
특정 운영 체제는 삭제된 파일을 스토리지 디바이스(SSD)의 관련 LBA(Logical Block Address)로 변환하는 TRIM 기능을 지원합니다. SATA의 경우 명령을 TRIM이라고도 하며 SAS의 경우에는 UNMAP이라고 합니다. TRIM/UNMAP 명령은 특정 LBA에 데이터가 더 이상 필요하지 않다는 것을 드라이브에 알리며, 이로 인해 여러 NAND 페이지가 확보됩니다.
TRIM/UNMAP 명령이 작동하려면 운영 체제, 드라이브 및 컨트롤러에서 지원되어야 합니다. TRIM/UNMAP 명령을 실행하면 가비지 컬렉션 중에 다시 써야 하는 데이터의 감소와 드라이브의 여유 공간 증가로 인해 SSD 성능이 향상될 수 있습니다. 현재 배송 중인 Dell 엔터프라이즈 드라이브는 충분한 성능과 내구성을 갖추고 있으므로 운영 체제에서 이러한 명령을 지원하더라도 아직 이러한 명령을 지원하지 않습니다. 이러한 기능은 후속 Dell SSD 제품에 대해 검토 중입니다.
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Dell SSD 드라이브 데이터 무결성은 다음 방법을 사용하여 유지됩니다.
갑작스러운 정전 방지
하드 드라이브와 비교하여 솔리드 스테이트 드라이브는 충격에 대해 더 견고하고, 소비 전력이 적고, 액세스 시간이 빠르며, 읽기 성능이 더 뛰어납니다. 그러나 특정 SSD 설계에는 갑작스러운 정전이 발생할 경우 데이터 및 파일 시스템 손상 문제가 있습니다. 효과적인 정전 데이터 보호 메커니즘은 포괄적인 데이터 보호를 제공하기 위해 운영 중단을 초래하는 정전 전후에 작동해야 합니다.
Dell Enterprise SSD에는 하드웨어 및 펌웨어 기반 정전 데이터 보호 기능이 포함되어 있습니다. 여기에는 전압 공급을 모니터링하고 전압이 사전 정의된 임계 값 아래로 떨어지면 SSD 컨트롤러에 신호를 보내는 정전 감지 회로가 포함됩니다. 그러면 SSD에서 입력 전원과 연결을 끊고 임시 버퍼 데이터와 메타 데이터를 NAND 플래시로 옮기는 데 필요한 단계가 시작됩니다. 이 작동에 충분한 에너지를 제공하기 위해 온보드 전력 홀드업 회로와 커패시터가 구현됩니다. 보존 커패시터는 드라이브 수명 동안 충분한 에너지를 보장하기 위해 여러 단계로 오버프로비저닝됩니다.
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SSD는 전체 드라이브 용량을 여러 번 다시 써서 복구 불능하게 삭제할 수 있습니다. Dell은 향후 릴리스를 위해 SED(Self-Encrypting Drive) SSD의 보안 삭제 및 자체 암호화 기능을 조사하고 있습니다. 이러한 기술을 사용하면 SSD를 더 빠르고 효율적으로 삭제할 수 있습니다.
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내구성 관리 알고리즘을 사용하면 드라이브의 보증 기간 동안 충분한 프로그램/삭제(P/E) 사이클이 제공됩니다. 드라이브에 쓰기가 많은 경우 펌웨어가 쓰기를 제한합니다. 그러나 고객은 의도한 애플리케이션에서 SSD를 사용할 때 성능 제한을 거의 경험하지 않습니다.
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22 mar. 2024
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