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하드디스크(HDD) 기록 방식: PMR과 SMR의 차이점

하드디스크(HDD)의 기록 방식

Solid State Drive(SSD)의 등장으로 컴퓨터의 구성에 많은 것이 변했습니다. HDD에 비해 훨씬 얇고, 장착 방식을 따지지 않는 SSD가 보급되면서 케이스들도 HDD에 대한 공간을 1~2개로 줄이고 나머지 공간은 배기나 흡기, 선 정리 등에 할애하는 추세입니다.

예전에 비해 그 위상과 중요성이 많이 줄어들었다고는 아직 대용량의 공간에서는 HDD가 필수입니다. 현재도 2TB의 SSD의 가격이 2~30만원을 뛰어넘지만 4TB의 하드디스크는 10만원대에 구매가 가능하니까요. 언젠가는 SSD가 HDD를 완전히 대체할 날이 올지 모르겠지만, 아직은 아닙니다.

하드디스크 제조사들도 이러한 것들을 알기 때문에 HDD의 용량을 증가시킬 방법을 고민했죠.


그러나 위 이미지와 같이 HDD는 모터에 의한 플래터의 회전으로 헤드가 데이터를 읽어들이는 방식입니다. 물리적인 한계에 봉착할 수밖에 없었으므로 눈을 돌려 기록 방식을 바꿔 이 문제를 해결하고자 했습니다. 그래서 고안된 방법이 바로 SMR입니다.

기존의 PMR 방식에서 어떤 점이 달라졌는지는 아래의 내용을 통해 확인하시길 바랍니다.



PMR 방식과 SMR 방식의 차이점

엄밀히 따지면 PMR과 SMR로 구분해선 안되고, PMR 기록 방식 내에서 CMR과 SMR로 구분해야 합니다. 왜냐하면 PMR은 자기 기록 방향을 의미하며, CMR과 SMR은 트랙 방식을 의미하기 때문입니다.

하지만 CMR 방식은 전통적으로 사용되던 기록 방법이다보니 PMR과 동일시되는 경향이 있습니다. 그래서 여기선 PMR(=CMR)로 이해하고 설명하겠습니다.


PMR(=CMR) 기록 방법

먼저 PMR은 Perpendicular magnetic recording의 약자로 수직으로 기록하는 것을 의미합니다. 수평으로 기록하던 LMR에서 밀도를 높이기 위해 고안된 방식으로 현재는 전부 PMR 방식을 취하고 있습니다.

▲ LMR 방식(위)와 PMR 방식(아래)의 차이점. PMR 방식으로 밀도를 높였다.

그러면 CMR이란 뭘까요? CMR은 Conventional Magnetic Recording의 약자로 전통적인 구성 방법입니다. 각각의 트랙이 독립적으로 구성되어 있고, 트랙 사이에서 가드 영역을 둬서 트랙 간의 데이터 오염을 방지합니다. 읽기와 쓰기가 자유롭기 때문에 일반적인 사용자라면 CMR 방식이 어울릴 것입니다. 유일한 단점은 SMR에 비해 기록 밀도가 떨어진다는 것인데 그건 제조사 측이 고민할 문제이지 일반 유저들이 사용할 때 고려할 문제는 아닙니다.


위 이미지처럼 하나의 트랙에 하나의 reader와 writer가 있기 때문에 읽고 쓰는 것이 자유롭고 불러오는 것이 빠릅니다. 흔히 정리된 서랍장에서 물건을 넣고 꺼낸다고 생각하시면 됩니다.


SMR 방식이란?

SMR이란 Shingled magnetic recording의 약자로 기존의 PMR 방식을 비틀어 더 많은 자료들을 저장하기 위해 나타났습니다. 주된 이유는 가성비이죠. SMR 방식을 이용하면 같은 가격에 더 많은 자료들을 저장할 수 있으니 저렴한 가격에 대용량의 HDD를 만들 수 있습니다.

그럼 이렇게 좋은 방식이 왜 기피되는가? 그건 기존의 PMR 방식을 비틀었기 때문이기도 합니다. PMR 방식에서 보셨겠지만, PMR의 구조는 안정적입니다. 단일 트랙을 사용하기 때문이죠. 반면 SMR의 구조는 아래 이미지와 같습니다.


흔히 SMR 방식을 기왓장 방식이라고 합니다. 전통 가옥에서 기왓장을 겹쳐서 지붕을 얹는 것처럼 트랙들이 겹쳐져 있기 때문입니다. 이렇게 겹쳐서 쌓은 덕분에 PMR과 동일한 크기에 더 많은 데이터를 넣을 수 있게 된 것입니다. 기술의 발달로 가능하게 된 것으로, 이렇게 겹쳐져 있어도 읽는 것에는 문제가 없습니다. 그러면 왜 PMR 방식을 선호하고 SMR을 기피하는 걸까요?


1. 데이터가 겹쳐져 있다.

여러개의 겹쳐진 기왓장에서 중간에 있는 기왓장을 빼기 위해선 어떻게 해야할까요? 주변의 기와들을 들추고 빼야 하겠죠. 그러면 그 안의 기와를 하나 더 넣고 싶다면? 주변의 기와들을 들추는 것도 모자라 위치를 조금씩 바꿔줘야 넣을 수 있을 겁니다.

SMR도 마찬가지로 읽기는 문제가 없지만 하나의 트랙에 기록하기 위해선 주변의 트랙들도 다시 기록해야합니다. 즉, 1개만 기록하면 될 걸 3개를 기록해야 하니 쓰기 속도가 급격하게 느려진다는 단점이 있습니다.


2. 데이터 파손에 취약하다.

기와를 들추고 새로운 기와를 넣었는데, 만약 올바르지 않게 넣었다면 어떻게 될까요? 주변 기와들이 지지해주지 못하니까 기와가 미끄러져 떨어질 것이고 자칫하면 연쇄적으로 다른 기와들이 처마 밑으로 떨어지겠죠.

SMR도 이와 같습니다. 하나의 트랙에 기록하면서 다른 트랙들도 다시 기록하므로, 기록을 하다 문제가 발생한다면 주변 트랙의 데이터들 역시 손상을 입게 됩니다.


이러한 구조 때문에 일반 유저들이 사용하기엔 안정성 측면에서 큰 문제가 있으므로 SMR이 기피되고 PMR이 선호되는 것입니다. 기술이 발달되면서 SMR의 단점들도 보완은 되고 있지만 여전히 구조적인 한계를 벗어나지는 못했고 이런 문제를 해결하기 위해 기술 개발을 하여 한계를 벗어날 때 쯤이면 급속도로 발전하고 있는 SSD가 그 영역을 대체할 수도 있으니 이래저래 딜레마이기도 합니다.


PMR과 SMR. 반드시 PMR만 써야 하나요?

물론 아닙니다. SMR에도 위와 같은 단점이 있지만 이는 상대적으로 자료들을 삭제하고 읽는 경우가 많을 때 문제가 발생하기 쉽기 때문입니다. 중요도가 낮은 데이터들을 보관하기 위해서는 값이 저렴한 SMR을 사용하는 것이 가성비 측면에서 좋을 것입니다.

하지만 정말 중요한 자료들을 보관하거나 데이터를 수시로 사용하는 경우에는 PMR 방식의 하드디스크를 구매하는 것이 좋습니다. 안정성이 뛰어나고 읽기 쓰기의 속도도 빠르므로 SMR보다 더 적합하기 때문입니다. 문제는 같은 용량 대비 SMR보다 비싸다는 것입니다.

해외 직구로 WD Elements Desktop이나 WD Easystore Desktop과 같은 외장 하드디스크를 구매하는 이유가 여기에 있습니다. 이 두 제품에 내장된 하드디스크는 3.5"로 컴퓨터에 장착하는 하드디스크와 같습니다. 분해해서 적출하면 바로 컴퓨터에 장착해서 사용할 수 있죠.

게다가 8TB 이상의 대용량이면서도 PMR 방식을 사용하는데다 최저가로 판매되는 경우가 많기 때문에 시기만 잘 노리면 같은 용량의 내장 하드디스크보다 훨씬 저렴하게 구매할 수 있기 때문입니다.