테스트 셋업 및 벤치마크 소프트웨어

테스트 시스템

테스트 시스템은 다음과 같이 구성되었다.

운영체제와 드라이버의 세팅은 다음과 같다.

테스트 시스템은 테스트 도중 다른 IDE 기기의 간섭에 의한 영향을 최소화하기 위해서 시스템에 SCSI 하드디스크 드라이브를 사용하였으며, 영문판 Windows XP를 사용하였다. 케이블상에서 유입되는 노이즈를 최소화하고 데이터의 신뢰도를 높이기 위해서 VICS사의 Gladiator RD3 XP 케이블을 사용해서 하드디스크를 연결하였다.

벤치마크 소프트웨어

벤치마크 소프트웨어는 Winbench99와 Intel Storage Performance Toolkit을 사용하였다.

Winbench99 테스트 수트 중에서 하드디스크 벤치마크 툴로 사용되는 것은 Disk Winmark와 Disk Inspection Test이다. Disk Winmark는 AVS/Express 3.4, FrontPage 98, MicroStation SE, Photoshop 4.0, Premiere 4.2, SoundForge 4.0, Visual C++ 5.0의 어플리케이션을 구동해 보면서 실제 어플리케이션 사용시에 어느정도의 성능향상을 볼 수 있는가를 테스트한다. 따라서, 실제 사용상의 성능이 어느정도 될 것인가를 살펴볼 수 있다.

Disk Inspection Test는 하드디스크의 물리적 성능을 측정하는 테스트이다. 하드디스크의 각 부분에서의 데이터 전송률과 평균 억세스타임, 그리고 CPU 점유율 등을 측정한다.

Intel Storage Performance Toolkit(이하 ISPT)은 인텔사에서 고성능 스토리지 기기들의 성능을 측정하기 위해서 만든 소프트웨어로써, 지난 1999년까지 개발자들을 대상으로 약 $700정도의 가격으로 판매되었다. 그러나 이후 인텔에서는 이 소프트웨어의 지원과 개발을 사실상 포기하였고 현재에는 소프트웨어를 구하기조차 힘들다.

Intel Storage Performance Toolkit

한두개의 수치로 명료하게 떨어지는 것이 아니라 2차원/3차원 그래프를 통해서 전체적인 하드디스크 내의 성능분포와 성향을 보여주는 것이기에 그래프의 해석이 난해한 편이며, 다루기가 까다롭다는 단점을 가진다. 그러나 약간의 수고를 통해서 그래프를 해석할 수 있게 되면, 해당 스토리지 디바이스에 대해서 현존하는 벤치마크 툴 중에서 가장 정확한 분석을 행할 수 있으므로 필자는 이 툴을 선택해서 벤치마크를 수행하였다.

ISPT는 다음과 같은 테스트로 이루어진다.

1. Distribution of Read Service Time : 하드디스크 드라이브의 억세스 타임 분포를 보여준다. 단일 섹터상에서 전체 하드디스크 영역을 임의로 접근하며, 이러한 접근과정에서 억세스타임의 분포가 어떻게 이루어졌나를 2차원 분포곡선으로 표시한다. 읽기 동작시의 억세스 타임 성향을 알 수 있다.
2. Read Seek Profile : 현재 헤드가 위치한 섹터로부터, 검색에 필요한 거리(섹터)가 늘어남에 따라서 검색시간이 어떻게 변화하는가를 보여준다. 더불어 하드디스크 내부의 버퍼가 어느정도의 효과를 보여주고 있는가도 분석할 수 있다.
3. Read Buffer Rate : 하드디스크 드라이브 내의 동일 블럭을 지속적으로 억세스함으로써 캐시의 히트율을 100% 가까이 상승시킨다. 이로써 인터페이스의 실질적인 전송속도와 인터페이스 오버헤드(반응시간)를 알 수 있다.
4. Read Media Rate Profile : 미디어의 데이터 전송속도를 분석한다. Read Buffer Rate와는 반대로, 하드디스크 영역 전체를 임의로 접근함으로써 캐시의 히트율을 0% 가까이 떨어뜨린다. 이로써, 미디어의 순수 전송속도가 측정되며, 더불어, 평균 검색시간 및 캐시의 오버헤드의 영향 역시 알 수 있다.
5. Read Response Surface : 이 테스트는 캐시의 알고리즘을 분석해준다. Stride로 표시되는 데이터간의 거리와 Distance로 표시되는 억세스 간격에 따라 상호 데이터간의 연관성을 만들고, 이들 연관성에 의한 억세스 타임을 표시해준다.
6. Read Queuing Optimizations : 하드디스크 드라이브의 커맨드 큐잉 특성을 분석한다. 하드디스크에 주어진 명령(queue)의 중첩정도에 따라 이를 처리하는데에 소요되는 시간의 분포를 표시해줌으로써 커맨드 큐잉이 어떻게 이루어지고 있나를 해석할 수 있다.
7. Read CPU Utilization : 읽기 동작 시의 CPU 점유율을 표시한다.
8. Distribution of Write ServiceTime : 기본적으로는 Read Service Time 테스트와 동일하며, 쓰기 동작이라는 점만이 틀리다. 쓰여진 데이터를 계속 되돌림으로써, 미디어에서는 쓰기 동작이 지연 없이 지속적으로 일어난다. 이 때에 소요되는 시간을 측정해준다.
9. Write Seek Profile : Read Seek Profile과 마찬가지이다. 쓰기 버퍼를 완전히 채운 상태에서 물리적인 디스크 동작이 지속적으로 일어나며, 이 때 검색에 필요한 거리가 늘어남에 따른 검색시간의 변화분포를 표시한다.
10. Write Buffer Transfer Rate : 읽기 테스트에서와 마찬가지이다. 쓰기 버퍼에서의 전송률 및 오버헤드를 측정한다.
11. Write Interarrival Service Time : 데이터를 미디어(플래터)에 기록하기 위해서는 쓰기 버퍼를 거쳐야 한다. 데이터가 버퍼를 거쳐서 미디어로 기록될 때 다음 데이터를 받아들이고 이를 기록하기 위해서 버퍼에는 여유시간이 존재해야한다. 이 테스트는 쓰기 동작이 발생한 후 시간대별로 쓰기동작을 다시 수행할 때 발생하는 지연시간을 측정함으로써, 쓰기 버퍼의 효율성을 보여준다.
12. Write Response Surface : 읽기에서의 Read Response Surface와 동일하며, 쓰기 동작이라는 점만이 틀리다.

그래프는 좀 복잡하게 나오지만, 이를 통해서 독자는 각 하드디스크 드라이브의 버퍼의 특성과 오버헤드, 알고리즘의 효율성을 비교할 수 있으며, 검색시간의 분포, 커맨드 큐잉 특성, 데이터 전송속도 등을 파악할 수 있다.

그 외의 테스트

하드디스크의 발열을 테스트하기 위해서 디지독5(Digidoc 5)를 사용하였다. 센서 하나는 실온을 측정하였고, 2개의 센서를 하드디스크 드라이브의 다음과 같은 부위에 부착하여 이 부분의 온도를 측정하였다.

온도측정은 ISPT 테스트 중 가장 많은 헤드의 움직임이 일어나는 Read Media Rate Profile 테스트 중에 읽어들인 값으로 정했다.

소음의 경우 별도의 소음계가 준비되지 않아서 부득이하게 필자의 주관적인 의견만을 피력한다. 필자의 테스트 환경이 썩 조용하지는 않기 때문에(Zippy 400W의 소음은.. -_-) 소음면에 있어서는 완전히 객관적인 테스트라고는 보기 어려울 것이지만, 일반적인 사용환경에서의 영향 정도를 서술함으로써 실제 사용시에 어느정도로 사용자에게 영향을 주는가를 개략적으로 알 수 있도록 하였다.