12강 / 20강

저장장치 — IOPS가 곧 주문 처리량이다

HDD와 SSD · 순차와 랜덤 · 지연시간과 큐

쇼핑몰에서 주문이 하나 들어오면 디스크에 몇 번 쓸까요?

주문 행 하나 INSERT
주문 상품 3줄 INSERT
재고 3줄 UPDATE
트랜잭션 로그(WAL) 기록 + fsync
액세스 로그 한 줄

디스크가 초당 몇 건을 감당하느냐가 곧 초당 몇 건의 주문을 받을 수 있느냐입니다. 그 숫자를 IOPS라고 불러요.

고등학생IOPS 가 곧 주문 처리량이다

저장장치를 볼 때 용량만 보면 안 됩니다.

중요한 건 초당 몇 번 읽고 쓸 수 있느냐 — IOPS

왜 그런가

주문 한 건에 디스크 접근이 몇 번 일어납니다.

동작	디스크 접근
주문 저장	1~2회
재고 갱신	1~2회
로그 기록	1회
합	약 5회

IOPS 1,000 이면 초당 200주문이 한계

HDD 와 SSD 는 하늘과 땅입니다

	HDD	SSD (NVMe)
랜덤 IOPS	100~200	50만+
지연	10ms	0.1ms

수천 배 차이 — 부품 하나로 이만한 차이는 드물다

왜 이렇게 차이 나나

HDD 는 물리적으로 움직입니다.

원판이 돈다 (7200rpm = 초당 120바퀴)
헤드가 움직인다

기계가 움직이는 시간은 물리 법칙이 정한다

SSD 는 전자만 움직입니다. 움직이는 부품이 없어요. 그래서 수천 배 빠릅니다.

HDD와 SSD — 근본적으로 다른 기계

💿

HDD

회전하는 원판 + 바늘
물리적으로 움직여야 한다

⚡

SSD

플래시 메모리
주소만 주면 즉시

	HDD 7200rpm	SATA SSD	NVMe SSD
랜덤 읽기 지연	~8 ms	~0.18 ms	~0.09 ms
랜덤 IOPS	~120	~95,000	~580,000
순차 읽기	~200 MB/s	~540 MB/s	~6,500 MB/s
1GB당 가격	가장 쌈	중간	비쌈

순차 속도는 3~30배 차이인데 랜덤 IOPS는 5000배 차이입니다. DB는 거의 전부 랜덤 접근이라서, 이 차이가 그대로 쇼핑몰 속도가 됩니다.

고등학생순차와 랜덤 — 왜 그렇게 다른가

같은 디스크인데 순차와 랜덤이 몇십 배 차이 납니다.

HDD 는 찾아가는 시간이 대부분이다

HDD 의 시간 구성

단계	시간
헤드 이동 (탐색)	5ms
원판 회전 대기	4ms
실제 읽기	0.1ms ⚠

실제 읽는 시간은 1% — 나머지는 다 찾아가는 시간

그래서

방식	왜	속도
순차	한 번 찾고 쭉 읽는다	150 MB/s
랜덤	매번 찾아간다	1 MB/s

같은 디스크에서 100배 차이

비유 — 도서관 사서

책 100권을 가져와야 합니다.

배치	걷는 시간
한 칸에 나란히	한 번 가서 다 든다
흩어져 있다	100번 왕복

가져오는 시간이 아니라 가는 시간이 문제다

SSD 도 차이가 있습니다

움직이는 부품은 없지만 여전히 순차가 빠릅니다.

SSD	속도
순차 읽기	3,000 MB/s
랜덤 4KB	500 MB/s 정도

6배 차이 — HDD 의 100배보다는 낫지만 여전히 있다

18강에서 볼 WAL(로그 먼저 쓰기)이 이 성질을 영리하게 이용합니다.

디스크 지연이 곧 주문 처리 한계입니다.

Python 브라우저에서 실행

# 주문 한 건에 디스크 작업이 몇 번인지 세어 보고, 초당 몇 건까지 되는지 계산한다
디스크당_작업 = 9          # INSERT/UPDATE/WAL/로그를 다 세면 대략

장치 = [
    ("HDD 7200rpm",  8.0),   # 랜덤 접근 지연 (ms)
    ("SATA SSD",     0.18),
    ("NVMe SSD",     0.09),
]

print(f"{'장치':<16}{'랜덤 지연':>10}{'주문 1건':>12}{'초당 주문':>14}")
print("-" * 54)
for 이름, 지연ms in 장치:
    주문 = 지연ms * 디스크당_작업
    초당 = 1000 / 주문
    print(f"{이름:<16}{지연ms:>8.2f}ms{주문:>10.1f}ms{초당:>12,.0f}건")

print()
print("→ HDD 서버는 초당 14건이 한계입니다. 블랙프라이데이에 죽는 이유예요.")
print("  (실제로는 병렬 요청·캐시·그룹 커밋이 있어 이보다는 낫습니다.)")

순차와 랜덤 — 블록 크기가 만드는 차이

같은 1GB를 옮겨도 4KB씩 25만 번과 1MB씩 1000번은 완전히 다릅니다. 작게 쪼갤수록 요청 하나하나의 오버헤드가 붙거든요.

같은 512MB인데 블록 크기만 다릅니다.

bash 브라우저에서 실행

# 블록 크기를 바꿔 가며 순차 쓰기 속도를 재 본다
dd if=/dev/zero of=/tmp/t bs=4K   count=131072
dd if=/dev/zero of=/tmp/t bs=64K  count=8192
dd if=/dev/zero of=/tmp/t bs=1M   count=512

차이가 크죠. 그래서 백업 스크립트에서 bs=1M 을 주는 것만으로 백업 시간이 몇 배 줄어들 때가 있습니다.

순차 6500MB/s인 장치가 랜덤에서는 몇 MB/s인지 보세요.

bash 브라우저에서 실행

# 랜덤 4K 입출력은 순차와 얼마나 다른가
sysbench fileio --file-test-mode=rndrw run

고등학생큐 깊이 — 한 번에 여러 개 부탁하기

note 의 이 개념이 SSD 성능의 열쇠입니다.

SSD 는 동시에 여러 요청을 처리할 수 있다

왜 가능한가

SSD 안에는 칩이 여러 개 있습니다. 각 칩이 독립적으로 일해요.

큐 깊이	IOPS
1	1만
8	7만
32	50만

하나씩 부탁하면 SSD 성능의 2% 밖에 못 쓴다

비유 — 식당 주문

10명이 밥을 먹습니다.

방식	시간
한 명 먹고 다음 사람 주문	10 × 20분
다 같이 주문	주방이 동시에 만든다

주방(SSD)은 여럿을 동시에 만들 수 있는데 — 주문이 하나씩 오면 못 쓴다

관리자에게 실전 의미

코드	큐 깊이
순서대로 하나씩 읽기	1 ⚠
여러 워커가 동시에	워커 수만큼
비동기 I/O	깊다 ✔

워커가 하나면 비싼 SSD를 사도 소용없다

17강에서 워커 수를 정할 때 이게 또 하나의 이유가 됩니다.

벤치마크를 볼 때도

SSD 광고의 "50만 IOPS" 는 큐 깊이 32 기준입니다. 내 워크로드가 큐 깊이 1 이면 1만이 현실이에요.

스펙 숫자에는 조건이 붙어 있다 — 조건을 봐야 한다

%util 90% 이상 + await 증가 = 디스크 병목입니다.

bash 브라우저에서 실행

# 디스크가 진짜 바쁜지 확인 — %util 과 await 를 보세요
iostat -x

`iostat -x` 읽는 법

칸	뜻	언제 걱정하나
`r/s` `w/s`	초당 읽기/쓰기 횟수 = IOPS	장치 한계에 가까울 때
`rkB/s` `wkB/s`	초당 바이트 = 대역폭	순차 작업이 많을 때
`r_await` `w_await`	요청 하나가 기다린 평균 시간(ms)	SSD에서 10ms 넘으면 이상
`aqu-sz`	평균 큐 길이	계속 크면 줄이 밀리는 중
`%util`	장치가 바빴던 시간 비율	90% 이상이면 포화 의심

주의: NVMe는 병렬 처리를 하기 때문에 %util 100%가 꼭 포화를 뜻하지 않습니다. await가 함께 올라가는지를 같이 봐야 해요.

고등학생SSD 의 함정 — 쓰기는 지우기부터

note 의 이 이야기가 SSD 를 진짜로 이해하는 부분입니다.

SSD 는 덮어쓸 수 없다 — 지우고 써야 한다

그런데 단위가 다릅니다

동작	단위
읽기 · 쓰기	4KB (페이지)
지우기	수 MB (블록) ⚠

4KB 를 고치려면 수 MB를 지워야 한다

그래서 이런 일이 벌어집니다

블록 전체를 다른 곳에 복사
원래 블록을 지운다
고친 내용으로 다시 쓴다

4KB 를 쓰려고 수 MB를 썼다 — 쓰기 증폭

비유 — 연필과 볼펜

	연필	SSD
한 글자 고치기	지우개로 그 글자만	한 줄을 다 지우고 다시 쓴다

고치는 단위가 쓰는 단위보다 크다

결과 세 가지

결과	설명
수명	지우기 횟수가 제한돼 있다
느려짐	꽉 차면 빈 블록을 못 찾는다
들쭉날쭉	정리 중엔 갑자기 느려진다

SSD 는 80% 이상 채우지 않는다 — 실무 철칙

왜 80% 인가

빈 공간이 있어야 미리 지워 둘 수 있습니다. 꽉 차면 쓸 때마다 그 자리에서 지워야 해요.

여유 공간이 속도다 — 용량만의 문제가 아니다

그리고 DB 서버는 쓰기가 많으니 수명 표기(TBW)를 반드시 확인해야 합니다.

SSD에는 [none] 스케줄러가 맞습니다 — 줄 세울 필요가 없거든요.

bash 브라우저에서 실행

# 디스크가 회전체인지 SSD인지, 스케줄러는 무엇인지
lsblk -d
echo "=== rotational (1=HDD, 0=SSD) ==="
cat /sys/block/nvme0n1/queue/rotational
cat /sys/block/nvme0n1/queue/scheduler
echo "=== 여유 공간 ==="
df -h /

🤔 확인 문제

쇼핑몰 DB 서버를 HDD에서 NVMe SSD로 바꿨더니 순차 백업 속도는 3배 빨라졌는데 주문 처리량은 50배 빨라졌습니다. 왜일까요?

🤔 확인 문제

iostat -x에서 %util 99%, await 0.3ms, aqu-sz 0.05 가 나왔습니다. 디스크가 병목일까요?

HDD와 SSD — 근본적으로 다른 기계

순차와 랜덤 — 블록 크기가 만드는 차이

iostat -x 읽는 법

`iostat -x` 읽는 법