[Chapter 7] 04 SSD

• 기계적 장치가 포함된 하드 디스크 드라이브(HDD)를 대체하기 위해 개발된 대용량 비휘발성 반도체 저장장치

• 저장밀도가 높은 NAND 플래시 메모리, 인터리빙 방식으로 데이터 분산 저장, 병렬 입출력 채널 구성

• 다수의 플래시 메모리들을 배열로 구성하여 패키징

• 높은 안정성 및 신뢰도 제공

• 저장용량 대비 가격이 HDD에 비해 다소 높음

• 플래시 메모리의 셀은 재기록 가능 횟수가 정해져 수명이 제한적(EEPROM)

 

❖ SSD의 저장 공간 구조

• SSD를 HDD와 비교하면 블록은 트랙, 페이지는 섹터와 비슷

• HDD에서 데이터 저장의 최소 단위는 섹터, SSD에서는 페이지.

 

❖ 플래시 변환 계층

• 기존의 파일시스템과 OS가 HDD와 같은 방법으로 SSD를 사용할 수 있도록 지원해주는 미들웨어

• 플래시 메모리의 블록과 페이지를 논리적으로 HDD의 섹터와 같은 구조로 변환

• SSD 컨트롤러가 수행

 

❖ 웨어 레벨링wear leveling

• 특정 페이지에 쓰기가 집중되면 해당 페이지가 포함된 블록 수명이 짧아질 수 있으므로 SSD의 플래시 변환 계층에서 모든 페이지를 골고루 쓰게 하는 기능(마모 평준화) : 쓰기에 제한이 있기 때문에 사용됨

 

❖ 가비지 컬렉션 garbage collection

• 웨어 레벨링 과정이 반복되면 무효 표시된 데이터가 담긴 쓰레기 페이지들이 쌓임

• 쌓인 쓰레기 페이지가 많이 축적된 블록이 있으면 한 번에 처리하게 되는데 이 과정을 가비지 컬렉션이라 고 함(쓰레기 수집)

• 삭제할 블록에는 유효한 페이지도 포함되어 있을수 있기 때문에 다른 블록으로 복사하고 기존 블록 전체를 삭제. (굳이 복사가 필요없는 무효 페이지들을 선별하여 가비지 컬렉션의 효율을 높임(TRIM))

• TRIM 명령 - OS로 하여금 SSD 제어기에게 무효가 된 페이지들을 통보해줌

 

❖ 오버 프로비저닝over provisioning

• 여유 공간이 어느 정도는 있어야 웨어 레벨링 작업과 가비지 컬렉션이 효율적으로 이루어질 수 있기 때문에 SSD 내부에 여분의 저장 공간을 두는데, 이를 오버 프로비저닝이라고 함 (초과 대비공간 - SSD는 꼭 필요함)

   - 가비지 컬렉션이 워크로드를 따라 잡을수 있도록, 즉, 쓰기 워크로드를 흡수해주는 버퍼 역할

• 출시될 때부터 오버 프로비저닝 공간을 SSD에 내장하거나 공간 일부(10%~25%)를 오버 프로비저닝 공간 으로 설정하여 사용하기도 함