기와식 자기 기록(Shingled Magnetic Recording, SMR)은 하드 디스크 드라이브(HDD)에 사용되는 자기 저장 데이터 기록 기술이다. 이 기술은 스토리지 밀도와 전체 드라이브당 스토리지 용량을 증가시키는 것을 목적으로 한다.
기술 원리
기존의 하드 디스크 드라이브는 겹치지 않는 자기 트랙을 서로 평행하게 기록하여 데이터를 저장하는 방식(수직 기록 방식, CMR)을 사용한다. 반면 기와식 자기 기록은 이전에 기록된 자기 트랙의 일부와 겹치는 새로운 트랙을 기록하는 방식이다. 이를 통해 이전 트랙을 더 좁게 만들고 단위 면적당 더 높은 트랙 밀도를 허용한다. 트랙들이 지붕의 기와와 유사하게 부분적으로 겹치는 형태를 띠기 때문에 '기와식'이라는 명칭이 붙었다.
이러한 접근 방식을 선택한 이유는 쓰기 헤드를 너무 좁게 제작할 경우 디스크의 기록 레이어에 필요한 매우 높은 자기장을 제공할 수 없기 때문이다. 기와식 겹침 방식을 사용하면 넓은 쓰기 헤드를 유지하면서도 좁은 읽기 트랙을 구현할 수 있어 기록 밀도를 높일 수 있다.
기술적 특성과 한계
중첩 트랙 구조로 인해 한 트랙에 데이터를 쓰면 인접한 트랙도 함께 덮어쓰게 되는 문제가 발생한다. 인접한 트랙에 유효한 데이터가 포함되어 있으면 해당 트랙도 다시 작성해야 하므로, SMR 드라이브는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)의 플래시 블록과 유사하게 여러 개의 추가 전용(순차) 영역으로 나뉘어 관리된다. 이 영역들이 가득 차면 완전히 다시 작성해야 하는 구조적 특성을 가진다.
SMR 드라이브는 쓰기 성능 향상을 위한 캐시로 CMR용으로 예약된 플래터 일부, DRAM, 플래시 메모리를 사용할 수 있으나, 대량의 데이터에 대한 연속 쓰기는 CMR 드라이브보다 눈에 띄게 느리다.
구분 및 관리 방식
SMR 장치는 관리 방식에 따라 다음과 같이 구분된다.
- 장치 관리형(Device-Managed) SMR: 드라이브 펌웨어가 중첩 트랙의 복잡성을 숨기고 일반 하드 디스크와 유사한 인터페이스를 제공한다.
- 호스트 관리형(Host-Managed) SMR: 운영 체제가 드라이브의 특정 영역에 순차적으로 쓰는 방식을 파악하고 관리한다.
관련 표준
SMR과 관련된 표준으로는 T10의 Zoned Block Commands(ZBC)와 T13의 Zoned Device ATA Command Set(ZAC)이 있으며, ZAC/ZBC 버전 1은 2016년에 발표되었다. 버전 2는 2020년 기준 개발 중이었다.
배경 및 도입
기와식 자기 기록은 하드 디스크 드라이브의 면적 기록 밀도 한계를 극복하기 위한 대안으로 개발되었으며, 씨게이트(Seagate) 등 하드 디스크 제조사들이 적극적으로 도입한 기술이다. 2013년 씨게이트가 SMR 기술을 활용한 5TB 하드 디스크 출시 계획을 발표하면서 널리 알려졌다. 다만 일부 제조사가 SMR 드라이브의 쓰기 성능 특성을 소비자에게 명확히 공개하지 않고 판매한 사례가 있어 논란이 되기도 하였다.
참고
같이 보기: 가열 자기 기록(HAMR, Heat-Assisted Magnetic Recording) — SMR과 함께 하드 디스크의 기록 밀도를 높이기 위한 또 다른 차세대 기록 기술이다.
