하드디스크 앞자르기 20% 성능 벤치 고찰

하드디스크 앞자르기는 보통 총 용량의 20% 정도만 운영체제 OS용 공간으로 활용해서 성능을 올리는 방법 입니다. 하는 방법은 간단합니다. 그냥 C드라이브에 해당하는 용량을 총 하드디스크의 20%로 할당해주면 됩니다. 하드디스크 앞자르기를 통한 성능 개선의 직접적인 원리는 하드디스크의 앞자르기 즉 가장 빠른 부분인 가장자리 부분을 파티션으로 할당해서 사용하는 것 입니다. 원반형태의 디스크를 플래터라고 부르는데 중앙의 모터가 플래터를 회전시키게 됩니다. 해더가 파일들을 읽어들이거나 쓸 때 , 플래터의 가장자리가 속도가 더 빠르게 되죠. 몽둥이를 휘둘러서 맞을 때 몽둥이의 안쪽보다 가장자리 끝으로 맞으면 충격이 더 쌘것과 비슷한 원리죠. 실제로 이번시간에 WD Caviar Black WD2002FAEX 하드디스크를 OS 용으로 사용한다는 가정하에서 하드디스크 앞자르기 10% 20% 50% 로 나눠서 성능 테스트를 해보도록 하겠습니다. 물론 테스트에는 HD Tune Pro 버전을 사용합니다. Pro 버전을 활용해야 숏커트 용량을 확인하여 실제 벤치가 가능하기 때문이죠. 그렇지 않으면 하드디스크를 전체용량으로 테스트를 하기 때문에 정확한 테스트가 이뤄지지 않습니다.

이번 성능 벤치에 사용될 WD Caviar Black WD2002FAEX 입니다. 웨스턴디지털의 가장 상위버전의 고성능 HDD 입니다. 그런데 이 하드디스크도 C 드라이브 용량을 다르게 나누면 성능이 바뀝니다. 즉 더 빠르게 쓸 수 있는 방법이 있다는 것이죠. 이것은 하드디스크의 구조적 원리에 기인합니다.

하드디스크를 분해한 사진 입니다. 희생당한 하드디스크에 애도를 표하며, 1,2 로 표기된 부분을 보시기 바랍니다. 중앙에 모터는 1분에 7200 바퀴를 돌게 됩니다. 그래서 7200 RPM 으로 표기가 되죠. 1초에 120바퀴 정도를 돌게 되는데 이렇게 고속으로 회전을 할 때 해더가 그 플래터 (디스크) 의 위를 돌아다니면서 섹터를 읽게 됩니다. 그런데 중앙에 보터를 기준으로 플래터가 회전하기 때문에 1번의 위치에서의 읽는속도와 2번 위치에서의 읽는 속도가 다릅니다. 같은 시간에 움직이는 반경의 크기가 다르다는 뜻이죠. 조각의 갯수도 다릅니다. 이런 문제 때문에 2번 위치에서의 읽기 및 쓰기 속도가 좀 더 빠르게 됩니다.

그래서 맨 가장자리를 0% 라고 보고 하드디스크의 총용량에서 20% 정도를 잘라서 사용하면 즉, 가장자리 부분을 활용하여 OS 용 파티션으로 사용하면 엑세스타임에서도, 읽기 및 쓰기 속도에서도 이득을 보게 된다는 것이죠. 상대적으로 속도가 느린 안쪽 부분은 저장용 공간으로 활용이 가능할 것 입니다.

물론 가장 빠르게 쓰려면 해더의 안쪽으로의 이동을 완전히 차단하기 위해서 가장자리 20% 의 공간만 활용하고 나머지 부분은 파티션을 아예 안잡는것입니다만, 실제로 테스트를 해본결과의 내용이 사실 좀 애매하기도 합니다. NCQ 같은 기술이 적용되고 있기 때문에 실제로 안쪽 공간을 활용하더라도 엑세스타임에 크게 제한 받지 않는다는것이죠.

그래서 가장자리의 20% 또는 좀 더 좋은 성능을 위해서 17% 정도의 공간을 C 드라이브 (OS 용 파티션) 으로 활용하고 다시 5% 정도의 공간을 임시템프 및 임시폴더 공간으로 활용 하며 , 나머지 공간을 저장 공간으로 활용하는 방법이 있습니다. 물론 셋팅이 까다롭다면 20% 의 공간을 C 드라이브 나머지는 저장용 공간으로 활용하는 방법이 있습니다.

Caviar Black WD2002FAEX 를 S-ATA3 인터페이스에 연결을 했습니다. 참고로 S-ATA3 용 케이블이란건 없습니다. S-ATA 케이블 규격은 모두 동일하기 때문이죠. S-ATA3 를 활용하기 위해서는 메인보드와 하드디스크 모드 S-ATA3 를 지원해야 합니다. 좀 더 좋은 성능을 위해서 S-ATA 모드를 ACHI 로 사용 합니다.

Caviar Black WD2002FAEX 의 단순 4K 읽기 성능을 테스트 해봤습니다. 검사구간은 0 ~ 2000GB 의 전체구간 입니다. 그래프를 보면 4K 읽기 성능은 전 구간 비슷 합니다. 다만 엑세스 타임이 하드디스크 전체 용량의 10% 구간이 가장 좋았으며 20% 정도도 무난 하지만 그 이후 구간에서는 느려지는걸 볼 수 있습니다. 엑세스 타임의 단위는 ms 로 보통 표기되며 숫자는 작을 수 록 좋습니다.

각 구간별 성능 테스트

64k 의 읽기 성능을 테스트 해봤습니다. 하늘색 그래프는 전체 구간에서의 읽기 성능을 나타냅니다. 노란점은 엑세스타임을 나타냅니다. X 축은 하드디스크의 용량을 의미하며, Y 축은 전송속도를 의미 합니다.

그래프를 분석 해보면, 전송속도 (읽기) 가 17% 구간에서 가장 좋으며, 그 이후에는 조금씩 떨어지며 30% 이후에 급격히 떨어지는걸 볼 수 있습니다. 엑세스 타임 경우에도 10% 구간이 가장 좋으며 그 이후에는 느려지는걸 볼 수 있습니다.

이번에는 하드디스크의 구간을 짤라서 테스트를 진행해보겠습니다. 가장 작은 단위인 1GB 를 잘라서 (Caviar Black WD2002FAEX 의 바깥 영역 0.5%) 의 읽기 성능을 벤치마크 해봤습니다. 최대 155.4 MB/sec 의 최고 속도를 나타내며, 평균 145.4 MS/sec 의 성능을 나타냅니다. 엑세스 타임은 5.78 ms 로 아주 빠른 성능을 보여줍니다.

물론 2TB 의 하드디스크를 1GB 로 짤라서는 성능은 좋겠지만 용량이 너무 작아서 활용할 수 가 없겠죠. 이런 성능도 가능하다는 의미에서 보면 될듯합니다.

Caviar Black WD2002FAEX 전체용량 2000GB 의 100GB 즉 5% 영역의 성능 벤치를 해봤습니다. 최대 151.7MB/sec , 평균 145.2MB/sec 의 좋은 속도를 보여주며 엑세스 타임은 7.10ms 로 상당히 빠른 성능을 보여줍니다.

Caviar Black WD2002FAEX 의 150GB 를 잘라서 테스트를 해봤습니다. 엑세스 타임이 약간 변동이 있는것 외에는 큰 차이가 없습니다.

Caviar Black WD2002FAEX 의 10% (200GB) 를 잘라서 테스트를 진행했습니다. 2TB 의 큰 용량의 하드디스크이기 때문에 사실 10% 의 극단적으로 좋은 부분을 잘라서 사용하더라도 200GB 의 생각보다는 큰 용량을 구할 수 있습니다.

이번에는 Caviar Black WD2002FAEX 의 250GB 를 잘라서 테스트를 해봤습니다. 읽기 성능은 그다지 큰 차이가 없습니다. 엑세스 타임은 약간 더 느려졌습니다.

가장 일반적으로 하드디스크의 앞자르기를 하는 구간인 하드디스크의 20% 구간을 살펴보겠습니다. 엑세스타임은 10% 대의 구간의 7.59 ms 에서 8.20 ms 로 생각보다 큰 폭으로 느려졌습니다.



정리해보면

Caviar Black WD2002FAEX 2000GB (2TB)

하드디스크구간	숏 스트로크 용량	평균전송속도	최대전송속도	엑세스타임
5%	100 GB	145.2 MB/sec	151.7 MB/sec	7.10 ms
7.5%	150 GB	145.0 MB/sec	151.7 MB/sec	7.34 ms
10%	200 GB	144.7 MB/sec	151.7 MB/sec	7.59 ms
12.5%	250 GB	144.4 MB/sec	151.6 MB/sec	7.66 ms
15%	300 GB	144.0 MB/sec	151.6 MB/sec	8.10 ms
17.5%	350 GB	143.4 MB/sec	151.7 MB/sec	8.06 ms
20%	400 GB	143.2 MB/sec	151.7 MB/sec	8.20 ms
22.5%	450 GB	142.6 MB/sec	151.7 MB/sec	8.31 ms
25%	500 GB	142.1 MB/sec	151.5 MB/sec	8.54 ms
50%	1000 GB	135.7 MB/sec	151.3 MB/sec	9.94 ms
100%	2000 GB	118.8 MB/sec	151.3 MB/sec	11.9 ms

위와 같이 표 정리가 되는군요. 물론 최대 속도는 가장 바깥영역을 모두 공유하기 때문에 모두 거의 같은 속도가 나왔습니다만, 평균전송속도는 차이가 있습니다. 50% 구간 이후에 평균 전송속도가 낮아지는걸 볼 수 있네요. 그 이외에 가장 큰 차이가 나는것은 엑세스 타임 입니다. 물론 하드디스크의 전체적인 퍼포먼스가 좋기 때문에 100% 의 전구간을 생각해봤을 때도 나쁜성능이 아닙니다. 하지만 가장 좋은 구간을 생각해보면 5% 구간이 가장 좋았으며 17.5% 구간까지는 공간과 성능을 최대로 쓸 수 있는 구간이며 그 이후에는 엑세스타임의 지연폭이 커지는걸 볼 수 있습니다.

최적의 용량 및 최적의 성능 부분을 생각해보면 17.5% 공간정도가 되겠네요. 그리고 가장 좋은 구간은 물론 5% 구간 입니다. 물론 그 이하구간이 훨씬 좋은 성능을 보여주긴 하지만, 용량이 너무 작으면 운영체제 공간으로 사용이 힘들겠죠.

운영체제의 최대용량에 대한 생각

최종 정리를 해보면 하드디스크의 10% 이하의 영역을 사용하면 최고의 퍼포먼스의 OS 영역을 구할 수 있습니다. 그리고 최대의 용량 및 성능 부분은 17.5% 또는 18% 부분쪽이며 그 이상에서는 폭이 점점 넓어지네요. 물론 2TB 의 하드디스크가 테스트용 하드디스크 였기 때문에 17.5% 라고 하더라도 350 GB 라는 큰 용량을 구할 수 있습니다. 하드디스크의 용량이 작은 경우라면 20% 또는 17.5% , 18% 정도의 공간을 활용하는게 좋아 보이네요. 물론 최고속도가 빠른 하드디스크를 그리고 용량이 큰 하드디스크를 사용할 수 록 OS 용 하드디스크로 좀 더 좋은 효과를 거둘 수 있습니다. 물론 SSD 는 예외 입니다. 엑세스타임에서 SSD 는 의미가 없어지기 때문이죠.

그리고 % 를 지정하기 전 하드디스크를 HD Tune Pro 로 체크를 한 이후에 용량을 나누는것도 나쁘지 않아 보입니다.