Micro SD 카드는 얼마나 신뢰할 수 있을까요?

MicroSD 카드는 Raspberry Pi를 비롯한 여러 SBC에 가장 적합한 저장 장치인 것 같습니다. 물론 microSD 카드는 카메라, 스마트폰, 게임 콘솔 등 다른 용도로도 사용될 수 있을 것입니다. 하지만 조만간 microSD 카드에 문제가 발생하기 시작하면, 과연 얼마나 신뢰할 수 있는지 의문이 생깁니다.

 

처음 답을 찾기 시작했을 때, 다양한 답변이 나왔습니다. 어떤 사람들은 "최신 플래시는 사실상 영원히 지속될 것"이라고 했고, 어떤 사람들은 "최소 백만 번의 프로그램/삭제 사이클은 버틸 수 있을 것"이라고 했습니다. 반면, 더 비관적인 사람들은 "몇천 번 이상은 버틸 수 없을 것"이라고 했습니다. 하지만 경험적 데이터는 구하기 어려운 것 같습니다.

 

저는 이 질문에 대한 답을 찾기 시작했습니다. (사실, 사실 조금 다른 질문에 답하려고 했지만, 금세 이 질문으로 바뀌었습니다.) 그 이후로 다양한 브랜드, 제품군, 크기의 microSD 카드 256개를 구입했습니다. 그중 최소 223개는 계속해서 데이터를 쓰고(그리고 데이터를 다시 읽어서 정확한지 확인하는 등) 테스트해 보았습니다.

 

105개는 고장 날 때까지 테스트했습니다. 지금까지 47 페타바이트가 넘는 무작위 데이터를 기록하며 얼마나 안정적인지 알아내려고 노력했습니다.

 

결과는 꽤 흥미롭네요. 자세한 내용은 여기서는 생략하겠습니다. 하지만 몇 가지 중요한 점을 꼽자면?

 

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• microSD 카드는 가끔 오류가 발생하는 것이 현실입니다. 유명 브랜드 카드에서도 마찬가지입니다. 제가 테스트한 카드 중 82%가 지금까지 적어도 한 번은 오류를 경험했습니다. 결과는 매우 다양했습니다. 일부 카드는 읽기/쓰기 10회 주기를 완료하기도 전에 첫 번째 오류가 발생했고(네, 물론 유명 브랜드 카드도 몇 개 포함됩니다), 다른 카드는 읽기/쓰기가 수천 회나 지속되었습니다. (제가 가지고 있는 카드 중 하나는 읽기/쓰기 횟수가 10만 회에 가까워지고 있지만 아직 오류가 단 한 번도 발생하지 않았습니다. 하지만 이 카드는 예외적인 경우입니다.) 지금까지 첫 번째 오류 발생까지의 평균 시간은 약 2,400회의 읽기/쓰기 주기입니다. 중간값은 1,450회에 불과합니다.
• 전반적으로 microSD 카드의 신뢰성은 매우 낮았습니다. 저는 임의로 0.1%를 선택했습니다. "카드 섹터의 0.1%에서 오류가 발생했다"는 의미입니다. 카드에 문제가 있음을 알아차릴 수 있는 지점으로 말입니다. 지금까지 테스트한 카드 중 거의 절반이 이 지점에 도달했으며, 평균 읽기/쓰기 횟수는 약 4,500회였습니다. 중간값은 3,100회에 불과했습니다. 여기서 주의할 점은 아직 고장 나지 않고 작동 중인 카드는 포함되지 않았다는 것입니다. 하지만 이를 통해 전체 microSD 카드의 약 4분의 1이 3,100회 읽기/쓰기 횟수에 도달하기 전에 완전히 고장 나거나 0.1%의 고장 한계점에 도달할 것이라고 추론할 수 있습니다. 제 생각에는 상당히 실망스러운 수치입니다.
• 몇몇 브랜드는 저를 놀라게 했습니다. 이 프로젝트를 시작하기 전에는 특정 유명 브랜드에 대한 편견이 있었던 건 사실입니다. 다른 브랜드들은 들어본 적도 없고 경험해 본 적도 없어서 편견이 거의 없었습니다. 하지만 이 프로젝트가 진행되면서 그러한 편견은 바뀌었고 새로운 편견이 형성되었습니다. 몇몇 유명 브랜드의 사례를 간략하게 살펴보겠습니다.
  • ADATA: 이 프로젝트를 시작하기 전까지는 별로 경험해 보지 못한 브랜드였지만, 여러 번 이름을 접하고 괜찮은 브랜드라고 생각했습니다. (게다가 SD 협회 회원사이기도 해서, 적어도 제 생각에는 어느 정도 신뢰도가 높아졌습니다.) 하지만 세 제품 모두 평균 이하의 성능(평균 읽기/쓰기 횟수 2,352회)을 기록했습니다.
  • Amazon Basics: 이 카드들은 실제로 안정성 면에서 놀라울 정도로 좋았습니다. 저는 네 개를 가지고 있는데, 거의 1년 동안 테스트해 왔는데, 고장이 한 번도 나지 않았습니다. 네 개 모두 고장률이 0.1% 미만이며, 두 개는 아직 단 한 번의 오류도 발생하지 않았습니다.
  • 델킨 디바이스: 이전에는 직접 사용해 본 적이 없는 브랜드입니다. 이 제품 세 개를 구매했는데, 테스트 기간은 6~8개월 정도밖에 안 됐지만, 모두 평균 초기 오류 발생 시간(TTFF)을 넘겼고 지금까지 단 한 번의 오류도 발생하지 않았습니다.
  • Gigastone: 으음. 지금까지 9개의 카드를 테스트해 봤는데 (아직 패키지에 두 개 더 남았는데), 그중 8개가 완전히 고장 났어요. 가장 성능이 좋은 제품도 6개월 만에 고장 났고요. 이 정도면 뭔가를 알 수 있을 것 같아요.
  • Kingston: 여러분 중 많은 분들처럼 저도 과거에 Kingston 카드 관련 문제를 겪었지만, 데이터를 보면 Kingston이 태도를 바꾼 것 같습니다. 제가 현재 가지고 있는 Kingston 카드 15개 중 완전히 고장난 것은 단 하나뿐입니다. 그리고 그 카드들 중 상당수는 1년 이상 테스트 중입니다. Kingston의 산업용 카드조차도 SanDisk보다 성능이 더 좋았습니다. 제가 구입한 SanDisk 산업용 카드 3개는 모두 21,000번의 읽기/쓰기 사이클을 달성하기 전에 고장 났지만, 제가 구매한 Kingston 산업용 카드 3개는 그 수치의 2~3배를 기록했고 여전히 잘 작동하고 있습니다. 전반적으로 Kingston은 안정성 면에서 평균 이상입니다(산업용 카드를 제외하더라도 말입니다). (덧붙이자면, 저는 내구성 테스트를 시작하기 전에 이 카드들에 대한 성능 테스트를 조금 하는데, 지금까지 제가 가장 잘하는 것은 Kingston, 특히 Kingston Canvas Go! Plus입니다.)
  • Kioxia: 이 제품은 좀 엇갈리는 편입니다. 저는 Exceria 카드 10개를 가지고 있는데, Exceria 4개, Exceria Plus 3개, 그리고 Exceria G2 3개입니다. Exceria 카드는 전반적으로 성능이 좋지 않았습니다. 네 개 모두 완전히 고장 났고, 그중 세 개는 내구성 측면에서 평균 이하였습니다. 반면 Exceria Plus와 Exceria G2는 꽤 좋은 성능을 보였습니다. 여섯 개 모두 1년 넘게 테스트를 거쳤고, 여섯 개 모두 10,000회 이상의 읽기/쓰기 사이클을 달성했으며, 여섯 개 모두 고장률 0.1%를 훨씬 밑돌았습니다. G2 중 하나는 아직 첫 번째 오류가 발생하지 않았습니다. 전반적으로 Kioxia 카드는 신뢰성 측면에서 평균 이상의 점수를 받았습니다.
  • Lexar: 저는 Lexar 카드 6개를 가지고 있습니다. 그중 3개는 Micron 시절 이전이고 3개는 Lexar가 Longsys에 매각된 이후입니다. Micron에서 제조한 카드 3개 중 2개에서 이상한 문제가 발생했습니다. 거의 모든 테스트 라운드에서 매번 섹터 내 동일한 위치에 4바이트가 있는 소수의 섹터가 있었는데, 항상 예상과 완전히 달랐습니다. 게다가 두 카드 모두 4바이트가 같았습니다. 이는 제조상의 문제였음을 의미합니다. 마모 평준화 때문이라고 추측할 수밖에 없기 때문에 이 문제는 매번 다른 섹터에 영향을 미쳤습니다. (세 번째 카드는 실제로 Micron에서 제조한 것이 아니라 Phison에서 제조했습니다.) 그럼에도 불구하고 6개 카드 모두 1년 이상 테스트를 거쳤으며 모두 0.1% 오류 임계값보다 훨씬 낮습니다. 전반적으로 Lexar는 안정성 측면에서 평균 이상이었습니다.
  • onn.: 이건 월마트 자체 브랜드 제품이에요. 월마트 매장에서 이 제품을 보고 충동적으로 네 개나 사 왔는데, 결과는 꽤 실망스러웠어요. 읽기/쓰기 횟수가 2,000회도 안 돼서 모두 고장 났고, 평균 고장 발생 시점도 1,400회에 불과했거든요.
  • OV: 알리익스프레스에서 찾은 브랜드입니다. 좋은 브랜드 라고는 할 수 없지만 (실제로 읽기/쓰기 성능 면에서는 꽤 형편없거든요), 저는 이 카드 세 개를 가지고 있습니다. 하나는 1년 반 넘게 테스트 중이고, 나머지 두 개는 그보다 약간 못 미치는 수준입니다. 내구성 테스트에서도 세 개 모두 1만 회 이상의 읽기/쓰기 사이클을 완료했고, 0.1%의 고장률 한계에도 훨씬 못 미치는 결과를 보였습니다. 전반적으로 이 카드들은 안정성 면에서 평균 이상의 점수를 받았습니다.
  • PNY: 현재 9개의 카드를 테스트 중입니다. 그중 6개는 1년 이상 테스트되었고, 나머지 3개는 두어 달 정도밖에 테스트되지 않았습니다. 모든 카드의 고장률은 0.1% 미만이지만, 내구성 측면에서 평균 이상인지 평균 이하인지 판단할 만큼 충분한 데이터가 아직 없습니다.
  • 삼성: 삼성은 실제로 내구성 측면에서 꽤 좋은 성적을 거두었습니다. 저는 삼성 카드 9개를 가지고 있는데, 모두 1년 넘게 테스트를 진행해 왔고, 모두 0.1% 미만의 고장률을 기록했습니다. 그중 5개는 아직 첫 번째 오류조차 발생하지 않았습니다. 하지만 이 카드들은 순차 쓰기 속도가 매우 좋지 않습니다. 즉, 아직 안정성 측면에서 평균 이상인지 평균 이하인지 판단할 만큼 충분한 데이터가 없습니다.
  • SanDisk/WD: 이 프로젝트를 시작할 당시 저는 SanDisk에 대한 편견이 있었습니다. Raspberry Pi가 몇 개 있고 Orange Pi가 많이 있으며 거의 모든 카드에 SanDisk Ultra를 사용하고 있습니다. 그러나 SanDisk 카드에서 다소 불안한 경향을 발견했습니다. 즉, 갑자기 경고 없이 고장나는 경향이 있습니다. 물론 이는 많은 카드에서 해당되는 사항이지만 특이한 점은 한 회사( 유사한 테스트를 수행 )에서 전압 강하에 민감하다는 것을 발견한 것입니다. 솔직히 말해서, 제가 테스트한 결과에서도 동일한 현상이 나타났습니다. 몇 개의 카드는 정전 후 갑자기 작동을 멈췄고, 다른 두 개는 근처 USB 포트에 새 카드 리더기를 꽂았을 때 작동을 멈췄습니다. 전체적으로 제가 테스트한 SanDisk 카드는 29개(WD 브랜드 카드 3개 포함)였으며, 그중 14개가 완전히 고장났습니다(이 글을 쓰는 시점에 두 개가 더 단종될 예정입니다).
  • 실리콘 파워(SP): 이 프로젝트를 시작하기 전까지는 실리콘 파워를 직접 사용해 본 적은 없지만, 몇몇 분들이 이 카드가 마음에 든다고 하시는 일화는 들었습니다. 하지만 데이터를 보면 실제로는 안정성이 평균 이하인 것 같습니다. 제가 지금까지 테스트한 8개의 카드 중 5개가 완전히 고장났습니다. 고장이 발생한 평균 시점은 읽기/쓰기 횟수가 2,000회에 약간 못 미치는 시점이어서 안정성 측면에서 평균 이하입니다. 게다가 그 5개 중 4개는 첫 번째 오류가 발생한 시점이나 그 근처에서 고장났습니다. 따라서 여기서 얻을 수 있는 교훈은 SP 카드에 문제가 발생하기 시작하면 즉시 교체해야 한다는 것입니다!
  • Transcend: 저는 Transcend 카드 세 개를 가지고 있는데, 10개월 동안 테스트를 진행해 왔습니다. 세 개 모두 0.1% 오류율 한계에 도달하는 평균 시간을 훌쩍 넘겼습니다(그중 하나는 아직 첫 번째 오류를 경험하지 못했습니다). 하지만 아직 신뢰도 측면에서 평균 이상인지 평균 이하인지 판단할 만큼 충분한 데이터가 없습니다.
  • XrayDisk: AliExpress에서 우연히 발견한 또 다른 브랜드입니다. 이 카드 세 개를 가지고 있는데, 하나는 완전히 고장 났고 나머지 두 개는 아직 잘 작동합니다. 읽기/쓰기 성능은 뛰어나지 않지만, 안정성 면에서는 모두 평균 이상입니다.
• 오프 브랜드 카드는 유명 브랜드 카드만큼 좋은 성과를 거두지 못했습니다. 제가 테스트한 카드("가짜 플래시"로 분류한 카드 제외) 중 111개는 유명 브랜드 카드이고 91개는 "오프 브랜드"로 분류했습니다. 오프 브랜드 카드는 기술에 정통한 소비자가 반드시 인식하지 못하거나 일반적으로 SD 카드나 플래시 메모리와 연관되지 않는 브랜드입니다. (그리고 네, 제가 "오프 브랜드"로 분류한 HP 카드도 몇 개 있습니다. 일반적으로 HP를 SD 카드나 플래시 메모리와 연관시키지 않기 때문입니다.)
  • 그러나 지금까지의 데이터는 유명 브랜드 카드와 오프 브랜드 카드 사이에 신뢰성 측면에서 큰 차이가 없음을 나타내는 것으로 보입니다. 사실, 현재 데이터는 오프 브랜드 카드에 약간 유리하게 기울어져 있습니다. 유명 브랜드 카드의 0.1% 오류 임계값에 대한 평균 읽기/쓰기 사이클 수는 현재 약 5,300입니다. 비브랜드 카드의 경우 약 4,900개입니다. 물론 가짜 플래시 카드의 실적은 훨씬 더 저조했습니다. 가짜 플래시 카드의 평균은 현재 약 2,200개입니다.
• 카드가 고장 나는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. SD 카드에는 CSD 레지스터라는 레지스터가 있습니다. 이 레지스터는 카드의 기능, 타이밍 매개변수, 성능 특성에 대한 정보를 저장합니다. 또한 카드 크기와 몇 가지 쓰기 방지 비트("영구" 쓰기 방지 비트와 "임시" 쓰기 방지 비트)도 저장합니다. 운이 좋으면 영구 쓰기 방지 비트가 해제되어 카드에 새로운 내용을 쓸 수 없게 될 수도 있습니다.
  • 하지만 이는 최상의 시나리오입니다. 대부분의 데이터(전부는 아니더라도)가 손상되지 않고 백업할 시간이 있기 때문입니다. 하지만 이것이 카드 고장의 유일한 원인은 아닙니다. 저는 CSD 레지스터가 완전히 손상되어 리더기가 카드 크기가 127MB라고 착각하는 카드를 사용해 본 적이 있고, 모든 섹터에서 손상된 데이터가 반환되는 카드도 사용해 본 적이 있습니다. 그렇다면 가장 흔한 고장 유형은 무엇일까요?
  • 이를 설명하려면 약간의 설명이 필요합니다. 카드 리더기가 SD 카드를 초기화할 때, 리더기는 카드가 지원하는 전압을 나타내는 명령을 카드에 전송합니다. 카드가 이 명령을 받으면 초기화 및 전원 켜기 시퀀스를 시작하고 1초 이내에 완료해야 합니다. 대부분의 카드는 고장이 발생해도 기본 명령에는 응답하지만, 전원 켜기 시퀀스를 시작하라는 지시를 받으면 결코 완료하지 않습니다. 일부 카드는 이 과정에서 스스로 리셋되는데, 이 경우 카드 내부의 단락으로 인한 고장이 아닌지 의심스럽습니다.
• Amazon 카드가 AliExpress 카드보다 더 잘 팔렸습니다. Amazon과 AliExpress는 제 주요 카드 공급업체였습니다(다른 곳에서도 카드를 구매한 적이 몇 번 있긴 하지만요). 두 곳 사이에는 적어도 약간의 차이가 있는 것 같습니다. 물론 AliExpress에서 주문한 카드 중 상당수는 가짜 플래시 카드나 비브랜드 카드였습니다. 하지만 유명 브랜드 카드로 범위를 좁혀도 상황은 마찬가지였습니다.

*참고한 원본 글: https://old.reddit.com/r/raspberry_pi/comments/1l0v25s/how_reliable_are_microsd_cards_well_as_it_turns/