SSD 하드에 관해

하드웨어적 측면에서 무지나 다름 없던 내가 이것저것 건드려보기 시작했다.

그러던 중 SSD 존재를 알게 되고 뭔지 궁금하여 정리를 해본다.

1. SSD는 어떤 제품인가 - 개념

SSD는 대용량 블럭 저장 장치로, HDD와 같은 쓰임새의 제품이다.
하지만 HDD가 "플래터"란 자기적 성질을 띈 원형 판에 데이터를 기록하는 데 반해,
SSD는 "플래시 메모리"란 반도체에 데이터를 기록한다.

(참고 :
하드 디스크 플래터
하드 디스크 플래터(Hard disk platter)는 하드 디스크에서 데이터가 저장되는 원형 금속판을 말한다.
플래터의 장당 용량은 기록 밀도가 높아질수록 커질 뿐만 아니라, 같은 용량의 데이터를 입출력 하더라도 헤드가 적게 움직이므로 하드 디스크의 입출력 속도에도 영향을 미친다.
또한 플래터의 회전 속도는 하드 디스크의 반응 속도에 영향을 미친다.
대용량의 하드 디스크의 경우 여러 장의 플래터를 사용하기도 한다.
하지만 너무 많은 장수의 플래터를 장착하면 발열, 소음, 전력소모, 오작동 등의 문제가 발생하므로 여러장의 플래터를 사용해 고용량을 만드는 방법도 한계가 있다. 

기록 방식
플래터의 기록 방식에는 수직 기록 방식과 수평 기록 방식이 있다.
수직 기록 방식
수직 기록 방식은 데이터를 저장하는 자기 입자들을 플래터 표면에 수직 방향 배열함으로써 더 높은 데이터 밀도를 실현할 수 있어, 작은 면적으로도 더 큰 데이터를 저장 할 수 있으며, 오랜 시간이 지나도 자성이 안정되어 있어 수명이 길어 각광받고 있다.
하지만 수직으로 데이터를 기록할때 생기는 문제인 자화 전이점 노이즈와 스파이크 노이즈를 해결하기 위해서는 단자극형 기록 헤드를 사용하여 자기 기록층에 수직인 자계를 인가하여 기록을 하므로, 헤드의 구조가 더욱 복잡해진다.
수평 기록 방식
수평 기록 방식은 수직 기록 방식이 개발되기 이전에 사용하던 방식이다.
이 기록방식은 데이터를 저장하는 자기 입자들을 수평으로 배열하므로 만들기 쉽지만 데이터 밀도가 낮아 대용량을 실현하기가 어렵다는 단점이 있다. 
출처 : 위키백과

플래쉬 메모리
전원이 끊겨도 저장된 정보가 지워지지 않는 기억장치.

소비전력이 작고, 전원이 꺼지더라도 전장된 정보가 사라지지 않은 채 유지되는 특성을 지닌다.
곧 계속해서 전원이 공급되는 비휘발성 메모리로, 디램과 달리 전원이 끊기더라도 저장된 정보를
그대로 보존할 수 있을 뿐 아니라 정보의 입출력도 자유로워 디지털텔레비전, 디지털캠코더, 휴대전화, 디지털카메라, 개인휴대 단말기, 게임기, MP3플레이어 등에 널리 이용된다.
종류는 크게 저장용량이 큰 데이터저장형(NAND)과 처리속도가 빠른 코드저장형(NOR)의 2가지로 분류된다.
출처 : 네이버 지식백과

- 이번에 10/20에 발표한 맥북에어 11`, 13` 에서 전체 플래쉬 메모리를 지원한다고 했죠.
  속도가 한달이 지나도 ㄷㄷㄷ 이라는데...
)

2. SSD와 HDD와의 차이

SSD가 속도가 빠르다.
SSD가 충격에 강하다.
기록방식에 차이.

3. 기록방식

HDD는 회전하는 플래터에 "헤드"를 근접시켜 플래터에 기록된 정보를 변경한다.
이 과정에서 기존의 자료를 지우는 시간은 별도로 더 필요하지 않으며, 단숨에 덮어쓰기가 가능하다.
 
SSD의 플래시 메모리는 "셀"이란 단위로 나뉘어져 있는데, 정보를 기록하기 위해서는
이 "셀"에 아무것도 기록되어 있지 않은 상태여야 한다.
그래서 이미 자료가 기록된 셀에 다른 자료를 입력하기 위해서는 "셀을 초기화"하는 과정이 필요하다. 이미 자료가 기록된 셀을 "배드셀", 아무것도 기록되지 않은 셀을 "클린셀"이라 부르기도 한다.
 매번 자료를 기록할 때마다 셀을 초기화 하면 셀의 수명에도 문제가 있고,
자료를 쓰는 속도도 느려지기 때문에,
SSD의 펌웨어는 우선적으로 셀 초기화를 거치지 않고 자료를 쓰는 것이 가능하다면
그렇게 하게끔 프로그래밍이 되어 있다.

여기서 문제는, 이렇게 파일을 쓰고 지우고 하다 보면 "클린셀"들이 사라진다는 데 있다.
클린셀은 필시 SSD의 여유 공간 중 일부이다.
여유시간동안 SSD 펌웨어는 사용하지 않는 '베드셀'이 있으면 '클린셀'로 바꾸는 작업을 한다.
OS의 간섭을 받지 않고 SSD의 펌웨어가 독자적으로 행하는 기능을 업계에서는 통칭
"Garbage Collector(이하 GC)" 라부른다.
단, SSD 펌웨어에서 OS와 연동하지 않고 무엇이 사용하지 않는 베드셀인가를 정확하게
알아내는 것은 한계가 있기 때문에, OS의 파일 삭제 기능과 연동해서 OS가 SSD의
펌웨어에 명령을 주는 기능도 만들어 졌다. 이 명령어를 "Trim command"라 부른다.
최신 SSD들은 대게 Trim command를 실행할 수 있다.
다만, OSX는 아직 Trim command를 사용하지 않는다. (-이런 젠장...)
Windows 7이 현재로서는 Trim command가 작동하는 유일한 대중적 OS 이다.

4. SSD 초기화의 필요성

SSD 초기화 : 모든 셀을 클린셀로 바꾸어주는 것을 뜻함. Trim과는 전혀 다른 개념

GC는 OS와 연동되어 작동하는 녀석이 아니기 때문에 클리셀 확보에 한계가 있다.
그래서 처음 구매했을 때의 속도를 몇 달 후에도 다시 느끼고 싶다면, SSD 초기화가 필요하다.

문제는 현재 "초기화"를 시켜주는 공식적인 툴이 존재하지 않는다는 것이다.
물론 Intel에서 SSD Toolbox 같은, OS 상에서 돌리는 유틸은 배포한 적이 있다.
하지만 "SecureErase"란 기능을 이용하면 대개의 SSD는 초기화가 된다.
(모든 SSD에 해당되는 지는 모른다)
SecureErase를 HDD에서 실행할 경우, HDD에 파티션이 아무것도 없는 상태가 된다.
SSD에서 실행하면, HDD와 마찬가지로 파티션이 아무것도 없는 상태가 되는데,
재미있게도 모든 배드셀이 클린셀이 된다.
이 SecureErase를 할 수 있는 툴은 아는 게 두가지 있다.
HDDErase와 HDParm 이것이다.
(안타깝게도 이 두가 툴 모두 맥북에서 작동하지 않는다.ㅠㅠ
더군다나 PC의 메인보드 중에서도 SecureErase를 지원하는 메인보드만 가능하다고 한다. )

HDDErase의 경우, MSDOS 상에서 돌아가는 툴이고, SATA 방식의 경우 메인보드의
BIOS에서 IDE 모드로 바꾸어야 동작한다는 단점이 있다.
HDParm의 경우, Linux에서 돌아가는 툴이고, SATA 방식이라도 별다른 BIOS 조작은 필요치 않다.

5. HDParm 초기화 하는 방법(맥북 위주)

가. 적당한 공CD에
     http://gparted.sourceforge.net/livecd.php
     에 가서, GParted의 live CD 이미지를 받아 구워둔다.

나. 초기화할 SSD를 맥북에서 떼기 전에 반드시 타임머신 등으로 "백업"을 한 후 떼어낸다.

다. 떼어낸 SSD를 PC에 연결하고 구워둔 GParthed의 live CD로 부팅한다.

라. 부팅 과정에서 모든 질문에 답하지 말고 엔터만 누르면, X Window 화면으로 갈 것이다.
     일단 화면이 나오면, 현재 장착된 SSD의 장치명과 사용용량, 파티션 등의 정보가 보인다.
     대부분의 SATA 방식의 SSD는 /dev/sda 장치로 잡힐 것이다. (PATA 방식은 /dev/hda )
     화면이 나오면 터미널(검은 창 모양의 아이콘)을 연다.

마. 이제 SecureErase 를 할 차례이다 .
     일단 SecureErase 란 과정은 한 번의 명령으로 수행되지 않는다.
     중요한 작업이기 때문에 작업을 하기 앞서, 실수를 하지 않도록 "확인암호"를 정해야 한다. 

     hdparm --user-master u --security-set-pass ABC /dev/sda

      명령줄에 이렇게 입력하면, "SecureErase 작업을 하기 앞서 작업암호를 ABC로 설정한다"는 것.
      제대로 되었다면 security_password="ABC" 란 말과 더불어 앞서 확인하는 구절이 두 줄 정도
      더 나올 것이다.
      이제 작업을 해 줄 차례이다.

      time hdparm --user-master u --security-erase ABC /dev/sda

      라고 입력해주면, SSD의 초기화가 시작된다. 왠만하면 몇분이면 끝난다.
      여기서 time 명령은 소요시간을 보여주기 위한 것이다. 

사. 이제 초기화가 끝났으니, 다시 맥북에 붙인 후 OSX Install DVD로 붓해서 "유틸리티"메뉴에서
     "디스크 유틸리티"로 SSD에 새 파티션을 생성해 준다.
      OS를 새로 설치하고 싶으신 분들은 새로 설치를 하시고, 타임머신으로 백업을 불러오고 
      싶으신 분들은 "유틸리티" 탭 제일 하단에 "타임머신"으로 디스크로 복원을 해주면 됩니다.

아. 초기화 후 속도의 차이는 처음부터는 느껴지지 않는다. 
     특히 spotlight indexing 부분은 초기화 후 다시 설정이 되기 때문에, spotlight indexing이
     최적화가 되어야 제대로 된 속도를 느낄 수 있다. 쉽게 말해 하루정도는 사용해 줘야 한다.


마무리 하며 SSD를 사용할 때는 반드시 적정량의 빈 공간을 남겨주고 사용해야 한다는 점.
이 빈 공간이 많을 수록, 초기화를 안하고 사용할 수 있다는 점을 유의하고
SSD 구매시 자신이 쓸 용량보다 큰 것을 구매하는 것이 좋다.