NAS에는 어떤 HDD를? NAS HDD vs 데스크탑 HDD 실전 확인 

세상 모든 것에는 각자의 역할이 있다.

망치로 못을 뽑을 수 없고, 소금물로 목을 축일 수 없듯, 세상 모든 만물에는 그에 맞는 역할이 있다. 이는 하드디스크도 마찬가지라서, 괜히 제조사들이 용도별 제품을 선보이는게 아니다.

하드디스크의 경우 각 용도별 라인업으로 구분되기는 해도 NAS HDD를 데스크탑용으로, 데스크탑용을 NAS에 쓰는 것 같이 다른 라인업의 제품을 교차 사용하는 것이 가능하므로, 일부 극단적인 소비자들은 하드디스크 제조사들의 라인업별 구분이 비싸게 팔기 위한 꼼수라 생각하는 경우도 있다.

진짜 그럴까?

케이벤치에서는 다양한 하드디스크 라인업 중 일반 사용자가 쉽게 접할 수 있는 데스크탑 HDD와 NAS HDD를 이용해 과연 라인업별 차이가 있는지 직접 확인해 보도록 하겠다.

씨게이트 데스크탑용 5900RPM 4TB HDD(좌)/ 7200RPM 3TB HDD(우)

이번 기사에서 살펴볼 데스크탑용 HDD는 말 그대로 일반적인 PC에 사용하기 위한 용도로 설계된 제품으로, 그 안에서도 7200PRM의 고성능 모델과 5000대 PRM의 자료 저장용 모델로 분류되며, 보통 NAS나 보안 감시(서베일런스), 엔터프라이즈급 하드디스크등 다른 전문 하드디스크에 비해 합리적인 가격에 판매 중이다.

따라서 비용을 중시하는 경우 NAS나 서베일런스 시스템 등 데스크탑용 하드의 설계시 고려되지 않은 환경에 사용하기도 하는데, 이번 기사에서는 당초 제품 설계시 환경이 고려되지 않은 NAS에 장착해 테스트를 진행해 보았다. 

NAS 환경을 위해 RV센서와 최적화 기술 NASWoks 가 탑재된 씨게이트 NAS HDD

NAS용 하드디스크는 특별한 이유가 없는 한 중단없이 데스크탑보다 좁은 공간에서 24시간 연속 사용되는 것을 전제로 설계된 제품이기에 해당 환경에서 안정성과 성능 최적화를 위한 전용 펌웨어를 탑재한다.

이번 기사에서 샘플로 확보한 씨게이트 NAS HDD는 좁은 공간에서 발생하는 진동 관련 이슈를 최소화하고 안정적인 서비스를 제공하기 위한 목적으로 하드디스크의 상태를 감지할 수 있는 RV(Rotation-Vibration) 센서를 활용하며, NAS 환경을 위해 설계된 NASWorks 기술이 지원된다.

개인용 클라우드로도 불리는 NAS 환경을 위해 설계된 만큼 NAS를 구축하고자 하는 사용자들은 보통 싼 데스크탑 HDD와 조금은 비싸도 NAS 환경에 최적화되었다는 NAS HDD 중에 고민하게 되며, 일부 사용자는 NAS HDD 대신 가격 이 싼 데스크탑용 HDD를 사용하기도 한다.

하지만 NAS는 일반 데스탑 PC보다 좁은 공간에 하드디스크가 몰려있어 발열과 진동의 영향을 강하게 받을 수밖에 없는 환경인데, 이러한 환경에 장시간 노출되면 데이터 안정성이나 HDD 수명에 악영향을 미치게 된다.

NAS 전용 HDD가 출시되는 이유 역시 이와 무관하지 않다.

NAS HDD와 데스크탑 HDD의 실제 운용상 차이를 확인하기 위해 케이벤치에서는 우선 에이블스토어에서 국내 유통중인 4베이 NAS인 시놀로지 DS414j를 이용해 각 하드디스크의 발열을 확인해 보았다.

각 NAS에 씨게이트의 데스크탑용 4TB HDD(5900RPM, ST4000DM000) 4개와 NAS용 4TB HDD(5900RPM, ST4000VN000) 4개를 탑재, RAID 5를 구성해 IOMetor로 지속적인 부하를 주어 각 하드디스크의 온도 변화를 측정했다. 

두 하드디스크의 온도 상황을 보다 명확히 확인할 수 있도록 NAS의 전/ 후면 통풍구를 모두 봉쇄하고, 수건을 이용해 양측면 통풍구 중 한쪽씩을 막아 내부 발열이 외부로 빠져나가는 것을 최소화한 상태에서, HDD의 온도는 IO-Metor 테스트로 부하를 주어 두 시간 간격으로 시놀로지 DS414J NAS의 저장소 관리자에 표시되는 4개 하드디스크의 평균 수치를 비교했다. 

위 차트는 이번 테스트 결과로, 실제 온도를 살펴보면 NAS 하드디스크의 온도가 데스크탑 하드디스크와 비교해 약 9도 가량 낮게 측정되었다.

일반적으로 하드디스크의 온도는 플래터의 회전 속도에 좌우되는 것으로 알려졌지만, 이번 테스트에 사용된 NAS HDD와 데스크탑 HDD의 플래터 회전 속도는 5900RPM으로 동일하고,플래터의 갯수도 4개로 동일하다.

결국, 이 둘의 온도를 결정지은 것은 각 하드디스크의 동작 알고리즘이 정의된 펌웨어에 따른 것으로 분석되는데, 이것만으로도 전용 HDD가 단순히 데스크탑 HDD의 이름만 바꾼 버전은 아니라는 것을 알 수 있다. 

하드디스크는 자료가 저장되는 플래터 바로 위에 떠서 자료를 기록하고 읽기 위한 헤드가 암에 연결되어 동작하는데, 진동으로 인해 헤드가 플래터와 직접 접촉될 경우 배드섹터와 자료 손상이 발생하고, 여기서 떨어져 나간 자성 물질이 내부에서 돌아다니며 하드디스크의 손상을 키우게 되면 중요한 자료가 손실될 가능성이 커진다.

NAS의 경우 일반 데스크탑 PC보다 좁은 곳에 하드디스크가 몰려있고, 정전이나 마이그레이션등의 특별한 이유가 없는한 무중단 동작을 전제로 한다. 여기에 NAS에는 보통 두 개 이상의 하드디스크가 매우 가깝게 장착되기에 서로의 진동이 다른 하드디스크에 보다 큰 영향을 줄 수 있는데, 때문에 사용자가 인지하지 못할 정도의 미세 진동도 NAS 환경에서는 데스크탑 환경보다 민감하게 반응해 하드디스크 문제로 이어질 수 있다.

 이를 방지하기 위해 씨게이트 NAS HDD에는 진동과 회전 상태를 감지해 헤드와 암의 동작을 제어하기 위한 목적으로 RV 센서를 활용하고 있는데, RV 센서를 활용하지 않는 데스크탑용 하드디스크와 비교해 어느쪽이 진동 상황에서 안정적으로 동작하는지 살펴보겠다.

진동이 하드디스크에 미치는 영향을 보다 빠르고 명확하게 보여주기 위해 실제 헬스장에서 만날 수 있는 진동패드 위에 두 개의 하드디스크를 올려놓고 읽기/ 쓰기 테스트를 진행하였으며, 하드디스크는 NAS의 성능 향상을 목적으로 데스크탑용 7200RPM HDD를 사용하는 경우를 감안해 씨게이트의 7200RPM 3TB 데스크탑 HDD(ST3000DM001)와 동일 용량의 5900RPM NAS HDD 3TB 모델(ST3000VN000)을 이용해 테스트를 진행했으며, 진동패드의 강도는 최고 단계로 설정했다.

진동없는 일상 환경과 진동 환경에서 NAS HDD의 읽기 성능

진동없는 일상 환경과 진동 환경에서 데스크탑 HDD의 읽기 성능

우선 NAS의 주 용도인 자료 전송을 위한 읽기 성능을 측정해보았다. 아무런 진동이 없는 일상 환경에서는 NAS HHDD와 데스크탑 HDD 모두 읽기 성능 그래프가 별다른 이상 증상없이 부드러운 곡선 형태를 보여준다.

진동이 발생할 경우 두 하드디스크의 차이가 명확하게 드러나는데, NAS 하드의 경우 성능이 일부 하락하는 부분이 있지만 그 차이가 특별히 문제될 수준은 아닌 반면, 데스크탑 HDD의 경우 성능 전체적으로 큰 폭의 성능 하락이 발생하며, 매우 불안정한 모습이 확인된다. 

이때 NAS HDD의 평균 읽기 성능은 일상 환경의 141.9MB/s에서 진동 환경일 때 137.3MB/s로 약 5MB/s(약 3.5%) 낮아졌으며, 데스크탑 HDD의 평균 읽기 성능은 일상 환경의 170.1MB/s에서 진동 환경일 때 142.1MB/s로 약 30MB/s(약 16%) 낮아졌다.

레이턴시의 경우 NAS HDD는 16.2ns에서 28.4ms로, 데스크탑 HDD는 19.1ms에서 41.4ms로 증가해, 진동 상황에서 데스크탑 HDD와 비교해 NAS HDD가 더욱 안정적으로 운용되는 것이 확인된다.

진동없는 일상 환경과 진동 환경에서 NAS HDD의 쓰기 성능

진동없는 일상 환경과 진동 환경에서 데스크탑 HDD의 쓰기 성능

앞서 진동 유무에 따른 읽기 성능을 측정해본 결과 쓰기 성능도 대략 유추할 수 있었지만, 실제 일상 환경과 진동 환경에서 NAS 하드와 데스크탑 HDD의 성능이 어떻게 변하는지 확인해 본 결과는 충격적이었다.

진동이 발생할 경우 NAS HDD는 읽기일 때보다 파형이 좀 더 출렁이면서 성능 하락이 발생했지만 일상 환경에서의 평균 쓰기 성능 138.3MB/s, 진동시 평균 쓰기 성능 131.1MB/s, 레이턴시는 17.7ms에서 23.4ms로, 읽기 테스트일 때와 같이 성능 차이가 크지 않았다.

반면 쓰기 테스트에서 데스크탑 HDD는 읽기 테스트일 때보다 더욱 많은 구간에서 성능 하락이 발생하는 것이 발견되었는데, 평균 성능은 165.4MB/s에서 131.3MB/s 약 21% 로 감소하고, 레이턴시는 18ms에서 45.3ms로 증가하는 결과를 보였다.

데스크탑 HDD의 눈에 띄는 성능 하락이 눈에 띄긴 하지만, 이보다 더욱 중요한 것은 진동에 NAS HDD보다 더욱 민감하게 반응하기 때문에 운용 중 하드디스크 손상에 의한 자료 손실이나 서비스 운용에 지장을 받을 가능성이 높다는 의미가 된다.

하드디스크는 어떤 면에서 보면 참으로 애매한 부품이다.

NAS HDD와 데스크탑 HDD, 그 차이는 명확하다

라인업은 다양하지만 어차피 플래터/ 헤드/ 암/ 엑츄에이터등 하드디스크를 이루는 기본 구성은 거기서 거기라 사용자 입장에서는 데스크탑용 제품과 비교해 추가 비용만큼의 가치가 있을지 의문을 품기에 충분하다.

이러한 의문점을 확인하기 위해 일반 개인이 쉽게 접할 수 있는 NAS HDD와 데스크탑용 HDD를 이용해 실제 NAS 환경에서의 발열, 진동에 의한 영향을 확인한 결과 이 둘은 분명한 차이가 있음이 확인되었다.

물론, 그래도 데스크탑용 HDD를 NAS에 사용하겠다는 네티즌이 있다면 그건 개인의 자유고, 특별한 이유가 없는한 개인 의견은 존중되어야하지만, '그래도 HDD가 거기서 거기'라는 선입견으로 당신의 소중한 자료가 담길 NAS에 데스크탑 HDD를 사용할 계획이라면 결정을 내리기 전에 다시 한 번 생각해 보는 건 어떨까?

개인 클라우드로도 불리는 NAS는 NAS나 하드디스크 그 자체가 아닌 그 안에 담긴 데이터가 핵심이며, 데이터의 안정성은 그것을 담고 있는 하드디스크가 실제 운용환경에서 얼마나 안정적인지에 좌우될 수밖에 없기 때문이다.