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쓰기 증폭

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목차

1. 개요

쓰기 증폭은 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)의 성능에 영향을 미치는 요소로, 플래시 메모리에 기록되는 데이터량이 호스트에서 기록된 데이터량보다 많은 현상을 의미한다. SSD는 플래시 메모리의 특성상 데이터를 덮어쓸 수 없어, 가비지 컬렉션과 같은 과정을 거치면서 실제 쓰기 작업보다 더 많은 데이터를 기록하게 된다. 쓰기 증폭은 SSD의 수명 단축과 성능 저하를 야기하며, 오버 프로비저닝, TRIM 명령, 웨어 레벨링, 데이터 압축 등의 기술을 통해 쓰기 증폭을 줄이고 SSD의 성능을 향상시킬 수 있다.

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2. SSD의 기본 작동 원리

SSD는 플래시 메모리 셀에 데이터를 저장하며, 쓰기 작업은 페이지 단위로, 지우기 작업은 블록 단위로 수행된다.[52] 플래시 메모리의 특성상 하드 디스크 드라이브와 달리 데이터를 직접 덮어쓸 수 없다. 따라서 기존 데이터를 업데이트하려면 가비지 컬렉션 과정이 필요하다.

SSD 컨트롤러는 플래시 변환 계층(FTL)을 통해 논리 블록 주소 지정(LBA) 방식으로 데이터를 관리하고, 호스트 시스템과의 인터페이스를 담당한다.

2. 1. 낸드 플래시 메모리의 작동 방식

NAND 플래시 메모리는 데이터를 4 KiB 페이지 단위로 쓰고, 256 KiB 블록 단위로 지운다.


플래시 메모리의 작동 방식 때문에, 데이터를 하드 디스크 드라이브처럼 직접 덮어쓸 수 없다. SSD에 처음 데이터를 쓸 때, 셀은 모두 지워진 상태로 시작하므로 한 번에 페이지 단위(보통 4~8 KB 크기)로 데이터를 직접 쓸 수 있다. 플래시 메모리를 관리하고 호스트 시스템과 인터페이스하는 SSD의 SSD 컨트롤러는 논리 블록 주소 지정(LBA)이라고 하는 논리-물리 매핑 시스템을 사용하며, 이는 플래시 변환 계층(FTL)의 일부이다.[7] 이미 기록된 이전 데이터를 대체하는 새 데이터가 들어오면 SSD 컨트롤러는 새 데이터를 새 위치에 쓰고 논리 매핑을 업데이트하여 새 물리적 위치를 가리킨다. 이전 위치의 데이터는 더 이상 유효하지 않으며, 해당 위치에 다시 쓰려면 지워야 한다.[2][8]

플래시 메모리는 제한된 횟수만큼만 프로그래밍하고 지울 수 있다. 이것은 종종 플래시 메모리의 수명 동안 유지할 수 있는 최대 프로그램/지우기 사이클(P/E 사이클)이라고 한다. 더 높은 성능과 더 긴 내구성을 위해 설계된 싱글 레벨 셀(SLC) 플래시는 일반적으로 50,000~100,000 사이클에서 작동할 수 있다. 멀티 레벨 셀(MLC) 플래시는 저가형 애플리케이션을 위해 설계되었으며 일반적으로 3,000~5,000 사이클로 크게 감소된 사이클 수를 가지고 있다. 2013년 이후, 트리플 레벨 셀(TLC) (예: 3D NAND) 플래시가 출시되었으며, 사이클 수는 1,000 프로그램-지우기 사이클로 떨어졌다. 쓰기 증폭이 낮을수록 더 바람직하며, 이는 플래시 메모리의 P/E 사이클 감소와 SSD 수명 연장으로 이어집니다.[2]

2. 2. 가비지 컬렉션 (Garbage Collection)



플래시 메모리는 하드 디스크와 달리 데이터를 직접 덮어쓸 수 없다. SSD에 데이터를 처음 쓸 때는 셀이 모두 지워진 상태이므로, 페이지 단위(보통 4~8 KB)로 데이터를 직접 쓸 수 있다. SSD 컨트롤러는 논리 블록 주소 지정(LBA) 방식을 사용하여 데이터를 관리하는데, 이는 플래시 변환 계층(FTL)의 일부이다.[7] 이미 기록된 데이터를 대체하는 새 데이터가 들어오면, SSD 컨트롤러는 새 데이터를 새 위치에 쓰고 논리 매핑을 업데이트한다. 이전 위치의 데이터는 더 이상 유효하지 않으며, 다시 쓰려면 지워야 한다.[2][8]



데이터는 페이지 단위로 플래시 메모리에 기록되지만, 메모리는 블록(여러 페이지로 구성) 단위로만 지울 수 있다.[1] 블록의 일부 페이지에 있는 데이터가 더 이상 필요하지 않은 경우, 해당 블록의 유효한 데이터가 있는 페이지만 읽어 이전에 지워진 빈 블록에 다시 기록한다.[3] 그리고 남은 빈 페이지는 새 데이터를 쓸 수 있게 된다. 이 과정을 '''가비지 수집''''(GC)이라고 한다.[2][14] 모든 SSD는 어느 정도 가비지 수집을 하지만, 프로세스를 수행하는 시기와 속도는 다를 수 있다.[14] 가비지 수집은 SSD의 쓰기 증폭에 큰 영향을 미친다.[2][14]

가비지 컬렉션 과정은 데이터를 읽고 다시 쓰는 과정을 포함한다. 이는 호스트로부터의 새로운 쓰기 작업이 먼저 전체 블록을 읽고, 유효한 데이터를 포함하는 블록의 일부를 쓰고, 새로운 데이터를 쓰는 과정을 거쳐야 함을 의미하여 시스템 성능을 저하시킬 수 있다.[16] 많은 SSD 컨트롤러는 '''백그라운드 가비지 컬렉션'''(BGC, 유휴 가비지 컬렉션 또는 유휴 시간 가비지 컬렉션(ITGC)이라고도 함)을 구현하여, SSD가 유휴 상태일 때 가비지 컬렉션을 수행해 성능 저하를 최소화한다.[39]

컨트롤러가 필요하기 전에 모든 예비 블록에 대해 백그라운드 가비지 컬렉션을 수행한다면, 호스트에서 쓰여지는 새로운 데이터를 미리 데이터를 이동할 필요 없이 쓸 수 있어 성능을 최고 속도로 유지할 수 있다. 그러나 호스트에서 필요하지 않아 삭제될 데이터도 플래시 메모리의 다른 위치에 다시 쓰여져 쓰기 증폭이 증가할 수 있다. OCZ의 일부 SSD는 백그라운드 가비지 컬렉션이 소수의 블록만 정리하고 중단하여 과도한 쓰기를 제한한다.[14] SandForce SSD 컨트롤러[16]와 Violin Memory의 시스템[13]은 호스트 쓰기와 병렬로 필요한 이동을 수행할 수 있는 효율적인 가비지 컬렉션 시스템을 갖추고 있어, SSD가 거의 유휴 상태가 아닌 높은 쓰기 환경에서 효과적이다.[17]

2010년, 삼성 등 일부 제조업체는 BGC를 확장하여 SSD에서 사용되는 파일 시스템을 분석하고, 최근 삭제된 파일과 파티션되지 않은 공간을 식별하는 SSD 컨트롤러를 출시했다. 이를 통해 TRIM을 지원하지 않는 시스템에서도 유사한 성능을 낼 수 있다고 주장했다. 삼성은 NTFS 파일 시스템을 가정하고 필요로 하는 것으로 보였다.[18]

2. 3. 플래시 변환 계층 (FTL)



플래시 변환 계층(FTL)은 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 컨트롤러 내부에 존재하며, 논리 블록 주소 지정(LBA)이라고 하는 논리-물리 매핑 시스템을 사용한다.[7] 이는 호스트 시스템과 플래시 메모리 사이의 인터페이스를 관리하는 역할을 한다. 플래시 메모리의 특성상, 하드 디스크 드라이브와 달리 데이터를 직접 덮어쓸 수 없다. SSD에 처음 데이터를 쓸 때는 셀이 모두 지워진 상태이므로 페이지 단위(보통 4~8 킬로바이트)로 데이터를 직접 쓸 수 있다.

이미 기록된 데이터를 대체하는 새 데이터가 들어오면, SSD 컨트롤러는 새 데이터를 새 위치에 쓰고 논리 매핑을 업데이트하여 새 물리적 위치를 가리킨다. 이전 위치의 데이터는 더 이상 유효하지 않으며, 다시 쓰려면 지워야 한다.[2][8]

플래시 메모리는 제한된 횟수만큼만 프로그래밍하고 지울 수 있다. 이를 P/E 사이클(Program/Erase cycle)이라고 하며, 싱글 레벨 셀(SLC) 플래시는 50,000~100,000 사이클, 멀티 레벨 셀(MLC) 플래시는 3,000~5,000 사이클, 트리플 레벨 셀(TLC) 플래시는 1,000 프로그램-지우기 (P/E) 사이클 정도의 수명을 가진다. 쓰기 증폭이 낮을수록 플래시 메모리의 P/E 사이클이 감소하여 SSD 수명이 연장된다.[2]

3. 쓰기 증폭 (Write Amplification)

쓰기 증폭(Write Amplification, WA)은 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)에서 실제 플래시 메모리에 기록되는 데이터 양이 호스트 시스템(운영체제 등)에서 요구하는 양보다 많아지는 현상이다. 이는 SSD의 작동 방식과 플래시 메모리의 특성 때문에 발생한다. 2008년 인텔[4][9]과 실리콘시스템즈[10]가 이 용어를 사용하면서 널리 알려졌다.[10]

SSD는 데이터를 페이지 단위로 기록하고 블록 단위로 삭제하는데, 이 과정에서 가비지 컬렉션이 필요하다. 가비지 컬렉션 과정에서 유효한 데이터를 새 블록으로 옮기고 기존 블록을 지우면서 쓰기 증폭이 발생한다. 쓰기 증폭 값이 낮을수록 SSD의 성능과 수명이 향상된다.

모든 SSD는 쓰기 증폭 값을 가지며, 이는 현재 기록 중인 데이터와 이전에 SSD에 기록된 데이터를 기반으로 한다. 특정 SSD의 쓰기 증폭 값을 정확하게 측정하려면, 드라이브가 정상 상태 조건에 도달할 때까지 충분한 시간 동안 테스트를 실행해야 한다.[3]

SSD의 쓰기 증폭은 가비지 컬렉션 효율성, 오버 프로비저닝 용량, TRIM 명령 지원 여부, 웨어 레벨링 알고리즘 등 여러 요인에 의해 영향을 받는다.

3. 1. 쓰기 증폭의 계산

Write amplification|쓰기 증폭영어(WA)은 (플래시 메모리에 기록된 데이터) / (호스트에 의해 기록된 데이터) 공식으로 계산된다.[2][14][11]

'''WA 값 계산식'''
WANANDHOST
쓰기 증폭 값플래시 메모리에 쓰기 데이터량호스트 측에서의 쓰기 데이터량



계산에 사용되는 두 가지 값은 SMART 통계(ATA F7/F8,[12] ATA F1/F9)를 통해 얻을 수 있다. SSD에서 WA 값을 정확하게 측정하기 위해서는 드라이브가 "안정 상태"에 도달할 때까지 충분한 시간 동안 테스트 쓰기가 수행되어야 한다.[43]

3. 2. 쓰기 증폭에 영향을 미치는 요소

SSD의 쓰기 증폭에 영향을 미치는 여러 요인이 존재한다. 주요 요인들은 다음과 같다.[2][7][13]

쓰기 증폭 요인
요인설명유형관계*
가비지 컬렉션지울 블록을 선택하고 다시 쓸 때 사용되는 알고리즘의 효율성가변역(양호)
오버 프로비저닝SSD 컨트롤러에 할당된 오버 프로비저닝 용량 비율가변역(양호)
장치의 내장 DRAM 캐시SSD의 내장 DRAM 캐시는 쓰기 증폭을 줄이는 데 사용될 수 있다.가변역(양호)
TRIM 명령(SATA) 또는 UNMAP 명령(SCSI)운영 체제(OS)가 SSD에 유효하지 않은 데이터가 포함된 페이지를 알려준다.토글긍정(양호)
구역형 스토리지쓰기 증폭과 제품 비용을 줄일 수 있는 스토리지 기술토글긍정(양호)
사용자 공간 확보실제 사용자 데이터가 없는 사용자 용량의 비율가변역(양호)
보안 삭제모든 사용자 데이터 및 관련 메타데이터를 지워 SSD를 초기 상태로 재설정토글긍정(양호)
웨어 레벨링모든 블록이 최대한 균등하게 동일한 횟수로 기록되도록 보장하는 알고리즘 효율성가변Depends
정적 데이터와 동적 데이터 분리데이터 변경 빈도에 따라 데이터를 그룹화토글긍정(양호)
순차 쓰기이론적으로 쓰기 증폭이 적지만, 다른 요인들이 실제 상황에 영향토글긍정(양호)
임의 쓰기순차적이지 않은 데이터와 작은 데이터 크기 쓰기는 쓰기 증폭에 큰 영향토글부정(나쁨)
데이터 압축 (데이터 중복 제거 포함)데이터 압축 및 중복 제거로 중복 데이터 제거 시 쓰기 증폭 감소 및 속도 향상가변역(양호)
MLC NAND를 SLC 모드로 사용셀당 1비트 속도로 데이터를 써서 읽기 및 쓰기 속도 향상토글Depends



*관계 정의
유형관계 수정설명
가변직접요인이 증가하면 WA가 증가
역요인이 증가하면 WA가 감소
Depends다른 제조업체 및 모델에 따라 다름
토글긍정요인이 존재하면 WA가 감소
부정요인이 존재하면 WA가 증가
Depends다른 제조업체 및 모델에 따라 다름


  • '''가비지 컬렉션 (Garbage Collection)''': SSD는 데이터를 페이지 단위로 기록하지만, 블록 단위로만 지울 수 있다. 블록 내 일부 페이지의 데이터가 불필요해지면, 유효한 페이지만 새 블록으로 옮기고 기존 블록을 지우는 가비지 컬렉션 과정이 필요하다.[2][14] 이 과정은 쓰기 증폭의 주요 원인 중 하나이다.[2][14]
  • '''순차 쓰기''': 데이터를 순차적으로 쓰면 쓰기 증폭을 1에 가깝게 유지할 수 있다. 파일이 삭제되면 전체 블록을 무효화하면 되므로, 가비지 컬렉션 과정이 단순해진다.[7]
  • '''임의 쓰기''': 순차적이지 않은 데이터를 쓰면 가비지 컬렉션 과정이 복잡해져 쓰기 증폭이 증가한다. SSD가 최고 성능을 발휘하는 시점은 가비지 컬렉션, 보안 삭제, TRIM 등으로 여유 블록이 충분할 때이다.[51]


인텔[46][47]과 실리콘 시스템즈[48]는 2008년부터 쓰기 증폭(WA) 용어를 사용하기 시작했다.

3. 2. 1. 오버 프로비저닝 (Over-provisioning)



'''오버 프로비저닝''' (OP, 영어: over provisioning)은 플래시 메모리의 물리적 용량과 운영 체제(OS)를 통해 사용자에게 사용 가능한 것으로 표시되는 논리적 용량 간의 차이를 말한다. SSD에서 가비지 컬렉션, 웨어 레벨링, 불량 블록 매핑 작업 중에 오버 프로비저닝으로 인한 추가 공간은 컨트롤러가 플래시 메모리에 쓸 때 쓰기 증폭(WA)을 줄이는 데 도움이 된다.[4][25][26] 오버 프로비저닝 영역은 플래시 변환 계층(FTL) 테이블과 같은 펌웨어 데이터를 저장하는 데도 사용된다.[27]

오버 프로비저닝은 일반적으로 다음 세 가지 요소에서 비롯된다.

# 기가바이트(GB)를 기비바이트(GiB) 대신 단위로 계산하고 사용하는 경우. HDD 및 SSD 제조업체는 모두 GB라는 용어를 ''10진수 GB'' 또는 1,000,000,000 (109) 바이트를 나타낸다. 다른 대부분의 전자 저장 장치와 마찬가지로 플래시 메모리는 2의 거듭제곱으로 조립되므로, SSD의 물리적 용량을 계산할 때는 ''이진 GB'' 또는 GiB당 1,073,741,824 (230)를 기준으로 한다. 이 두 값의 차이는 7.37% ((230-109)/109)이다. 따라서 추가 오버 프로비저닝이 0%인 128 GB SSD는 사용자에게 128,000,000,000바이트를 제공한다. 이 초기 7.37%는 일반적으로 총 오버 프로비저닝 수치에 포함되지 않으며, 컨트롤러가 블록 상태 플래그와 같은 비운영 체제 데이터를 추적해야 하므로 실제 사용 가능한 양은 일반적으로 이보다 적다.[25][27]

# 제조업체의 결정. 이는 일반적으로 물리적 용량의 10진수 기가바이트와 사용자에게 사용 가능한 공간의 10진수 기가바이트 간의 차이에 따라 0%, 7%, 14% 또는 28%로 수행된다. 예를 들어, 제조업체는 128 GB의 가능한 용량을 기준으로 SSD 사양을 100, 120 또는 128 GB로 게시할 수 있다. 이 차이는 각각 28%, 14%, 7% 및 0%이며 제조업체가 드라이브에 28%의 오버 프로비저닝이 있다고 주장하는 근거가 된다. 여기에는 10진수 기가바이트와 이진수 기가바이트 간의 차이로 인한 추가 용량 7.37%는 포함되지 않는다.[25][27]

# 드라이브의 알려진 사용 가능한 사용자 공간은 사용하지 않는 부분을 보고하는 대신, 또는 현재 또는 미래 용량을 희생하면서 내구성과 성능을 얻는다. 이 사용 가능한 공간은 TRIM 명령을 사용하여 운영 체제에서 식별할 수 있다. 또는 일부 SSD는 최종 사용자가 추가 오버 프로비저닝을 선택할 수 있는 유틸리티를 제공한다. 또한, SSD가 사용 가능한 공간의 100% 미만인 전체 파티션 레이아웃으로 설정된 경우, 해당 파티션되지 않은 공간은 SSD에서 자동으로 오버 프로비저닝으로 사용된다.[27]

SSD 컨트롤러는 가비지 컬렉션 및 웨어 레벨링을 위해 SSD의 사용 가능한 블록을 사용한다. 사용자 데이터가 없는 사용자 용량 부분(이미 TRIM 처리되었거나 처음부터 기록되지 않은 경우)은 오버 프로비저닝 공간과 동일하게 보이며, 사용자가 SSD에 새 데이터를 저장할 때까지 유지된다. 사용자가 드라이브의 총 사용자 용량의 절반만 사용하여 데이터를 저장하는 경우, 나머지 절반의 사용자 용량은 추가 오버 프로비저닝처럼 보인다(TRIM 명령이 시스템에서 지원되는 경우).[21][31]

오버 프로비저닝은 일시적으로 또는 영구적으로 사용자 용량을 줄이는 경우가 많지만 쓰기 증폭 감소, 내구성 증가 및 성능 향상을 제공한다.[17][26][28][29][30]

오버 프로비저닝 계산
\text{over-provisioning} = \frac{\text{물리적 용량}-\text{사용자 용량}}{\text{사용자 용량}}


3. 2. 2. TRIM

TRIM은 운영 체제가 SSD에게 파일 삭제 또는 볼륨 포맷으로 인해 더 이상 필요하지 않은 데이터 블록을 알려주는 SATA 명령어이다. 운영체제가 논리 블록 주소(LBA)를 덮어쓸 때, SSD는 이전 LBA가 유효하지 않다고 표시하고, 가비지 컬렉션 과정에서 해당 블록을 저장하지 않는다.[19][20][21]

사용자가 파일을 삭제하면, 파일은 삭제된 것으로 표시되지만 디스크의 내용은 실제로 지워지지 않는다. 이 때문에 SSD는 파일이 차지했던 LBA를 지울 수 있다는 것을 알지 못하고, 가비지 컬렉션에 계속 포함시킨다.[19][20][21]

TRIM 명령을 지원하는 운영 체제는 다음과 같다.

  • 윈도우 7[20]
  • Mac OS (Snow Leopard, Lion, Mountain Lion의 최신 릴리스, 경우에 따라 패치됨)[22]
  • FreeBSD 버전 8.1 이후[23]
  • 리눅스 커널 메인라인 버전 2.6.33 이후의 리눅스[24]


위 운영체제에서는 파일이 영구적으로 삭제되거나 드라이브가 포맷될 때, 운영 체제가 더 이상 유효한 데이터를 포함하지 않는 LBA와 함께 TRIM 명령을 보낸다. 이는 SSD에게 사용 중인 LBA를 지우고 다시 사용할 수 있음을 알려준다. 이렇게 하면 가비지 컬렉션 중에 이동해야 하는 LBA가 줄어들어 SSD는 더 많은 여유 공간을 확보하고, 쓰기 증폭을 줄이며, 성능을 향상시킬 수 있다.[19][20][21]

TRIM 명령은 SSD의 펌웨어 지원도 필요하다. 펌웨어가 TRIM 명령을 지원하지 않으면, TRIM 명령으로 받은 LBA는 무효로 표시되지 않고, 드라이브는 해당 데이터가 여전히 유효하다고 가정하고 가비지 컬렉션을 계속한다. 운영 체제가 해당 LBA에 새로운 데이터를 저장해야만 SSD는 원래 LBA를 무효로 표시해야 함을 알게 된다.[21] TRIM 지원을 처음부터 구축하지 않은 SSD 제조업체는 펌웨어 업그레이드를 제공하거나, 별도의 유틸리티를 제공하여 OS에서 무효 데이터를 추출하고 SSD를 TRIM할 수 있다. 사용자는 예약된 작업을 통해 유틸리티를 백그라운드에서 정기적으로 실행하도록 설정할 수 있다.[16]

SSD가 TRIM 명령을 지원하더라도 TRIM 명령 직후에 즉시 최고 속도로 성능을 발휘하지는 않는다. TRIM 명령 후에 확보된 공간은 SSD 전체에 무작위로 분산될 수 있다. 이러한 공간이 통합되어 성능 향상을 보이기까지는 데이터를 쓰고 가비지 컬렉션을 여러 번 반복해야 한다.[21]

2010년 초 기준으로, 데이터베이스 및 RAID 시스템은 아직 TRIM을 인식하지 못하여 해당 정보를 SSD에 전달하지 못한다. 이러한 경우 SSD는 OS가 해당 LBA를 새로운 쓰기에 사용할 때까지 해당 블록을 계속 저장하고 가비지 컬렉션을 수행한다.[21]

TRIM 명령의 실제 이점은 SSD의 사용자 사용 가능 공간에 따라 달라진다. SSD 용량이 100GB이고 사용자가 95GB의 데이터를 저장한 경우, TRIM 작업은 가비지 컬렉션 및 마모 평탄화를 위해 5GB 이상의 여유 공간을 추가하지 않는다. 이 경우 오버 프로비저닝 양을 5GB 증가시키면 SSD가 더 일관된 성능을 발휘할 수 있는데, 이는 OS에서 TRIM 명령을 기다릴 필요 없이 항상 추가적인 5GB의 여유 공간을 확보할 수 있기 때문이다.[21]

3. 2. 3. 웨어 레벨링 (Wear Leveling)

웨어 레벨링은 SSD의 모든 플래시 메모리 셀에 쓰기/지우기 횟수를 균등하게 분산시켜 특정 셀의 조기 마모를 방지하는 기술이다. 특정 블록이 다른 블록에 쓰지 않고 반복적으로 프로그래밍되고 지워진다면, 그 블록은 다른 모든 블록보다 먼저 마모되어 SSD의 수명을 조기에 종료시킨다.[38] 이러한 이유로, SSD 컨트롤러는 웨어 레벨링 기술을 사용하여 SSD의 모든 플래시 블록에 쓰기를 가능한 한 균등하게 분산시킨다.[38]

완벽한 시나리오에서는 이를 통해 모든 블록이 최대 수명까지 기록되어 모두 동시에 고장 날 수 있다. 하지만, 쓰기를 균등하게 분산하는 과정은 이전에 쓰여졌고 변경되지 않은 데이터(콜드 데이터)를 이동시켜야 하므로, 더 자주 변경되는 데이터(핫 데이터)를 해당 블록에 쓸 수 있게 한다. 호스트 시스템에 의해 변경되지 않고 데이터가 재배치될 때마다, 이는 쓰기 증폭을 증가시켜 플래시 메모리의 수명을 단축시킨다. 따라서, 웨어 레벨링과 쓰기 증폭을 모두 최대화하는 최적의 알고리즘을 찾는 것이 중요하다.[38]

쓰기 증폭을 줄이기 위해 정적 데이터와 동적 데이터를 분리하는 것은 SSD 컨트롤러에게 간단한 과정이 아니다. SSD 컨트롤러는 지속적으로 변경되어 다시 쓰기가 필요한 데이터(동적 데이터)를 가진 LBA와 거의 변경되지 않아 다시 쓰기가 필요하지 않은 데이터(정적 데이터)를 가진 LBA를 분리해야 한다. 오늘날 거의 모든 시스템에서처럼 데이터가 동일한 블록에 혼합되어 있다면, 재쓰기 시 SSD 컨트롤러는 (처음 재쓰기를 유발한) 동적 데이터와 (재쓰기가 필요하지 않았던) 정적 데이터 모두 가비지 수집을 수행해야 한다. 그렇지 않았다면 이동할 필요가 없는 데이터의 가비지 수집은 쓰기 증폭을 증가시킨다. 따라서 데이터를 분리하면 정적 데이터는 그대로 유지될 수 있으며, 재쓰기가 전혀 이루어지지 않으면 해당 데이터에 대한 쓰기 증폭을 가능한 가장 낮게 유지할 수 있다. 이 과정의 단점은 SSD 컨트롤러가 정적 데이터에 대한 마모 평준화를 수행할 방법을 찾아야 한다는 것이다. 즉, 변경되지 않는 블록은 최대 P/E 사이클까지 쓰여질 기회를 얻지 못한다.[42]

3. 2. 4. 데이터 압축

샌드포스는 2009년 4월에 데이터 압축 기술을 적용하여 쓰기 증폭(WA) 0.5를 달성한 SF-1000 SSD 프로세서 제품군을 발표했다.[74][76] 이 발표 전에는 쓰기 증폭 1.0이 SSD로 달성할 수 있는 최저치로 여겨졌다.[73] 현재 샌드포스의 SSD 컨트롤러가 이러한 압축 기술을 사용하고 있다.

참조

[1] 웹사이트 NAND Flash Solid State Storage Performance and Capability – an In-depth Look http://www.snia.org/[...] SNIA 2009-08-18
[2] 서적 Write Amplification Analysis in Flash-Based Solid State Drives IBM
[3] 웹사이트 Benchmarking SSDs: The Devil is in the Preconditioning Details http://www.flashmemo[...] SandForce 2009-08-17
[4] 웹사이트 SSD Flash drives enter the enterprise http://www.silverton[...] Silverton Consulting 2008-09
[5] 웹사이트 OCZ's Vertex 2 Pro Preview: The Fastest MLC SSD We've Ever Tested http://www.anandtech[...] AnandTech 2009-12-31
[6] 웹사이트 Intel SSD 520 Review: SandForce's Technology: Very Low Write Amplification http://www.tomshardw[...] 2012-02-06
[7] 웹사이트 The Fundamental Limit of Flash Random Write Performance: Understanding, Analysis and Performance Modelling http://domino.watson[...] IBM Research, Zurich 2010-03-31
[8] 서적 Design Tradeoffs for SSD Performance Microsoft 2008-06
[9] 뉴스 Intel X25 80GB Solid-State Drive Review http://www.extremete[...] 2008-09-08
[10] 웹사이트 Western Digital Solid State Storage – formerly SiliconSystems http://www.storagese[...] ACSL
[11] 웹사이트 Intel Solid State Drives http://www.intel.com[...] Intel
[12] 웹사이트 TN-FD-23: Calculating Write Amplification Factor https://media-www.mi[...] 2014
[13] 웹사이트 Flash SSD Jargon Explained http://www.storagese[...] ACSL
[14] 웹사이트 SSDs – Write Amplification, TRIM and GC http://www.oczenterp[...] OCZ Technology
[15] 웹사이트 TN-29-17: NAND Flash Design and Use Considerations http://download.micr[...] Micron
[16] 웹사이트 Solid State Drives Take Out the Garbage http://www.enterpris[...] Enterprise Storage Forum 2009-12-01
[17] 간행물 Anatomy of SSDs http://www.linux-mag[...] 2009-10-27
[18] 웹사이트 Solid State Drives: The Beginning of the End for Current Practice in Digital Forensic Recovery? http://www.jdfsl.org[...] Journal of Digital Forensics, Security and Law
[19] 웹사이트 ATA Trim/Delete Notification Support in Windows 7 http://www.snia.org/[...] Storage Developer Conference, 2009 2009-09-14
[20] 웹사이트 The SSD Improv: Intel & Indilinx get TRIM, Kingston Brings Intel Down to $115 http://www.anandtech[...] AnandTech.com 2009-11-17
[21] 웹사이트 Solid State Drives Get Faster with TRIM http://www.enterpris[...] Enterprise Storage Forum 2010-01-27
[22] 웹사이트 Enable TRIM for All SSD's [sic] in Mac OS X Lion http://osxdaily.com/[...] osxdaily.com 2012-01-03
[23] 웹사이트 FreeBSD 8.1-RELEASE Release Notes https://www.freebsd.[...]
[24] 웹사이트 Linux 2.6.33 Features http://kernelnewbies[...] 2010-02-04
[25] 웹사이트 Managing data migration, Tier 1 to SSD Tier 0: Over-provisioning: a winning strategy or a retreat? http://www.plianttec[...] 2009-07-01
[26] 웹사이트 Methodologies for Calculating SSD Useable Life http://www.snia.org/[...] Storage Developer Conference, 2009 2009-09-14
[27] 웹사이트 Understanding SSD Over-provisioning http://www.flashmemo[...] 2011-08-01
[28] 웹사이트 The Impact of Spare Area on SandForce, More Capacity At No Performance Loss? http://www.anandtech[...] AnandTech.com 2010-05-03
[29] 웹사이트 Intel SSD 520 Enterprise Review http://www.storagere[...] 2012-02-06
[30] 웹사이트 White Paper: Over-Provisioning an Intel SSD http://cache-www.int[...] Intel
[31] 웹사이트 The SSD Anthology: Understanding SSDs and New Drives from OCZ http://www.anandtech[...] AnandTech.com 2009-03-18
[32] 웹사이트 The SSD Anthology: Understanding SSDs and New Drives from OCZ http://www.anandtech[...] AnandTech.com 2009-03-18
[33] 웹사이트 Long-term performance analysis of Intel Mainstream SSDs http://www.pcper.com[...] PC Perspective 2009-02-13
[34] 웹사이트 CMRR – Secure Erase http://cmrr.ucsd.edu[...] CMRR
[35] 웹사이트 How to Secure Erase Your OCZ SSD Using a Bootable Linux CD http://www.ocztechno[...] 2011-09-07
[36] 웹사이트 The Intel SSD 320 Review: 25nm G3 is Finally Here http://www.anandtech[...] anandtech 2011-06-29
[37] 웹사이트 SSD Secure Erase – Ziele eines Secure Erase http://www.thomas-kr[...] Thomas-Krenn.AG 2018-01-08
[38] 서적 On Efficient Wear Leveling for Large Scale Flash Memory Storage Systems National ChiaoTung University, HsinChu, Taiwan 2007-03-11
[39] 웹사이트 Corsair Force Series SSDs: Putting a Damper on Write Amplification http://blog.corsair.[...] Corsair.com 2010-06-18
[40] 웹사이트 Intel Introduces Solid-State Drives for Notebook and Desktop Computers http://www.intel.com[...] Intel 2010-05-31
[41] 웹사이트 SandForce SSD Processors Transform Mainstream Data Storage http://www.sandforce[...] SandForce 2010-05-31
[42] 웹사이트 Write Amplification Analysis in Flash-Based Solid State Drives "{{citeseerx|10.1.1.[...] IBM 2010-06-02
[43] 웹사이트 Benchmarking SSDs: The Devil is in the Preconditioning Details http://www.sandforce[...] SandForce 2012-08-28
[44] 웹사이트 Intel SSD 520 Review: SandForce's Technology: Very Low Write Amplification http://www.tomshardw[...] 2012-02-10
[45] 웹사이트 Design Tradeoffs for SSD Performance "{{citeseerx|10.1.1.[...] Microsoft 2010-06-02
[46] 웹사이트 SSD Flash drives enter the enterprise http://www.silverton[...] Silverton Consulting 2010-06-18
[47] 웹사이트 Intel X25 80GB Solid-State Drive Review http://www.extremete[...] 2011-07-28
[48] 웹사이트 Western Digital Solid State Storage - formerly SiliconSystems http://www.storagese[...] ACSL 2010-06-19
[49] 웹사이트 Flash SSD Jargon Explained http://www.storagese[...] ACSL 2010-05-31
[50] 웹사이트 Intel Solid State Drives http://www.intel.com[...] Intel 2010-05-31
[51] 웹사이트 The Fundamental Limit of Flash Random Write Performance: Understanding, Analysis and Performance Modelling http://domino.watson[...] IBM Research, Zurich 2010-06-19
[52] 웹사이트 NAND Flash Solid State Storage Performance and Capability – an In-depth Look http://www.snia.org/[...] SNIA 2012-08-28
[53] 웹사이트 SSDs - Write Amplification, TRIM and GC http://www.oczenterp[...] OCZ Technology 2012-11-13
[54] 웹사이트 https://pc.watch.imp[...]
[55] 웹사이트 TN-29-17: NAND Flash Design and Use Considerations http://download.micr[...] Micron 2010-06-02
[56] 웹사이트 Solid State Drives Take Out the Garbage http://www.enterpris[...] Enterprise Storage Forum 2010-06-18
[57] 웹사이트 Anatomy of SSDs http://www.linux-mag[...] Linux Magazine 2010-06-19
[58] 웹사이트 Solid State Drives: The Beginning of the End for Current Practice in Digital Forensic Recovery? http://www.jdfsl.org[...] Journal of Digital Forensics, Security and Law 2012-04-02
[59] 웹사이트 SSDs are incompatible with GPT partitioning?! http://forums.anandt[...] unknown
[60] 웹사이트 Over-provisioning: a winning strategy or a retreat? http://www.plianttec[...] StorageStrategies Now 2010-06-19
[61] 웹사이트 Understanding SSD Over-provisioning http://www.flashmemo[...] flashmemorysummit.com 2012-12-03
[62] 웹사이트 ATA Trim/Delete Notification Support in Windows 7 http://www.snia.org/[...] Storage Developer Conference, 2009 2010-06-20
[63] 웹사이트 The SSD Improv: Intel & Indilinx get TRIM, Kingston Brings Intel Down to $115 http://www.anandtech[...] AnandTech.com 2010-06-20
[64] 웹사이트 Solid State Drives Get Faster with TRIM http://www.enterpris[...] Enterprise Storage Forum 2010-06-20
[65] 웹사이트 The SSD Anthology: Understanding SSDs and New Drives from OCZ http://www.anandtech[...] AnandTech.com 2010-06-20
[66] 웹사이트 The SSD Anthology: Understanding SSDs and New Drives from OCZ http://www.anandtech[...] AnandTech.com 2010-06-20
[67] 웹사이트 Long-term performance analysis of Intel Mainstream SSDs http://www.pcper.com[...] PC Perspective 2010-06-20
[68] 웹사이트 CMRR - Secure Erase http://cmrr.ucsd.edu[...] CMRR 2010-06-21
[69] 웹사이트 How to Secure Erase Your OCZ SSD Using a Bootable Linux CD http://www.ocztechno[...] 2012-02-10
[70] 웹사이트 The Intel SSD 320 Review: 25nm G3 is Finally Here http://www.anandtech[...] anandtech 2011-06-29
[71] 웹사이트 SSD Secure Erase - Ziele eines Secure Erase http://www.thomas-kr[...] Thomas-Krenn.AG 2011-09-28
[72] 웹사이트 On Efficient Wear Leveling for Large Scale Flash Memory Storage Systems "{{citeseerx|10.1.1.[...] National ChiaoTung University, HsinChu, Taiwan 2010-05-31
[73] 웹사이트 Corsair Force Series SSDs: Putting a Damper on Write Amplification http://blog.corsair.[...] Corsair.com 2010-06-18
[74] 웹사이트 OCZ's Vertex 2 Pro Preview: The Fastest MLC SSD We've Ever Tested http://www.anandtech[...] AnandTech 2011-06-16
[75] 웹사이트 Intel Introduces Solid-State Drives for Notebook and Desktop Computers http://www.intel.com[...] Intel 2010-05-31
[76] 웹사이트 SandForce SSD Processors Transform Mainstream Data Storage http://www.sandforce[...] SandForce 2010-05-31
[77] 웹인용 NAND Flash Solid State Storage Performance and Capability – an In-depth Look http://www.snia.org/[...] SNIA 2012-08-28
[78] 서적 Write Amplification Analysis in Flash-Based Solid State Drives IBM
[79] 웹인용 Benchmarking SSDs: The Devil is in the Preconditioning Details http://www.flashmemo[...] SandForce 2016-11-10
[80] 웹인용 SSD Flash drives enter the enterprise http://www.silverton[...] Silverton Consulting 2010-06-18
[81] 웹인용 Intel SSD 520 Review: SandForce's Technology: Very Low Write Amplification http://www.tomshardw[...] 2012-02-10


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