오늘날 게이머와 비디오 편집자부터 클라우드에서 앱을 출시하는 소프트웨어 스타트업 경영진에 이르기까지 모든 사람들이 데이터 스토리지를 위한 더 빠른 솔루션을 요구하고 있습니다. 그 이유는 간단합니다. 더 나은 스토리지 기술은 더 빠르고 더 높은 성능의 컴퓨팅 환경을 의미합니다. 게이머에게는 지연 시간이 줄어들고, 편집자에게는 비디오 렌더링 시간이 단축되며, 기업에게는 클라우드에서 워크로드를 빠르고 원활하게 실행할 수 있다는 것을 의미합니다.
안타깝게도 올바른 솔루션을 선택하는 것은 어려울 수 있습니다. 낯선 용어, 복잡한 기술 사양, 끝이 없어 보이는 수많은 옵션이 혼란을 야기합니다. 선택의 폭을 좁히고 사용자가 자신의 필요에 맞는 솔루션을 찾을 수 있도록 가장 인기 있는 데이터 스토리지 기술 두 가지를 살펴보고자 합니다. 바로 NVMe와 SATA입니다.
NVMe 및 SATA 프로토콜은 모두 SSD를 지원하며, 이 기술은 지난 10년 동안 소비자 및 전문 애플리케이션과 엔터프라이즈 워크로드의 업계 표준으로 HDD를 대체해 왔습니다. 지연 시간과 액세스 시간이 내재된 HDD와 달리 SSD는 플래시 메모리를 사용하며 움직이는 부품이 없기 때문에 훨씬 빠릅니다.
SSD는 컴퓨터 시스템에 영구 데이터를 저장하기 위해 플래시 메모리를 사용하는 반도체 기반 스토리지 장치입니다. 자석을 사용해 데이터를 저장하는 HDD나 플로피 드라이브와 같은 자기 스토리지와 달리, 솔리드 스테이트 드라이브는 데이터를 유지하는 데 전력이 전혀 필요하지 않은 비휘발성 스토리지 기술인 NAND 칩을 사용합니다. 최근 Gartner 보고서에 따르면(ibm.com 외부 링크), SSD는 현재 구조화된 데이터 워크로드에 대한 선호되는 업계 표준으로 HDD를 능가하고 있습니다.
NVMe(비휘발성 메모리 익스프레스)는 경쟁사보다 더 나은 처리량과 빠른 응답 시간을 제공하는 SSD용 데이터 스토리지 액세스 및 전송 프로토콜입니다. 고성능 비휘발성 스토리지 미디어용으로 제작되어 오늘날의 가장 까다로운 컴퓨팅 환경에 적합한 솔루션입니다.
NVMe는 널리 사용되는 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI)보다 더 작은 인프라 설치 공간과 적은 전력으로 엔터프라이즈 워크로드를 배포할 수 있습니다. NVMe 드라이브는 장치 드라이버가 개선되어 병렬 처리 및 폴링이 가능하고 지연 시간을 줄여 CPU 병목 현상을 방지하므로 HDD보다 더 나은 응답 시간을 제공할 수 있습니다.
NVMe 스토리지 기술은 2011년 NVMe가 도입되기 전까지 업계 표준이었던 직렬 고급 기술 연결(SATA) 및 직렬 연결 SCSI(SAS) 프로토콜을 대체하기 위해 설계되었습니다. NVMe는 데이터 저장 용량 및 전송 기술의 개선 외에도 사물인터넷(IoT), 인공 지능(AI) 및 머신 러닝(ML)을 포함하여 거의 같은 시기에 개발된 다른 중요한 기술의 개발에도 기여했습니다.
NVMe SSD와 SATA SSD의 가장 중요한 차이점 중 하나는 NVME SSD는 주변 장치 구성 요소 상호 연결 익스프레스(PCIe) 버스를 사용하여 플래시 스토리지에 액세스한다는 점입니다. 이 기능을 통해 NVMe SSD는 '중간자' 컨트롤러를 제거하여 지연 시간을 줄일 수 있습니다. 그러나 NVMe는 파이버 채널, 이더넷과 같은 모든 유형의 '패브릭' 상호 연결과 이더넷, iWarp, RoCEv2, iSER 및 NVMe-TCP 내에서도 실행할 수 있습니다.
하나의 명령 대기열만 배포할 수 있는 SCSI 프로토콜을 사용하는 드라이브와 달리 NVMe SSD는 한 번에 수만 개의 병렬 명령 대기열을 실행할 수 있습니다. NVMe SSD의 경우 연결 방법은 프로토콜과 독립적입니다. 예를 들어, NVMe PCIe 커넥터는 NVMe 프로토콜을 실행하는 PCIe 링크를 통해 단일 드라이브에 액세스할 수 있습니다.
M.2 SSD는 SSD에 사용되는 폼 팩터 또는 커넥터입니다. 이 용어는 NVMe와 같은 의미로 사용되는 경우가 많지만 이는 서로 다른 종류의 스토리지 기술입니다. NVMe는 마더보드의 PCIe 슬롯에 연결되어 데이터 전송 속도를 높이는 반면, m.2 NVMe SSD는 초박형 노트북 및 태블릿과 같이 전력이 제한된 소형 장치에서 고성능 스토리지를 가능하게 하는 물리적 폼 팩터입니다.
지난 10년 반 동안 SATA(직렬 고급 기술 연결)는 컴퓨터의 회로 기판과 내부 또는 외부 스토리지 장치 간에 데이터를 이동하는 데 가장 널리 사용되는 인터페이스였습니다. 최근까지 거의 모든 데스크톱과 노트북에는 SATA 호환 하드웨어가 포함되어 있었습니다. 그러나 SSD의 인기가 높아지고 이를 위해 특별히 설계된 NVMe 기술이 개발되면서 최근 몇 년 동안 SATA의 인기가 시들해지기 시작했습니다.
SATA는 내부 플로피 디스크, HDD 및 광학 디스크 드라이브의 업계 표준인 병렬 고급 기술 결합(PATA)을 개선한 것으로 2003년에 출시되었습니다. 2003년에 SATA 프로토콜 사양이 처음 발표되었을 때 PATA 인터페이스에 비해 다음과 같은 몇 가지 주요 이점이 있다는 것이 분명해졌습니다.
그러나 SATA가 NVMe에 비해 여전히 가지고 있는 장점 중 하나는 구형 하드웨어와의 호환성입니다. SATA HDD와 SSD는 컨트롤러 하드웨어를 통해 마더보드에 연결됩니다. 가장 간단한 구성(IDE 모드)에서 연결된 하드 드라이브는 PATA 장치로 인식될 수 있습니다. 이렇게 하면 구형 시스템과의 호환성이 향상되지만, SATA 드라이브가 IDE 모드일 때 성능이 저하될 수 있습니다.
구형 장치와의 호환성이 필요하지 않은 경우, 사용자는 SATA 컨트롤러를 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스(AHCI) 모드로 설정하여 성능을 향상시킬 수 있습니다. 또한 AHCI 모드는 외부 인터페이스와 드라이브 핫 스왑(전원을 끄지 않고 드라이브를 분리 및 연결하는 기능)을 지원할 수 있습니다.
또 다른 SATA 모드인 중복 디스크 어레이(RAID) 모드는 사용자가 동일한 데이터의 사본을 여러 개의 HDD 또는 SSD와 같은 다른 위치에 저장할 수 있도록 하여 추가적인 데이터 보호 계층을 제공합니다.
외장형 SATA(eSATA)는 포트라고 하는 지정된 플러그인 영역을 통해 외장형 드라이브를 지원하는 SATA 기술의 또 다른 중요한 기능입니다. eSATA는 경쟁 제품보다 빠르고 HDD, 플로피 드라이브, 이동식 드라이브, 블루레이, CD-ROM, DVD 등 기존의 여러 디스크 드라이브 기술과 호환됩니다. eSATA 드라이브는 비디오 및 오디오 편집과 데이터 백업을 포함하여 여러 가지 일반적인 용도로 사용됩니다.
속도와 성능만 고려한 직접적인 일대일 비교에서는 NVMe 프로토콜이 SATA보다 훨씬 우수합니다. SATA는 특히 HDD와의 데이터 전송을 용이하게 하기 위해 SCSI 스토리지 인터페이스로 설계된 반면, NVMe는 플래시 기술을 사용하는 SSD와 함께 사용하도록 특별히 설계되었습니다.
2023 International Data Corporation(IDC) 보고서(ibm.com 외부 링크)에 따르면, NVMe는 컴퓨터를 하나 이상의 주변 장치에 연결하기 위한 표준 직렬 확장 버스인 PCI 익스프레스(PCIe)를 통해 연결된 시스템으로 데이터를 빠르게 전송할 수 있도록 설계되었습니다.
설계상의 차이로 인해 NVMe는 SATA보다 PCIe 소켓을 활용하고 스토리지와 CPU 간에 데이터를 전송하는 데 더 적합합니다. HDD가 여전히 데이터를 저장하고 액세스하는 업계 표준이었을 때는 SATA가 적합했지만, SSD가 대중화되기 시작하면서 NVMe가 대부분의 사용자에게 더 나은 옵션으로 빠르게 자리 잡았습니다. 또한 NVMe의 간소화된 프로토콜은 최근 몇 년간 인기가 급증하고 있는 ML 및 AI와 같은 실시간 애플리케이션에 SATA보다 더 적합합니다. 또한 NVMe는 고성능 및 데이터 보호 기능이 내장되어 있어 하이브리드 클라우드, 멀티 클라우드 및 메인프레임 스토리지 환경을 지원하는 데 유리합니다.
그러나 일부 사용자에게는 여전히 SATA가 적합한 경우도 있습니다. 예를 들어 SATA는 NVMe SSD의 인기로 인해 가격이 하락하고 있지만 여전히 NVMe보다 저렴합니다. 다음은 두 기술을 기능별로 비교한 것입니다.
NVMe SSD는 NVMe 명령을 더 빠르게 송수신하고 더 나은 처리량을 제공할 수 있기 때문에 SATA SSD보다 훨씬 더 빠른 속도와 성능을 제공할 수 있습니다. NVMe SSD는 PCIe를 사용하여 SSD 스토리지를 서버 또는 중앙 처리 장치(CPU)에 직접 연결하는 반면, SATA SSD는 속도가 느린 직렬 ATA Express 버스 인터페이스를 사용합니다.
NVMe가 사용하는 PCIe 연결은 SATA 포트보다 더 크고 대역폭이 더 넓습니다. 또한 세대가 거듭될수록 PCIe는 이전 세대의 대역폭을 두 배로 늘립니다. 반면 SATA는 PCIe보다 대역폭 연결이 낮고 고정되어 있어 세대를 거듭해도 연결이 개선되지 않습니다. PCIe 연결은 또한 같은 세대에서 대역폭을 두 배로 늘릴 수 있는 '레인'을 사용하기 때문에 SATA보다 확장성이 뛰어납니다.
NVMe의 가장 중요한 기능 중 하나는 병렬 처리라고 하는 여러 스레드에서 동시에 작업을 실행할 수 있는 기능입니다. NVMe SSD는 대기열 깊이가 64,000개인 반면, SATA는 대기열에서 한 번에 32개의 I/O 요청만 지원할 수 있습니다. NVMe는 이전 버전의 '인터럽트' 기반 디바이스 드라이버가 아닌 병렬 명령 대기열과 '폴링 루프'를 사용하여 지연 시간과 시스템 오버헤드를 줄입니다.
AI, ML, 클라우드와 같은 최신 기술과 관련하여 NVMe는 같은 기간 동안 이러한 기술과 병행하여 개발되었기 때문에 SATA보다 훨씬 더 호환성이 뛰어난 옵션입니다. 또한 NVMe는 휴대폰, 노트북, 게임 콘솔을 포함한 모든 최신 운영 체제에서 원활하게 작동합니다. 그러나 구형 기술(예: HDD)과의 호환성 측면에서 보면, SATA를 지원하는 많은 구형 장치는 NVMe PCIe 소켓에 필요한 연결이 부족하기 때문에 NVMe와 호환되지 않습니다.
최근 몇 년 동안 NVMe와 SATA 모두 가격이 저렴해졌지만, 여전히 SATA SSD가 다소 더 저렴합니다. 예를 들어, 2.5인치 삼성 1TB SATA 드라이브의 가격은 100달러가 조금 넘는 반면, 동급의 NVMe 드라이브는 약 170달러입니다(작성 시점 기준). 엔터프라이즈급 SSD의 가격은 훨씬 더 다양하며 수천 달러에 이르는 경우도 많습니다. NVMe는 엔터프라이즈 워크로드의 업계 표준이 되었지만 SATA SSD는 속도가 훨씬 빠르기 때문에 HDD 대신 PC 빌드에 여전히 널리 사용되고 있습니다.
NVMe와 SATA 중 무엇을 선택할지는 사용자의 요구 사항에 따라 달라집니다. PC의 경우, 사용자가 더 낮은 속도를 기꺼이 수용할 수 있다면 SATA는 의심의 여지 없이 더 저렴한 옵션을 제시합니다. 엔터프라이즈 수준의 비즈니스 요구 사항의 경우 가격 인상에도 불구하고 NVMe 사용의 이점을 무시하기가 점점 더 어려워지고 있습니다. 다음은 두 기술을 실제로 적용한 몇 가지 사례입니다.
많은 사용자에게 SATA SSD는 일상적인 데이터 스토리지 및 전송 요구 사항을 충족할 수 있을 만큼 충분히 빠릅니다. 적어도 현재로서는 저렴한 가격대로 여전히 매력적인 옵션입니다. 하지만 엔터프라이즈 수준에서는 NVMe가 빠르게 업계 표준으로 자리 잡고 있습니다.
IBM Storage FlashSystem 5200은 NVMe 스토리지가 제공하는 모든 이점과 함께 작고 강력한 스토리지를 제공합니다. IBM Storage FlashSystem 제품군에 속하는 5200은 코어, 클라우드, 엣지 전반의 데이터 관리를 통합하며, 혁신적인 1U 폼 팩터로 설계되었습니다. 5200은 기업이 데이터 스토리지 솔루션에서 더 빠른 속도, 성능 및 확장성을 달성하도록 돕습니다.
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