비압축 HD 작업을 위한 스토리지 ( CoreRaid HD - 8Bay / 8TB )

 

지난달인 2008년 7월 미국의 하드디스크 제조업체인 시게이트 (Segate)는 1.5TB 용량의 단일 하드디스크를 선보였다. 현존하는 최고 용량의 저장장치라는 점에서 획기적인 기술의 진보라 할 수 있겠지만, 디지털 고화질 영상의 관점에서 보면 고작 원본 HD 영상을 2시간 남짓 저장할 정도의 소용량(?)에 지나지 않는다.

HD 작업의 발목을 잡고 있는 가장 큰 걸림돌인 고성능, 대용량의 저장장치에 대한 고민은 지금까지 꾸준하게 제기되어 왔다. 초창기 HD 스토리지 시장은 초당 1~200MB 이상을 요구하는 엄청난 대역폭으로 인해 이를 위한 저장장치의 구축비용이 상상을 초월하는 수준이었지만, 스토리지 시장의 치열한 경쟁과 기술의 발전으로 인해 이미 충분히 안정적이고 경제적인 가격의 제품들이 다양하게 출시되어 있다. 이런 종류의 스토리지는 DAS(Direct Attached Storage : 직접 연결 저장 장치)라고 불리며 시스템과 직접 연결되어 시스템의 퍼포먼스에 따라 최대의 성능을 구현할 수 있는 구조를 가지고 있다.

이번에 소개하게 될 CoreRaid HD도 DAS의 일종으로 SAS 인터페이스를 사용하여 초당 600MB에 달하는 고성능 전송이 가능한 제품으로 비압축 HD처럼 높은 대역폭을 필요로 하는 작업에 적합한 스토리지 시스템이다.

진화하는 스토리지의 세계

과거 SCSI 일색이었던 스토리지 시장은 SCSI의 고유한 특성으로 인해 스토리지 구축 비용이 지나치게 비싸다는 점이 문제였다. 소규모 제작 업체에서는 비압축 HD 뿐만 아니라 비압축 SD 작업을 위한 스토리지 구축에도 엄청난 비용이 들어갔었기 때문에 고화질 넌리니어 편집의 최대 걸림돌은 자연스럽게 스토리지가 될 수 밖에 없었던 것이다. 하드디스크는 시스템과 연결되는 형태인 인터페이스에 따라 다양한 종류가 있으며 계속해서 발전을 거듭하고 있다.

인터페이스를 크게 두가지로 구분하자면 일반 사용자용 제품군과 서버 및 기업용 제품군으로 나눌 수 있는데, 이는 대부분의 하드디스크 제조업체에서도 동일하게 적용하고 있는 사항이다. 일반 사용자용 제품과 서버 및 기업용 제품을 구분하는 기준에는 여러 가지 품목이 있겠지만 가장 두드러진 특성은 바로 속도와 안정성이라고 볼 수 있다. 여기에 서버와 기업용 인터페이스들은 RAID와 다중 장비 연결, CPU와 별도로 동작하는 구동장치 등의 특성으로 인해 일반 사용자용 인터페이스와 뚜렷하게 구분된다.

또한 현재 대부분의 일반 사용자용 제품인 SATA, SATA II 방식의 하드디스크가 7200RPM인 것에 비해, SAS 방식의 하드디스크는 10,000/15,000RPM으로 동작하고 있어 두 배 가량의 물리적 성능차이가 존재하고 있다. (RPM[Revolutions Per Minute]:분당 디스크의 회전수)

하드디스크 인터페이스의 발전

이렇게 다른 특징들로 인해 서버와 기업용 제품군은 일반 사용자용 제품군과는 그 용도와 성능이 기본적으로 다를 수 밖에 없었다. 그런데, 이전의 병렬 연결 방식이었던 ATA, SCSI에서 직렬 연결 방식인 SATA와 SAS로 인터페이스가 발전하면서 이들 제품군간에 한가지 공통분모가 등장하게 되었다.

그것은 바로 SAS(Serial Attatched SCSI)방식이 인터페이스 측면에서 SATA와 하위호환성을 가지게 된 것이다. 다시 말하자면 SAS 인터페이스 컨트롤러에 SATA 디스크를 연결시켜 동작시키는 것이 가능해진 것인데, 이는 고성능 SAS 인터페이스를 이용해서 저가의 일반사용자용 SATA 하드디스크를 연결하거나 심지어 SAS RAID 기능도 아무런 제약없이 사용할 수 있다는 것을 의미하는 것이다.

또 한가지 중요한 특징은 바로 하드디스크와 컨트롤러를 연결하는 방식이 무척 다양하다는 것이다. 일반 사용자용 디스크 형태인 SATA나 IDE가 단일 인터페이스의 형태를 갖는데 비해 SAS는 내장형, 외장형 케이블과 표준, 미니, 인피니밴드(Infiniband) 등 다양한 형태의 케이블을 사용할 수 있기 때문에 손쉽게 외장형 고성능 스토리지를 구성하기 편리한 구조를 가지고 있다.

다양한 형태의 SAS 연결 케이블

여기에 덧붙여 디스크의 고용량화는 물리적으로 동일한 RPM을 가진 디스크라 하더라도 더 빠른 속도의 전송을 가능하게 하는 요인이 되고 있다. 만일 200GB와 1TB 용량의 두가지 디스크가 동일한 회전속도로 동작한다고 가정했을 때 1TB의 하드디스크는 200GB에 비해 밀도가 5배 높기 때문에 이론상으로는 5배 더 빠른 전송속도를 낼 수 있게 되는 것이다.(물론 이론과 실제 속도는 다르기 마련이다) 단순히 RPM의 차이만으로 비교를 한다면 SAS 1500RPM의 300GB 하드디스크와 SATA 7200RPM의 1TB 하드디스크는 거의 동일한 수준의 전송속도를 보인다고 할 수 있다.

고용량 디스크의 등장으로 동일한 RPM에서 더 높은 전송율을 기대할 수 있게 되었다

이런 고용량 SATA 디스크의 등장으로 인해 SAS 인터페이스를 사용하여 RAID를 구축하는 경우에 SATA 디스크를 사용한다고 하더라도 오리지널 SAS 디스크와 비교해서 크게 성능의 저하가 발생하지 않을 수 있는 것이다. 하지만 아무리 높은 성능의 SATA가 등장했다 하더라도 실제 SAS 디스크보다 더 높은 성능과 안정성을 기대하기는 어렵다. 왜냐하면 SAS는 말 그대로 직렬 SCSI 방식을 취하고 있어 다중접근과 디스크 엑세스 속도 등에서 SATA 방식보다 월등한 고성능과 안정성을 가지기 때문이다.
SATA 디스크를 SAS 인터페이스에 연결해서 사용하는 것은 어디까지나 ‘가격대비 성능’면에서 우수하기 때문이라는 것을 잊지 말아야 한다.


고성능과 경제성의 두 마리 토끼

앞에서 잠시 이야기했던 것처럼 여러 가지 기술적인 발전으로 인해 저렴한 비용으로 고성능 스토리지를 구축할 수 있는 길이 열렸다는 것을 알 수 있다. 이것은 SAS, SATA, Port Multiplier, RAID Controller의 4가지 로 구분지을 수 있는데, 데스크탑 형태의 고성능 스토리지들은 이런 특성을 이용해서 제작된 것이 대부분이다. SAS 인터페이스에 SATA 하드디스크를 사용하는 것은 위에서 설명한 것처럼 충분히 가능한 일이라는 것을 알 수 있을 것이다.

데스크탑 형태를 지닌 다양한 스토리지들

그렇다고 일반 데스크탑용 SATA 하드디스크를 그냥 사용하는 것은 저렴한 비용이 장점이기는 하지만 아무래도 안정성면에서 떨어질 수 밖에 없다. SAS 디스크를 사용하면 가장 좋겠지만 비용도 비용이거니와 영상 편집용을 사용하기 위해서는 대용량 스토리지 구성이 필수적인데, 리테일 시장에 풀려있는 SAS 디스크는 300GB가 최대 용량이다. 이것으로 8단을 구성한다고 해도 2.4TB 이상의 용량을 구성하지 못하기 때문에 여러 가지 면에서 SAS 디스크의 RAID 구성은 영상편집에 적합하지 않을 수 있다.

이런 문제를 해결하고자 각 하드디스크 제조업체에서는 SATA 디스크의 내구성과 안정성을 높인 서버 및 기업용 SATA 스토리지용 디스크를 선보이고 있다. CoreRaid HD에 사용되는 디스크가 바로 이 기업용 SATA 디스크인 것이다.

기업용 SATA 디스크 제품군

서버 및 기업용 하드디스크 제품군은 일반 데스크탑용 제품군에 비해 높은 가격을 가지고 있지만 각종 에러에 대비한 정책들이 포함되어 있기 때문에 뛰어난 내구성과 안정성을 가지게 된다. 따라서 일반 데스크탑용 하드디스크보다 높은 안정성과 SAS보다 높은 용량을 고루 갖출 수 있게 된 것이다.

그리고 외장형 스토리지를 정상적으로 사용하기 위해서는 전송 손실이 적은 연결 인터페이스와 RAID 정책이 무엇보다도 필수적이라 할 수 있다. CoreRaid HD는 연결 인터페이스로 미니SAS-인피니밴드 케이블을 듀얼 채널로 운영하고 있다. 2개의 채널로 운영되는 SAS 인터페이스로 최대 6Gbps의 전송속도를 가질 수 있다.

두 개의 SAS 연결 인터페이스를 제공한다

또한, 시스템과 연결되는 인터페이스 보드로는 RR3522 시리즈를 사용하고 있는데, PCI-Express 8배속을 지원하는 높은 퍼포먼스를 가지고 있는 제품으로 역시 듀얼 채널 SAS를 지원하는 RAID 컨트롤러이다.

다른 데스크탑 형식의 제품들이 케이스와 컨트롤러, 케이블, 디스크를 각각 구매해야만 했기 때문에 발생하는 호환성의 문제와 설정상의 문제들을 해결하기 위해 CoreRaid HD는 디스크와 컨트롤러, 케이블 등 모든 구성요소가 기본적으로 제공되고 있다.
편집 시스템에 PCI-Express 8배속 이상의 슬롯만 있다면 별도의 부가장비 없이 CoreRaid HD만 연결해서 즉시 비압축 작업을 수행하는 것이 가능한 것이다.


CoreRaid HD

CoreRaid HD는 8단과 4단의 두가지 종류가 있으며 디스크의 용량에 따라 선택할 수 있도록 되어 있다. 8단 제품은 물론, 4단 제품의 경우에도 비압축 HD를 무난하게 지원하고 있기 때문에 사용자가 작업에 필요한 용량을 결정한 후 제품을 고르면 된다.

CoreRaid HD 8단과 4단

CoreRaid HD에 제공되는 인터페이스 카드는 Windows 뿐만 아니라 Mac과 Linux에서도 모두 사용이 가능하기 때문에 그동안 스토리지 확장이 상대적으로 불편했던 Mac 사용자들에게는 반가운 소식이 될 듯 하다.
Mac Pro의 경우 구형은 확장슬롯 유틸리티를 사용해서 PCI-Express의 속도를 8배속 이상으로 지정하면 되고, 신형 Mac Pro인 경우에는 정해진 PCI-Express 슬롯 위치에 장착하면 된다.

CoreRaid HD의 전면과 후면

제품의 본체는 알루미늄 재질로 되어 있어 기본적으로 내부의 열을 효율적으로 발산시킬 수 있는 구조로 되어 있으며 각 드라이브 베이마다 별도의 잠금장치를 가지고 있기 때문에 혹시나 있을지 모르는 실수로부터 안전하게 데이터를 보호할 수 있다.
시스템 본체에는 전원상태와 동작여부를 알려주는 LED와 Mute 버튼이 있고 각 드라이브 베이마다 하드디스크 전원인가 상태와 동작상태를 보여주는 LED를 각기 다른 색상으로 가지고 있다.
특히 후면에 위치한 저소음 팬은 8단의 경우 4개, 4단의 경우 2개를 가지고 있는데, 초저소음으로 동작하면서도 내부의 열을 효율적으로 배출할 수 있는 구조를 가지고 있기 때문에 그동안 고성능 스토리지의 가장 큰 문제점 중 하나였던 시끄러운 소음을 사전에 방지하는 구조로 되어 있다.

사실 Rack 타입의 고성능 스토리지를 사용하면서 가장 불편한 것이 소음이었기 때문에, FC처럼 광케이블을 사용해서 편집기는 편집실에, 스토리지는 창고에 따로 보관하지 않으면 안되었던 것이 사실이다. 그래서 시스템을 켤때마다 스토리지를 켜기위해 자리를 옮기거나 장소가 좁은 편집실의 경우에는 엄청난 소음을 감수해가며 작업을 진행하는 고생을 해야만 했었다.
CoreRaid HD는 초저소음 팬을 채택한 까닭에 조용한 시스템으로 정평이 난 Mac Pro와 함께 구동시키더라도 크게 소음을 느낄 수 없는 수준이었다.


성능 테스트

스토리지의 가장 큰 기능은 아무래도 성능일 것이다. 영상편집은 일반적인 작업과 달리 랜덤한 데이터를 처리하기 보다는 연속되는 대용량 데이터를 꾸준하게 고성능으로 처리할 수 있어야 하는 것이 관건이다. 그렇기 때문에 편집장비 제조업체에서는 시스템에 연결된 스토리지가 영상편집에 적합한 성능을 가지고 있는지 확인하기 위한 벤치마크 툴을 함께 제공하는 경우가 많다.
이번 테스트도 비압축 HD 편집장비를 만드는 AJA와 블랙매직 디자인의 디스크 측정 도구를 이용해서 진행하였다.


스토리지 : CoreRiad HD (4TB)
시스템환경 : Mac Pro 2.66GHz / Mac OSX 10.5.1
레벨 : RAID 5 모드


AJA의 시스템 테스트 도구는 시각적인 그래프를 함께 제공하면서 각 포맷별 프레임 측정이 가능하기 때문에 영상 분야의 디스크 속도 측정 도구로 많이 사용되는 툴이다. (그리고 무료로 사용할 수 있다는 것도 큰 장점)
측정결과 읽기와 쓰기 모두 600MB 이상의 전송 대역폭을 보여주고 있음을 알 수 있는데, 이는 SAS 듀얼채널의 최대 대역폭에 육박하는 수치라 할 수 있다. 그리고 그래프를 보더라도 전반적으로 고른 분포를 보이고 있어 특정 영역에서 캡쳐나 재생시 프레임이 끊어질 염려가 없다는 것을 확인할 수 있었다.

AJA 시스템 테스트 도구로 측정한 결과

블랙매직 디자인의 디스크 속도 테스트 도구는 시각적인 그래프가 표시되지는 않지만 비압축 포맷별로 읽기과 쓰기가 가능한 프레임수를 각각 계산해서 한꺼번에 보여주기 때문에 다양한 포맷을 다루는 경우 스토리지의 전반적인 성능을 고르게 측정할 수 있다는 특징이 있다. 하지만 블랙매직 디자인사의 덱링크 등 하드웨어가 설치되어 있어야만 사용할 수 있는 제한적인 도구이다.
측정결과를 살펴보면 10비트는 물론 12비트 1080i에서도 60프레임이 넘는 읽기와 쓰기가 가능하다는 것을 볼 수 있다. 현재 비디오 작업에서 많이 사용되고 있는 8비트 1080i HDTV를 적용시킨다면 150프레임 이상의 읽기와 쓰기가 가능하다는 결론을 보여준다.

블랙매직 디스크 속도 테스트로 측정한 결과

하지만 사실 이런 측정방식은 몇가지 오류가 있을 수 있다. 그중 가장 큰 오류는 바로 디스크의 속성에 따라 디스크의 용량이 채워질수록 그 속도가 급격하게 하락한다는 것이다.
예를 들어 스토리지 용량이 모두 비워져 있을 경우에는 높은 성능이 나오다가도 절반 이상을 사용하게 되면 갑자기 속도가 반 이하로 줄어들어 캡쳐나 재생이 원활하게 되지 못하는 경우가 발생할 수도 있다. 그렇기 때문에 새로 포맷한 직후의 측정 결과는 경우에 따라서 크게 의미가 없을 수도 있는 것이다.

그래서 CoreRaid HD로 두 번째 테스트를 진행하였다. 비압축 HD를 저장해서 전체 용량의 90%를 채운 후 다시 측정도구를 이용해서 측정을 한 것이다. 결과는 아래 그림과 같다..

90% 용량을 채운 후 측정한 결과값

전체 용량이 비어있을 때보다 속도도 떨어지고 전반적인 그래프가 불안해 지기는 했지만 여전히 비압축 HD를 작업하기에 부족함이 없는 모습을 보여주고 있다. 실제로 이 상황에서 비압축 HD를 캡쳐했을 때에도 드롭프레임 없이 정상적인 캡쳐가 가능했다.

비압축 작업의 종류에 따라 요구되는 대역폭에 대해 좀 더 알아보도록 하자. 캡쳐보드 제조업체인 AJA에서는 데이터 레이트 계산기를 제공하여 각 작업에 필요한 스토리지 대역폭을 손쉽게 계산할 수 있도록 하고 있다.

AJA 데이터 레이트 계산기

이 결과를 보자면 720p의 경우 초당 110MB, 1080i는 165MB, 2K 영상은 212MB의 전송율이 뒷받침되어야만 정상적인 작업이 가능하다는 것을 알 수 있다

비압축 영상의 초당 전송율

이런 성능을 구현하기 위해서는 최소한 4개 이상의 디스크를 RAID로 구축해야만 한다. 그러데 여기에서 또 한가지 중요한 문제가 발생하게 된다. 디스크의 수량이 많아질수록 그것에 비례해서 디스크가 손상되거나 에러가 발생할 확률도 함께 증가한다는 것이다. ‘가지 많은 나무에 바람 잘 날 없다’라는 속담도 있지 않은가?
여러개의 디스크를 안정적으로 구현하기 위해서는 예비 디스크를 두는 것이 중요한데 이런 방식으로 RAID를 구축하는 방법에는 RAID 1, RAID 3, RAID 5, RAID 6 등이 있다. 이중에서 CoreRaid HD는 속도와 용량을 고려해 RAID 5를 기본 사항으로 선택하고 있으며 사용자가 원하는 대로 지정해서 사용하는 것도 가능하다.
RAID 5를 사용하면 전체 디스크 용량 중 1개에 해당하는 용량을 다른 디스크가 나누어서 백업용으로 저장하는 방식으로 디스크의 손상에 대비할 수 있으며 실제로 1개의 디스크가 완전히 손상된 경우에도 전체 데이터를 그대로 유지된다.

물론 RAID 5에도 문제점은 존재한다. 각각의 디스크마다 패리티를 계산해야 하기 때문에 CPU 점유율이 높아질 수 있다는 점과 2개 이상의 디스크가 동시에 손상됐을 경우에는 복구할 방법이 없다는 것이다. 첫 번째 문제는 CoreRaid HD가 하드웨어적인 RAID 컨트롤을 수행하고 있기 때문에 다행히도 신경쓸 필요가 없게 되었고, 두 번째 문제를 해결하기 위해서는 RAID 6 모드를 선택하면 된다. (RAID 6 모드에서는 2개의 디스크가 손상되어어 복구가 가능하다-단 용량은 디스크 2개분이 백업으로 잡히기 때문에 그만큰 줄어들게 된다.


결론

앞에서 살펴본 바와 같은 CoreRaid HD는 뛰어난 성능과 안정성을 고루 갖춘 장비라 할 수 있다. 사실 동일한 구성의 타사 제품과 비교해보아도 그 성능이 떨어지지 않거나 오히려 능가하는 부분도 있다. 하지만 아직까지 시장에 진입한 초기 제품이라는 점에서 인지도와 점유율이 떨어지는 것도 사실이다.
자신의 재산과도 같은 소중한 데이터를 저장하는 장비이기 때문에 스토리지 제품의 선택은 항상 신중에 신중을 기해야 한다. 다행히도 CoreRaid HD는 다양한 RAID 레벨을 통해 이 문제를 해결해주고 있다.
게다가 다른 장비들과 차별화된 정책으로 모든 구성요소를 기본적으로 제공해주는 ‘턴키시스템’의 개념을 도입하고 있다. 아무리 좋은 제품이라 하더라도 제 짝을 찾지 못하면 제대로된 성능을 발휘하기 힘들다는 것은 이미 많은 사람들이 알고 있는 사실이다. 이런 점에서 CoreRiad HD의 턴키 구성은 주목할만한 것이다.
그리고 가장 큰 CoreRaid HD의 특징은 저렴한 가격에 있다고 할 수 있다. 4TB 기준으로 350만원(부가세 별도)의 금액에 외장 스토리지 샤시와 컨트롤러, 디스크, 케이블을 모두 포함하고 있다는 것은 과거의 제품들과 비교해서 상당히 매리트 있는 가격대라 할 수 있다.
그야말로 ‘부담없는’가격으로 비압축 전용 스크래치 디스크(Scratch Disk)를 구성하기에 적합한 제품이다.

그리고 항상 그렇듯이 소중한 데이터일수록 백업을 생활화 하는 것이 필수적이다. 파일 기반의 테잎리스 시스템으로 갈수록 안정적인 스토리지에 대한 요구가 필수적이지만 아무리 에러 대책이 잘되어 있는 스토리지라 할지라도 만약을 위한 사본의 백업만큼 확실하지는 못하기 때문이다.
그동안 스토리지 때문에 미뤄왔던 고화질 비압축 작업이 있다면 이제 손쉽게 접근할 수 있는 ‘만만한’ 스토리지를 한 번 만나보기 바란다.