Sata 4 ?

sata

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Storage Interface

하드디스크나 SSD를 접속하는 방법은 최근 몆년간 놀라운 변화를 가져왔습니다. SATA, SAS에서 M.2, SATA Express 가 나왔지요.

SATA 1 : 150MB/sec SATA 2 : 300MB/sec SATA 3 : 600MB/sec 에서 SATA 4는 ??? 이라고 생각할 수 있습니다. 만약 4가 나온다면 SATA 4 : 12000MB/sec 를 기대할 수 도 있습니다. 특히 SAS 가 12 Gbps 가 나오고 있으니 언젠가는 SATA 도 이런 기대인거 같습니다.

SATA 4 (12Gbps)

일단 현재 SATA 4 ( 12 Gbps ) 는 아예 계획조차 없습니다. 왜 그럴까요? 살펴보죠.

SATA HDD의 전송 속도 한계 때문에

HDD 를 보면 7200 RPM 짜리가 최대 지속 전송 속도는 아직도 200 MB/sec 아래입니다. ( 지속 가능한 전송 속도 즉 플래터 자체의 기록 밀도, 회전수, 포맷등에 기인한 한계입니다. 카타로그에 나온 것도 최외곽에서 나오는 가장 성능 좋은 수치이고요. ) SATA 3 의 600 MB/sec 면 앞으로 한참 남았고, 하드 디스크의 발전 속도를 보면 앞으로 10 년 이상 걸려야 이 속도에 도달할까 말까일거 같습니다.

SAS는 12Gbps 인데 SATA 3는 600Mbps에 머무는가?

그럼 SAS 는 왜 12 Gbps ( 1200 MB/sec ) 까지 도입하는가 ? SSD 를 고려한 측면도 있지만, 고성능 하드 디스크의 경우 15000 RPM 짜리도 많습니다. 플래터의 기록밀도가 7200 RPM 짜리와 동일하다면 최대 지속 전송 속도는 400 MB/sec 에 육박할 수 있다는 의미가 되죠.

또한 고성능 하드 디스크에서는 플래터 면 하나 하나마다 헤드 리드/라이트 회로를 갖춰서 고속화하기도 합니다. 예전 SAS 의 600 MB/sec 정도는 뛰어넘을 잠재성이 충분하다는 얘기이니 12 Gbps 로 넘어가는 것도 이상(?)할 것이 전혀 없습니다.

스토리지 체인의 연결 수도 고려되어야

중요한 점은 서버에서는 물릴 수 있는 HDD 의 양이 매우 중요합니다. 그렇다고 메인보드나 슬롯에 수십개의 SAS 포트를 갖출 수는 없죠. 그래서 쓰는게 포트 멀티플라이어나 RAID 콘트롤러입니다.

600 MB/sec SAS 포트 (4 개의 레인이 있음) 의 레인 1 개에 1:4 포트 멀티 플라이어/RAID 콘트롤러를 붙여서 150 MB/sec 급 HDD 4 대를 물리는거죠. 1200 MB/sec SAS 포트라면 레인 1 개에 HDD 8 대 물리고 모두 동시에 동작/사용해도 널널하겠고요. 이렇게 포트 갯수를 뻥튀기(?)하는 능력이 대폭 신장되기 때문에 SAS 에서는 HDD 만 쓴다고 해도 전송 속도가 매우 중요해집니다.

최대 전송 속도가 아닌 순간 전송 속도라도 빨라지면 좋지 않을까?

지속 전송 속도가 아닌 순간 전송 속도만 빨라진다 해도 의미가 있습니다. 섹터를 읽어들인후 에러 체크/정정을 하고 나면 한 순간에 512 Byte 또는 4 KB 데이타 뭉치가 생겨나죠. 순간 전송 속도가 빠르다면 이 데이타 뭉치를 신속하게 CPU 에 전달할 수 있습니다.

즉 지속 전송 속도는 변함이 없지만, 레이턴시가 조금이나마 짧아지므로 성능을 조금 더 올릴 수 있는 여지가 있죠. 그런데 이 차이도 벤치마크 숫자놀음에서나 의미가 있을 뿐, 실감할 수 있는 차이는 아닙니다. 헤드 움직임으로 인해 발생하는 레이턴시에 비하면 새발의 피니까요.

실제 속도 200 MB/sec 가 안 되는데 600 MB/sec 에서 1200 MB/sec 로 인터페이스 속도 ( 순간 전송 속도 ) 만 빠르게 해봐야 벤치마크 숫자놀음에서조차 별 차이없을 뿐입니다.

서버가 아닌 PC 용도로 7200 RPM 을 넘는 HDD 가 나올 가능성은 제로에 가깝습니다. 대폭 증가하는 소비전력, 동작 소음, 코스트 폭증 이걸 감수할 이유가 없을테니까요.

SSD는 충분히 빠르니 SATA 4는 나와야 하지 않을까?

SSD 의 경우 HDD 와 달리 인터페이스의 오버헤드가 매우 큽니다. 헤드 움직임 덕분에 레이턴시가 굉장히 큰 HDD 에서는 인터페이스 부분이 아무리 시간 잡아먹어봐야 무시할 정도이지만, SSD 에서는 인터페이스의 오버헤드가 레이턴시에 끼치는 영향이 막대하죠.

PCIe to SATA controller — SATA to NAND controller interface – NAND controller 이런 구조인데 SATA 4 로 간다면 12 Gbps 에 달하는 인터페이스를 거쳐야 합니다. 고속 인터페이스의 소비전력도 무시할 수 없고요.

PCIe 기반으로 가게 되면 NAND contoller 가 PCIe 에 바로 연결되니 고속 인터페이스를 경유하지 않아도 됩니다. 오직 PCIe 레인부분만 남죠. 소비 전력을 절감할 수 있을뿐 아니라 인터페이스에서 발생하는 오버헤드를 없앨 수 있으니 레이턴시도 대폭 좋아지게 됩니다.

SSD 가 고성능화하는거 따라잡기 위해 SATA 속도를 늘리고, 그 속도를 뒷받침하기 위해 메인보드 칩셋도 더욱 고성능 SATA 를 갖추고… 이런 끝없는 자원 낭비를 할 이유가 없는거죠.

SSD 에 들어가는 NAND controller 에는 HDD 와는 비교도 안 될 정도로 고성능 에러 정정 회로가 들어갑니다. HDD 는 PCIe 에 바로 붙이기 위한 추가 회로가 부담스럽겠지만, SSD 에서는 그 정도야 뭐… 이럴 정도란 거죠.

M.2 와 SATA Express 모두 PCIe 기반입니다. 앞으로 적어도 PC 에서는 SATA 3 의 속도를 넘는 SSD 는 무조건 PCIe 기반으로 나온다 보면 되겠죠.

즉 SATA 4 를 내놔야 할 이유가 완전히 사라졌다 할 수 있습니다.

그래서 SATA 4 는 계획조차 없습니다.