오늘날 게이머와 비디오 편집자부터 클라우드에서 앱을 출시하는 소프트웨어 스타트업 임원까지 모두가 더 빠른 솔루션을 요구하고 있습니다. 데이터 저장. 그 이유는 간단합니다. 더 나은 스토리지 기술은 더 빠르고 더 높은 성능의 컴퓨팅 환경을 의미하기 때문입니다. 게이머에게 이는 지연 시간이 줄어드는 것을 의미합니다. 편집자에게 이는 비디오 렌더링 시간이 짧아진다는 것을 의미합니다. 기업의 경우 이는 클라우드에서 워크로드를 신속하고 원활하게 실행할 수 있음을 의미합니다. 

불행히도 올바른 솔루션을 선택하는 것은 어려울 수 있습니다. 익숙하지 않은 용어, 복잡한 기술 사양, 끝이 없어 보이는 잠재적인 옵션이 상황을 혼란스럽게 합니다. 범위를 좁히고 사용자가 자신의 요구 사항에 적합한 솔루션을 찾을 수 있도록 돕기 위해 가장 널리 사용되는 두 가지 데이터 스토리지 기술인 NVMe와 SATA를 살펴보겠습니다.

• NVMe(비휘발성 메모리 익스프레스) 초당 입력/출력(I/O 또는 iops)당 시스템 오버헤드를 줄여 고도로 병렬적인 데이터 전송을 위한 프로토콜입니다. 플래시 저장 와 솔리드 스테이트 드라이브(SSD).
• SATA(직렬 고급 기술 부착) 컴퓨터와 저장 장치 사이에서 데이터가 이동하는 방법을 규정하는 프로토콜입니다. 하드디스크드라이브(HDD).

NVMe와 SATA 프로토콜은 모두 지난 XNUMX년 동안 소비자 및 전문가 애플리케이션과 기업 워크로드에 대한 업계 표준으로 HDD를 대체해 온 기술인 SSD를 지원합니다. 고유한 대기 시간과 액세스 시간이 있는 HDD와 달리 SSD는 플래시 메모리에 의존하고 움직이는 부품이 없어 속도가 훨씬 빠릅니다.

SSD(솔리드 스테이트 드라이브)란 무엇입니까?

SSD는 플래시 메모리를 사용하여 컴퓨터 시스템에 영구 데이터를 저장하는 반도체 기반 저장 장치입니다. 자석을 사용하여 데이터를 저장하는 자기 스토리지(예: HDD 및 플로피 드라이브)와 달리 솔리드 스테이트 스토리지 드라이브는 데이터를 유지하기 위해 전원이 필요하지 않은 비휘발성 스토리지 기술인 NAND 칩을 사용합니다. 에 따르면 최근 가트너 보고서 (ibm.com 외부 링크) SSD는 현재 구조화된 데이터 워크로드에 대해 선호되는 업계 표준으로 HDD를 능가하고 있습니다.

NVMe 란 무엇입니까?

NVMe(Non-Volatile Memory Express)는 경쟁사보다 더 나은 처리량과 더 빠른 응답 시간을 제공하는 SSD용 데이터 스토리지 액세스 및 전송 프로토콜입니다. 고성능, 비휘발성 스토리지 미디어용으로 제작되어 오늘날 가장 까다로운 컴퓨팅 환경을 위한 탁월한 솔루션입니다.

NVMe는 널리 사용되는 SCSI(Small Computer System Interface)보다 더 작은 인프라 공간과 더 적은 전력으로 엔터프라이즈 워크로드를 배포할 수 있습니다. NVMe 드라이브는 장치 드라이버의 개선으로 인해 HDD보다 더 나은 응답 시간을 제공할 수 있습니다. CPU 병목 현상을 방지하기 위한 대기 시간입니다.

NVMe 스토리지 기술은 2011년 NVMe가 출시될 때까지 업계 표준이었던 SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 및 SAS(Serial Attached SCSI) 프로토콜을 대체하기 위해 설계되었습니다. NVMe는 데이터 저장 용량 및 전송 기술 향상 외에도 데이터 저장 용량 및 전송 기술 향상에도 기여했습니다. 같은 시기에 개발되고 있던 다른 중요한 기술의 개발 사물의 인터넷 IOT (), 인공 지능 (AI) 와 머신 러닝 (ML).

주변 구성 요소 상호 연결 익스프레스(PCIe) 버스

NVMe SSD와 SATA SSD의 가장 중요한 차이점 중 하나는 NVME SSD가 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 버스를 사용하여 플래시 스토리지에 액세스한다는 것입니다. 이 기능을 사용하면 NVMe SSD가 "중간자" 컨트롤러를 제거하여 대기 시간을 줄이는 데 도움이 됩니다. 그러나 NVMe는 파이버 채널 및 이더넷과 같은 모든 유형의 "패브릭" 상호 연결과 이더넷, iWarp, RoCEv2, iSER 및 NVMe-TCP 내에서도 실행될 수 있습니다.

병렬 명령 대기열

단일 명령 대기열만 배포할 수 있는 SCSI 프로토콜을 사용하는 드라이브와 달리 NVMe SSD는 한 번에 수만 개의 병렬 명령 대기열을 실행할 수 있습니다. NVMe SSD를 사용하면 연결 방법이 프로토콜과 무관합니다. 예를 들어 NVMe PCIe 커넥터는 NVMe 프로토콜을 실행하는 PCIe 링크를 통해 단일 드라이브에 액세스할 수 있습니다.

m.2 NVMe 드라이브

M.2 SSD는 SSD에 사용되는 폼 팩터 또는 커넥터입니다. 이 용어는 NVMe와 같은 의미로 사용되는 경우가 많지만 실제로는 두 가지 다른 종류의 스토리지 기술입니다. NVMe가 마더보드의 PCIe 슬롯에 연결되어 데이터 전송 속도가 높아지는 반면, m.2 NVMe SSD는 초박형 노트북 및 태블릿과 같이 전력이 제한된 소형 장치에서 고성능 스토리지를 가능하게 하는 물리적 폼 팩터입니다.

SATA 란 무엇입니까?

지난 XNUMX년 동안 SATA(Serial Advanced Technology Attachment)는 컴퓨터 회로 기판과 내부 또는 외부 저장 장치 간에 데이터를 이동하는 데 가장 널리 사용되는 인터페이스였습니다. 최근까지 거의 모든 데스크탑과 노트북에는 SATA 호환 하드웨어가 포함되어 있었습니다. 그러나 SSD의 인기가 높아지고 이를 위해 특별히 설계된 NVMe 기술이 개발되면서 최근 몇 년 동안 SATA의 인기가 줄어들기 시작했습니다.

SATA는 내부 플로피 디스크, HDD 및 광학 디스크 드라이브에 대한 업계 표준인 PATA(Parallel Advanced Technology Attachment)를 개선하여 2003년에 출시되었습니다. SATA 프로토콜 사양이 2003년에 처음 발표되었을 때 SATA 프로토콜 사양이 PATA 인터페이스에 비해 다음을 포함하여 몇 가지 주요 장점이 있다는 것이 즉시 명백해졌습니다.

• 데이터 전송 속도가 빨라지면 프로그램 및 문서 로딩 시간이 줄어들고 이미지 품질이 향상됩니다.
• 보다 컴팩트한 케이블 옵션을 사용하면 케이블 라우팅이 더 쉬워지고 컴퓨터 통풍 기능이 향상됩니다.
• 낮은 전압 연결은 왜곡과 누화를 줄이는 데 도움이 됩니다.
• 더 적은 전력 소비로 데이터의 고속 전송을 위한 차동 신호입니다. 

그러나 SATA가 NVMe에 비해 여전히 갖고 있는 장점 중 하나는 구형 하드웨어와의 호환성입니다. SATA HDD 및 SSD는 컨트롤러 하드웨어를 통해 마더보드에 연결됩니다. 가장 간단한 구성(IDE 모드)에서는 연결된 하드 드라이브가 PATA 장치로 인식될 수 있습니다. 이를 통해 기존 시스템과의 호환성이 향상되지만 SATA 드라이브가 IDE 모드에 있을 때 성능이 저하됩니다.

이전 장치와의 호환성이 요구 사항이 아닌 경우 사용자는 더 나은 성능을 위해 SATA 컨트롤러를 AHCI(고급 호스트 컨트롤러 인터페이스) 모드로 설정할 수 있습니다. AHCI 모드는 외부 인터페이스와 드라이브 핫스왑(전원을 끄지 않고 드라이브를 제거하고 연결하는 것)도 지원할 수 있습니다.

또 다른 SATA 모드인 RAID(Redundant Array of Independent Disks) 모드는 사용자에게 여러 HDD 또는 SSD와 같은 다양한 위치에 동일한 데이터의 복사본을 저장할 수 있는 기능을 제공하여 추가 데이터 보호 계층을 제공합니다. 

외부 SATA

외부 SATA(eSATA)는 포트라고 하는 지정된 플러그인 영역을 통해 외부 드라이브에 대한 지원을 제공하는 SATA 기술의 또 다른 중요한 기능입니다. eSATA는 경쟁사보다 빠르며 HDD, 플로피 드라이브, 이동식 드라이브, Blu-ray, CD-ROM, DVD 등 기존의 다양한 디스크 드라이브 기술과 호환됩니다. 비디오 및 오디오 편집, 데이터 백업을 포함하여 eSATA 드라이브의 일반적인 용도는 다양합니다.

NVMe와 SATA: 나란히 비교

속도와 성능만 고려한 직접적인 비교에서는 NVMe 프로토콜이 SATA보다 훨씬 우수합니다. SATA는 특별히 HDD와의 데이터 전송을 용이하게 하기 위해 SCSI 스토리지 인터페이스로 설계되었지만 NVMe는 플래시 기술을 사용하는 SSD와 함께 사용하도록 특별히 설계되었습니다.

A에 따라 2023년 국제 데이터 공사(IDC) 보고서 (ibm.com 외부 링크) NVMe는 컴퓨터를 하나 이상의 주변 장치에 연결하기 위한 표준 직렬 확장 버스인 PCI 익스프레스(PCIe)를 통해 연결된 시스템으로의 데이터 전송 속도를 높이도록 설계되었습니다.

설계 차이로 인해 NVMe는 SATA보다 PCIe 소켓을 활용하고 스토리지와 CPU 간에 데이터를 전송하는 데 더 적합합니다. HDD가 여전히 데이터 저장 및 액세스를 위한 업계 표준이었을 때는 SATA가 합리적이었지만 SSD가 대중화되기 시작하면서 NVMe는 빠르게 대부분의 사용자에게 더 나은 옵션이 되었습니다. 또한 NVMe의 간소화된 프로토콜은 최근 몇 년간 인기가 급상승한 ML 및 AI와 같은 실시간 애플리케이션에 SATA보다 더 적합합니다. NVMe는 또한 지원하기에 좋은 위치에 있습니다. 하이브리드 클라우드, 멀티 클라우드 고성능 및 데이터 보호 기능이 내장되어 있어 메인프레임 스토리지 환경에 적합합니다.

그러나 특정 사용자에게는 SATA가 적합한 경우가 여전히 있습니다. 예를 들어, NVMe SSD의 인기로 인해 가격이 하락하고 있지만 SATA는 여전히 NVMe보다 저렴합니다. 다음은 두 기술을 기능별로 비교한 것입니다.

속도 및 성능

NVMe SSD는 NVMe 명령을 더 빠르게 보내고 받을 수 있고 더 나은 처리량을 제공할 수 있기 때문에 SATA SSD보다 훨씬 더 빠른 속도와 성능을 제공할 수 있습니다. NVMe SSD는 PCIe를 사용하여 SSD 스토리지를 서버 또는 중앙 처리 장치(CPU)에 직접 연결하는 반면, SATA SSD는 속도가 느린 직렬 ATA Express 버스 인터페이스를 사용합니다.

대역폭

NVMe가 사용하는 PCIe 연결은 SATA 포트보다 더 크고 더 많은 대역폭을 갖습니다. 또한 각 세대의 PCIe는 이전 세대의 대역폭을 두 배로 늘립니다. 반면 SATA는 PCIe보다 대역폭 연결이 낮고 고정되어 있으므로 동시 세대에서도 연결이 향상되지 않습니다. 또한 PCIe 연결은 사용자가 동일한 세대에서 대역폭을 두 배로 늘릴 수 있는 "레인"을 사용하기 때문에 SATA보다 확장성이 뛰어납니다.

병행

NVMe의 가장 중요한 기능 중 하나는 병렬 처리라고 알려진 여러 스레드에서 동시에 작업을 실행하는 기능입니다. NVMe SSD의 대기열 깊이는 64,000인 반면, SATA는 대기열에서 언제든지 32개의 I/O 요청만 지원할 수 있습니다. NVMe는 이전 버전의 "인터럽트" 기반 장치 드라이버 대신 병렬 명령 대기열과 "폴링 루프"를 사용하여 대기 시간과 시스템 오버헤드를 줄입니다.

호환성

AI, ML, 클라우드 등 최신 기술의 경우 NVMe는 같은 기간에 해당 기술과 병행하여 개발되었기 때문에 SATA보다 훨씬 더 호환되는 옵션입니다. NVMe는 또한 휴대폰, 노트북, 게임 콘솔을 포함한 모든 최신 운영 체제와 원활하게 작동합니다. 그러나 이전 기술(예: HDD)과의 호환성과 관련하여 SATA를 지원하는 많은 이전 장치는 NVMe PCIe 소켓에 필요한 연결이 부족하기 때문에 NVMe와 호환되지 않습니다.

비용

NVMe와 SATA는 최근 몇 년 동안 더욱 저렴해졌지만 SATA SSD는 여전히 다소 저렴합니다. 예를 들어, 2.5인치 삼성 1TB SATA 드라이브의 가격은 미화 100달러가 조금 넘는 반면, NVMe에 해당하는 드라이브의 가격은 약 미화 170달러입니다(작성 ​​당시). 엔터프라이즈급 SSD의 가격은 훨씬 더 다양하며 종종 수천 달러에 이릅니다. NVMe가 기업 워크로드의 업계 표준이 되었지만 SATA SSD는 훨씬 더 빠르기 때문에 여전히 HDD 대신 PC 빌드에 널리 사용됩니다.

NVMe 및 SATA 사용 사례

NVMe와 SATA 중 선택은 사용자의 요구 사항에 따라 다릅니다. PC의 경우 사용자가 더 낮은 속도를 수용하려는 경우 SATA는 의심의 여지 없이 더 저렴한 옵션을 제공합니다. 기업 수준의 비즈니스 요구 사항의 경우 가격이 인상되더라도 NVMe 사용의 이점을 무시하기가 더 어려워집니다. 다음은 두 기술을 실제로 적용한 몇 가지 예입니다.

NVMe 사용 사례

• 고성능 컴퓨팅(HPC): NVMe의 빠른 속도와 병렬 처리 처리 능력은 초단타 금융 거래, AI 및 ML을 포함한 광범위한 고성능 컴퓨팅 애플리케이션에 대한 강력한 선택입니다.
• 까다로운 애플리케이션: 개인 금융, 전자상거래 앱 등 데이터가 풍부한 환경에서 실시간 고객 상호 작용이 필요한 많은 앱은 NVMe 스토리지를 사용하여 엔터프라이즈 워크로드를 실행합니다.
• 데이터 센터 : NVMe SSD는 많은 도움이 됩니다. 데이터 센터 전 세계적으로 고성능을 제공하면서 데이터 스토리지 기능을 확장하고 있습니다. 에 따르면 엔터프라이즈 전략 그룹 보고서 (ibm.com 외부 링크) 조직의 거의 XNUMX분의 XNUMX이 이미 NVMe 기반 SSD 스토리지를 사용하고 있거나 내년에 전환할 계획입니다.

SATA 사용 사례

• 레거시 구성요소: SATA는 "이전 버전과 호환"됩니다. 즉, 이전 하드웨어 및 소프트웨어와 함께 안전하게 사용할 수 있습니다. NVMe SSD와 달리 SATA SSD는 프로세서와 같은 구형 컴퓨터의 구성 요소에 스트레스를 주지 않습니다.
• 영상 편집: 많은 비디오 편집자에게 SATA SSD는 HDD에 비해 저렴한 가격과 높은 속도로 인해 매력적인 옵션이 됩니다. SATA SSD의 속도는 요구 사항에 충분합니다. 비디오 편집 환경에서 SATA SSD와 NVMe SSD의 차이점은 높은 비트 전송률 영상(2,000Mbps 이상)이나 여러 카메라의 영상을 동시에 편집해야 하는 프로젝트에서만 눈에 띕니다.
• 오디오 제작: 비디오 편집과 마찬가지로 오디오 제작에도 NVMe SSD의 속도가 거의 필요하지 않으므로 SATA가 적합한 대안이 됩니다. 예를 들어, 음악 제작에서는 편집자가 수많은 샘플을 작업하지 않는 한 읽기 또는 쓰기 속도가 많이 필요하지 않습니다. SATA SSD는 대부분의 오디오 제작 요구 사항에 적합하며 가격도 저렴합니다.

IBM, NVME 및 SATA

많은 사용자에게 SATA SSD는 일상적인 데이터 저장 및 전송 요구 사항을 충족할 만큼 충분히 빠릅니다. 적어도 현재로서는 더 낮은 가격대에서는 여전히 매력적인 옵션입니다. 그러나 기업 수준에서는 NVMe가 빠르게 업계 표준으로 자리잡고 있습니다.

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