작성자 SSD VPS란 무엇인가? HDD와 비교한 성능 차이와 선택 기준
SSD VPS는 HDD 대신 플래시 메모리를 사용하여 IOPS와 지연 시간을 획기적으로 개선한 가상 서버입니다. 서버 구매 전 반드시 확인해야 할 성능 지표와 물리적 저장 장치 구조의 차이점을 상세히 설명합니다.
SSD VPS란 무엇인가?
SSD VPS는 회전하는 하드 디스크 대신 플래시 메모리를 기반으로 하는 가상 사설 서버(Virtual Private Server)입니다. SSD는 Solid State Drive의 약자로, 움직이는 부품 없이 NAND 플래시 칩으로 구성된 저장 장치를 의미합니다. VPS는 가상 사설 서버를 뜻하며, 물리적 호스트 머신의 격리된 영역에서 자체 운영 체제를 실행하는 환경을 마치 하나의 독립된 서버처럼 제공하는 서비스입니다. 이 두 용어를 합치면 서버가 데이터를 읽을 때 기계적인 움직임이 전혀 필요 없다는 점을 보장합니다.
이것이 정의의 전부입니다. 아래의 내용은 이 명칭이 생략하고 있는 부분에 대한 설명입니다. 가격 페이지에 적힌 "SSD 호스팅"이라는 문구만으로는 그 이면에 있는 스토리지 배열에 대해 알 수 있는 정보가 거의 없기 때문입니다.
VPS와 일반 가상 머신(VM)의 차이점을 아직 파악 중이라면, VPS, VM, VPC의 차이점 문서를 먼저 읽어보는 것이 좋습니다.
호스팅 업체가 저장 공간 크기 대신 저장 속도를 강조하는 이유
플랜 페이지에는 CPU 코어, 메모리, 디스크 크기, 대역폭이 나열되어 있으며, 디스크와 관련하여 크기가 아닌 다른 단어가 하나 더 추가됩니다. 호스팅 업체가 이렇게 하는 이유는 수년 전부터 저장 장치에서 용량이 더 이상 중요한 수치가 아니게 되었기 때문입니다. 서버의 체감 성능을 결정하는 두 가지 수치는 IOPS(초당 입출력 작업 횟수)와 지연 시간(하나의 작업이 완료되는 데 걸리는 시간)입니다.
이러한 차이는 물리적인 구조에서 비롯됩니다. 하드 디스크는 회전하는 플래터에 데이터를 저장하고 움직이는 암(arm)에 달린 헤드로 데이터를 읽습니다. 플래터의 다른 위치에 있는 블록에 접근하려면 암이 이동(seek)해야 하며, 디스크는 올바른 섹터가 헤드 아래에 올 때까지 회전해야 합니다. 7200 rpm의 경우 반 바퀴 회전하는 데 평균 약 4 ms가 걸리며, 탐색 시간까지 더해지면 시간이 더 소요됩니다. 반면 플래시는 암이나 플래터가 없으므로, 읽기 작업은 수십 마이크로초 만에 완료되는 전기적 조회 방식입니다.
The data behind this chart
[
{
"device": "7200 rpm hard disk",
"random_read_iops": "125",
"read_latency_ms": 8
},
{
"device": "SATA SSD",
"random_read_iops": "90,000",
"read_latency_ms": 0.15
},
{
"device": "NVMe SSD",
"random_read_iops": "600,000",
"read_latency_ms": 0.08
}
]7200 rpm 하드 디스크는 초당 약 125회의 4k 무작위 읽기 성능을 내며, 읽기 작업 하나당 약 8 ms의 지연 시간이 발생합니다. NVMe 드라이브는 동일한 작업에서 약 600,000회에 달하는 성능을 보이며, 지연 시간은 각각 약 0.08 ms입니다. 그 사이에 위치한 SATA SSD는 약 90,000회 수준의 성능을 보입니다. 이 수치들은 단순한 비율 개선이 아니라 자릿수 단위의 차이로 이해해야 합니다.
이 데이터와 관련하여 두 가지 주의할 점이 있습니다. 이는 각 드라이브 클래스 전체에 대한 제조사의 공식 사양이며, VPS 환경에서 직접 측정한 수치가 아닙니다. 또한 사용자는 드라이브 전체를 할당받는 것이 아닙니다. 귀하의 볼륨은 동일한 하드웨어를 사용하는 다른 고객들과 공유되는 장치 또는 어레이의 일부입니다.
두 열은 서로 다른 질문에 대한 답을 제공하므로 함께 확인해야 합니다. 지연 시간은 하나의 작업을 기다리는 시간입니다. IOPS는 드라이브가 동시에 처리할 수 있는 작업의 양입니다. 플래시는 깊은 대기열(queue)을 통해 많은 플래시 칩이 동시에 여러 요청을 처리함으로써 높은 IOPS 수치를 달성합니다. 읽기 요청을 하나 보내고 응답을 기다린 뒤 다음 요청을 보내는 단일 스레드 프로그램은 차트 상단의 높은 수치를 경험할 수 없습니다. 대신 지연 시간 열의 수치를 체감하게 됩니다.
SSD, NVMe, SATA 및 PCIe: 서로 다른 계층의 네 가지 용어
각 용어는 시스템의 서로 다른 부분을 설명하므로 구매자들은 이 단어들을 혼동하곤 합니다.
- SSD는 저장 매체입니다. 데이터가 자기 플래터가 아닌 NAND 플래시 칩에 저장된다는 것을 의미합니다.
- SATA는 기계식 디스크 시대에 설계된 인터페이스입니다. 최대 6 Gbit/s의 속도를 내며, 실제 처리량은 약 550 MB/s 수준이고, 명령 큐는 32개의 대기 명령을 처리할 수 있습니다.
- NVMe(non-volatile memory express)는 플래시를 위해 특별히 작성된 프로토콜입니다. 각각 수천 개의 명령을 담을 수 있는 여러 큐를 지원하므로, 여러 CPU 코어가 하나의 좁은 큐를 공유하지 않고도 동시에 드라이브와 통신할 수 있습니다.
- PCIe(peripheral component interconnect express)는 NVMe가 실행되는 버스로, 그래픽 카드가 연결되는 것과 동일한 종류의 레인을 사용합니다.
따라서 SATA SSD와 NVMe SSD 모두 데이터를 플래시에 저장합니다. 이 둘의 차이는 사용하는 인터페이스에 있습니다. SATA SSD는 여전히 하드 디스크보다 훨씬 빠르지만, 32개의 명령 큐라는 제한 때문에 병렬 작업 처리 능력에 한계가 있습니다. 반면 플래시는 병렬 작업에 최적화되어 있습니다. 어떤 것을 선택할지는 작업 부하에 따라 달라지며, NVMe와 SATA SSD 선택 기준에서 이를 상세히 다룹니다.
로컬 플래시인가 네트워크 연결 스토리지인가?
같은 용어로 불리지만 실제로는 매우 다른 두 가지 방식이 있습니다.
로컬 스토리지(Local storage)는 플래시 드라이브가 VPS와 동일한 물리적 호스트 내부에 위치함을 의미합니다. 요청은 한 대의 기기 안에서 PCIe를 통해 이동한 뒤 즉시 돌아오며, 이 덕분에 지연 시간이 수십 마이크로초 수준으로 유지됩니다.
네트워크 연결 스토리지(Network attached storage)는 가상 디스크가 별도의 스토리지 클러스터(주로 Ceph나 SAN(storage area network))에 존재하며, 모든 읽기 및 쓰기 작업이 네트워크를 거쳐야 함을 의미합니다. 제공업체는 이를 보통 "클라우드 블록 스토리지" 또는 "탄력적 볼륨(elastic volumes)"이라고 부릅니다. 플래시는 실제로 존재하지만, 네트워크 이동 과정 또한 실재합니다. 이 과정이 모든 작업마다 추가되므로 지연 시간은 수십 마이크로초가 아닌 수백 마이크로초 후반에서 수 밀리초 수준이 됩니다.
어느 쪽이 틀린 답은 아닙니다. 네트워크 스토리지는 호스트가 고장 나도 데이터를 보존합니다. 데이터가 해당 호스트에 있지 않았기 때문입니다. 제공업체는 다른 하드웨어에서 서버를 시작할 수 있으며 디스크는 이를 따라갑니다. 로컬 NVMe는 더 빠르지만 하나의 물리적 기기에 종속되므로, 하드웨어 장애 발생 시 백업에서 복구해야 합니다. 사용 중인 플랜이 어떤 방식을 사용하는지 확인하십시오. 거의 아무도 확인하지 않는 부분입니다.
실제 서버에서 체감되는 차이
서버 작업은 대부분 긴 순차 전송이 아니라 작은 단위의 무작위 읽기 및 쓰기로 이루어집니다. 그렇기 때문에 마케팅 문구에 적힌 MB/s 수치는 해당 페이지에서 가장 쓸모없는 정보입니다.
- 데이터베이스 커밋. 데이터 내구성을 보장하는 데이터베이스는 트랜잭션이 커밋될 때
fsync를 호출한 뒤, 드라이브가 데이터를 실제로 저장했다는 확인을 보낼 때까지 대기합니다. 하드 디스크에서는 이 대기 시간이 수 밀리초에 달하며, 이로 인해 소규모 데이터베이스의 커밋 처리량은 초당 수백 건 수준으로 제한됩니다. 플래시 메모리에서는 이 대기 시간이 밀리초의 일부에 불과합니다. PostgreSQL, MySQL 또는 운영 환경의 SQLite를 사용하든 이 차이가 가장 극명하게 드러납니다. - 패키지 설치.
apt install는 수천 개의 작은 파일을 압축 해제하고 진행 상황에 맞춰 디스크에 동기화합니다. 이 작업은 거의 순차적이지 않으므로 IOPS에 의해 성능이 결정됩니다. - 컨테이너 이미지 풀.
docker pull는 네트워크를 통해 압축된 레이어를 가져온 뒤 수천 개의 작은 파일로 추출합니다. 다운로드는 네트워크 대역폭의 영향을 받지만, 추출은 디스크 성능의 영향을 받습니다. 속도가 느린 볼륨에서는 추출 과정에서 대기 시간이 발생합니다. - 부팅 및 재부팅. 시스템이 시작될 때 커널과 initramfs를 읽고, 볼륨 전체에 흩어져 있는 수백 개의 작은 유닛 파일과 공유 라이브러리를 불러옵니다.
이 중 어떤 작업도 대규모 순차 읽기가 아닙니다. 500 MB/s의 스트리밍 속도를 내더라도 IOPS가 3,000에 불과한 볼륨은 docker compose pull 과정에서 느리게 느껴질 것입니다. 대기 시간은 메가바이트 단위가 아니라 파일 단위로 계산되기 때문입니다.
가격 페이지의 "SSD 클라우드 호스팅"이 아무런 정보를 주지 않는 이유
이 용어는 저장 매체만을 설명할 뿐 그 이상은 알려주지 않습니다. 드라이브가 사용하는 인터페이스가 무엇인지, 해당 드라이브가 서버와 동일한 물리적 장비에 있는지조차 알 수 없습니다. 또한 요금제에서 허용하는 성능의 상한선에 대해서도 언급하지 않습니다.
이 상한선은 가장 중요하지만 가장 적게 광고되는 요소입니다. 하나의 호스트가 여러 고객을 수용하므로, 제한이 없는 이웃 고객이 자원을 독점하지 못하도록 공급자는 볼륨당 IOPS와 처리량을 제한합니다. 수십만 IOPS를 처리할 수 있는 하드웨어에서 수천 IOPS 정도로 제한을 두는 것은 일반적이고 정직한 방식이지만, 요금제 설명에는 나타나지 않습니다. 두 요금제 모두 "SSD"라고 표기되어 있더라도, 하나는 볼륨당 제한이 없는 로컬 NVMe일 수 있고 다른 하나는 3,000 IOPS로 제한된 공유 클러스터 볼륨일 수 있습니다.
제한은 두 가지 형태로 나타납니다. 지속적 제한(sustained cap)은 변하지 않는 고정된 상한선입니다. 버스트 제한(burst cap)은 낮은 기본 성능에 더해 일정 시간 동안 상한선을 넘을 수 있는 크레딧을 제공하며, 이 크레딧은 볼륨이 유휴 상태일 때 다시 충전됩니다. 버스트 제한은 5분간의 짧은 테스트에서는 매우 우수한 성능을 보이지만, 데이터베이스를 가져오거나 대규모 복원을 수행하는 도중에는 기본 성능으로 급격히 떨어집니다. 공급자가 높은 수치를 제시한다면, 그 성능을 얼마나 오랫동안 유지할 수 있는지 반드시 확인해야 합니다.
VPS가 실제로 제공하는 사양 확인 방법
게스트 내부에서는 하이퍼바이저가 알려주는 정보만 확인할 수 있습니다.
lsblk -d -o NAME,ROTA,MODEL,SIZE
cat /sys/block/vda/queue/rotationalvda를 디스크에 대해 출력된 장치 이름인 lsblk로 대체하십시오. ROTA 및 rotational 파일은 커널이 해당 장치를 비회전식(non-rotational)으로 인식하면 0을, 반대의 경우 1을 읽습니다. 가상 디스크는 하이퍼바이저가 광고하는 정보를 바탕으로 해당 플래그를 설정하므로, 이는 물리적 하드웨어가 아닌 가상 장치의 특성을 나타냅니다. MODEL는 vda과 같은 virtio 디스크의 경우 보통 비어 있거나, 에뮬레이션된 SATA 컨트롤러의 경우 QEMU HARDDISK와 같은 일반적인 문자열이 표시됩니다. 게스트는 호스트의 어레이를 볼 수 없으며, 실제로도 보이지 않습니다.
따라서 해당 플래그는 참고용으로만 활용하고 나머지는 직접 측정해야 합니다. 애플리케이션이 실제로 사용하는 큐 깊이(queue depth)에서 볼륨 내 파일에 대해 fio를 사용하여 4k 랜덤 테스트를 수행하십시오. 또한 버스트 크레딧을 모두 소진할 만큼 충분히 긴 시간 동안 테스트를 진행해야 합니다. VPS를 올바르게 벤치마킹하는 방법 문서에서 fio 명령어와 잘못된 수치를 유발하는 흔한 실수들을 확인할 수 있습니다.
구매 전 제공업체에 확인해야 할 세 가지 질문
- 스토리지 구성이 하이퍼바이저 로컬 방식입니까, 아니면 네트워크 연결 방식입니까? 이 답변은 지연 시간의 하한선을 결정하며, 물리적 호스트 장애 시 데이터가 어떻게 처리될지 결정합니다. 이 질문에 명확히 답변하는 제공업체는 해당 사안을 충분히 고려한 곳입니다.
- 볼륨의 IOPS 제한은 얼마입니까? 구체적인 수치를 요구하십시오. "무제한"이나 "엔터프라이즈급"은 수치가 아닙니다. 만약 정말로 제한이 없다면, 같은 호스트를 사용하는 다른 사용자가 백업 중에 전체 어레이 자원을 독점하는 것을 어떻게 방지하는지 물어보십시오.
- 해당 제한은 지속적인 성능입니까, 아니면 버스트 성능입니까? 버스트 성능이라면, 기준 성능(baseline)과 버스트 지속 시간을 확인하십시오. 기준 성능은 야간 작업이 실제로 사용할 수 있는 수치이므로, 이를 중심으로 계획을 세워야 합니다.
플래시 메모리는 마모되는가, 그리고 그것이 당신의 문제인가?
플래시 셀은 제한된 횟수의 쓰기 주기를 가지므로, 드라이브 제조사는 TBW(terabytes written) 또는 DWPD(drive writes per day) 단위로 내구성을 명시합니다. 드라이브는 쓰기 작업을 셀 전체에 고르게 분산하는데 이를 웨어 레벨링(wear levelling)이라 하며, 고장 난 셀을 대체하기 위해 예비 블록을 확보해 둡니다. VPS 환경에서 마모는 서비스 제공자의 문제입니다. 제공자는 자체 드라이브의 SMART 카운터를 모니터링하며 내구성이 다하기 전에 하드웨어를 교체합니다. 당신의 문제는 플래시보다 더 근본적인 곳에 있습니다. 드라이브는 백업이 아니며, 볼륨 수준의 중복 구성 또한 백업이 아닙니다. 데이터뿐만 아니라 삭제 명령까지 그대로 복제하기 때문입니다.
실제로 고려해야 할 요소는 기가바이트당 가격입니다. 플래시는 회전식 디스크보다 기가바이트당 비용이 높으므로, 동일 가격대라면 SSD 플랜이 하드 디스크 플랜보다 용량이 적은 경우가 많습니다. 미디어나 아카이브를 위한 대용량 공간이 필요하다면, 빠른 볼륨은 작게 유지하고 대용량 데이터는 더 저렴한 곳에 저장하십시오. 이는 서버 외부 백업 유지를 위한 올바른 구성 방식이기도 합니다. 스토리지 비용이 전체 청구서에서 차지하는 비중을 확인하려면 VPS의 실제 비용에서 항목별 상세 내역을 참조하십시오.
FAQ
SSD VPS와 NVMe VPS는 같은 것입니까?
모든 NVMe VPS는 SSD VPS에 해당합니다. NVMe 드라이브도 플래시 메모리를 사용하기 때문입니다. 하지만 그 반대는 성립하지 않습니다. "SSD"라고 광고하는 플랜은 SATA SSD일 수 있습니다. 이는 기계식 디스크를 위해 설계된 인터페이스를 사용하는 플래시 저장 장치로, 32개의 명령 큐를 가지며 최대 속도가 550 MB/s 근처에서 제한됩니다. 두 방식 모두 하드 디스크보다는 훨씬 빠릅니다. 두 방식의 성능 차이가 작업 부하에 중요하다면, 플랜 이름만 보지 말고 제공업체에 어떤 방식을 사용하는지 직접 문의하십시오.
SSD VPS를 사용하면 웹사이트가 더 빨라집니까?
디스크 작업만 빨라집니다. 요청당 여러 번의 데이터베이스 쿼리를 수행하는 페이지는 쿼리와 커밋이 작은 단위의 무작위 I/O로 이루어지므로 더 빨라집니다. 메모리나 캐시에서 제공되는 페이지는 출력 과정에서 디스크를 거치지 않으므로 성능 변화가 거의 없습니다. 저장 장치 성능을 개선하기 위해 비용을 지불하기 전에, 요청의 어느 부분이 느린지 먼저 측정하십시오.
VPS가 실제로 SSD 스토리지를 사용하는지 어떻게 확인할 수 있습니까?
게스트 운영체제 내부에서는 물리적 하드웨어를 직접 검증할 수 없습니다. lsblk -d -o NAME,ROTA은 가상 장치가 알리는 정보를 보여주는데, 이 값은 하이퍼바이저가 결정하므로 0이 표시되더라도 이는 증거가 아닌 힌트에 불과합니다. 실질적인 확인 방법은 측정입니다. 무작위 4k 읽기 작업 부하로 fio을 몇 분간 실행하여 보고되는 지연 시간을 확인하십시오. 한 자릿수 밀리초 단위의 무작위 읽기 속도가 나온다면 회전식 디스크이거나 네트워크가 혼잡한 볼륨일 가능성이 큽니다. 수십 마이크로초 단위라면 로컬 플래시 저장 장치입니다.
네트워크 연결형 SSD 스토리지가 로컬 NVMe보다 성능이 떨어집니까?
작업당 처리 속도가 더 느리고 장애 발생 양상도 다릅니다. 모든 읽기 및 쓰기 작업에 네트워크 왕복 시간이 추가되므로, 둘 다 플래시 기반이라 하더라도 지연 시간이 더 높습니다. 대신 데이터가 단일 물리 호스트에만 존재하지 않으므로, 호스트 장애가 발생해도 볼륨이 함께 소실되지 않으며 제공업체 입장에서 스냅샷과 라이브 마이그레이션이 더 용이합니다. 지연 시간에 민감한 데이터베이스라면 로컬 플래시를 선택하십시오. 마이크로초 단위의 성능보다 볼륨의 생존이 더 중요하다면 네트워크 스토리지를 선택하십시오.