SSD 아키텍처와 벤치마킹: 셀 타입별 성능 차이와 신뢰성 있는 테스트 방법

NAND 플래시 메모리는 SLC, MLC, TLC 타입에 따라 비트 저장 용량, 수명(P/E 사이클), 레이턴시에서 명확한 차이를 보인다. SLC는 1비트 저장으로 10만 P/E 사이클의 긴 수명과 낮은 레이턴시를 가지며, TLC는 3비트 저장으로 단가는 낮으나 수명(5천 P/E)이 짧고 레이턴시가 높다. 대부분의 소비자용 SSD는 MLC 또는 TLC를 사용하며, 엔터프라이즈급은 SLC를 사용한다.

SSD의 최소 읽기/쓰기 단위는 Page(2KB~16KB)이며, 삭제는 Block(128~256개 Page) 단위로만 가능하다. 벤치마킹 시 제조사 데이터시트의 성능 수치는 신뢰성이 낮을 수 있는데, 이는 짧은 테스트 시간 때문이다. SSD는 지속적 랜덤 쓰기(30분~4시간)를 통해 'Pre-conditioning'을 수행해야 Garbage Collection과 사용자 요청 간 경합으로 인한 성능 저하(Sustaining Mode)를 확인할 수 있다.

따라서 신뢰성 있는 비교를 위해 Pre-conditioning이 필요하지만, 최악의 성능이 실제 운영 환경의 최적 성능을 보장하지는 않는다. 각 시스템의 특정한 워크로드에 맞춰 인하우스(in-house) 벤치마킹 도구를 개발하여 Throughput, IOPS, Latency 등 다양한 메트릭을 종합적으로 분석하는 것이 중요하다.