HDD는 자성 물질을 입힌 플래터를 빠르게 돌리고, 헤드가 표면 바로 위를 지나면서 데이터를 읽고 쓴다. 원하는 트랙으로 헤드를 옮기는 Seek와, 플래터가 목표 섹터까지 돌아오기를 기다리는 회전 지연이 더해지기 때문에 무작위 접근은 SSD보다 훨씬 느리다.
구성
- 플래터·헤드
- 자성 면을 회전시키고 헤드가 읽고 쓴다
- Seek·회전 지연
- 무작위 접근이 느린 이유
- 밀폐 구조
- 헤드는 표면에 닿지 않으며 충격과 오염에 약하다
- 주의
- 이상음과 반복 시동 실패는 데이터 보존을 우선한다
플래터·헤드·액추에이터와 컨트롤러의 HDD 구성.
안을 열어 보면 플래터와 헤드, 스핀들 모터, 액추에이터가 청정한 내부 공간에 놓이고 프리앰프·컨트롤러가 신호와 구동을 제어한다. 플래터 수와 공기·헬륨 충전 방식은 제품마다 다르다. 정상 동작 중 헤드는 플래터 표면에 닿지 않는다. 그래서 충격과 오염에 약하다. 사용자가 커버를 열면 미세한 먼지가 들어가 플래터와 헤드를 상하게 할 수 있다.
순차 전송은 바깥쪽 트랙에서 더 빠르게 나오기도 하지만, 작은 파일을 여기저기 읽거나 요청이 많이 몰리면 기계적 이동이 병목이 된다. 내장 캐시는 짧은 쓰기와 명령 순서를 정리하는 데 도움을 주지만, 매체 자체의 특성을 바꾸지는 않는다.
이상한 소리가 나거나 시동이 반복해서 실패하고 인식과 해제가 되풀이되면 데이터 보존을 먼저 판단한다. HDD를 직접 분해해 고치는 일은 하지 않는다.
회전 지연과 파일 접근
한 바퀴가 60초 ÷ RPM이므로 7200RPM의 회전 주기는 약 8.33ms다. 요청 위치가 균일하게 흩어졌다고 가정하면 평균 회전 대기는 그 절반인 약 4.17ms이며, 여기에 헤드 이동과 명령 처리·전송 시간이 더해진다. 이는 회전수에서 계산한 예시이지 특정 HDD의 실측 응답시간이 아니다.
큰 파일을 연속으로 읽으면 이동 비용을 많은 데이터에 나누어 부담하지만, 작은 무작위 요청에서는 매번 기계적 위치를 맞추는 비용이 크다. 그래서 SATA 링크 속도가 충분히 남아 있어도 HDD의 무작위 응답이 느릴 수 있다. 인터페이스 대역폭과 매체 접근 지연의 차이는 클럭·대역폭·지연시간에서 이어진다.
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