아무리 로딩 시간이 길고 덩치가 큰 프로그램이라 하더라도, 한번 실행했다가 종료한 후 그 프로그램을 즉시 다시 실행하면, 예전보다 훨씬 더 빨리 실행된다. 이때는 사실 디스크 액세스 자체가 거의 일어나지 않는다. 이는 상식적으로 알 수 있듯, 운영체제가 디스크 액세스에 대한 캐싱(cache)을 똑똑하게 잘 해 주기 때문에 그렇다.

컴퓨터 내부는 양극화 내지 80/20 법칙이 잘 통용되는 세계이다. CPU 명령이든 디스크 액세스든, 메모리 액세스든, 병목 현상은 꼭 일어나는 곳에서만 몰아서 집중적으로 일어난다. 한번 액세스된 자료는 다음에 또 액세스될 가능성이 높다. 그리고 그 인근의 자료가 덩달아 액세스될 가능성이 높다. 컴퓨터 아키텍처를 연구하는 사람들의 관심사 중 하나는, 이런 캐시 적중률을 높여서 컴퓨터의 성능을 끌어올리는 것이다.

그러나 지금은 당연시되고 있는 디스크 캐시가 옛날 도스 시절에는 전혀 당연한 개념이 아니었다. 아까 전이나 지금이나 동일한 파일을 읽고 쓰는 시간은 언제나 동일-_-했다. 캐시 프로그램은 별도의 램 상주 유틸리티로 제공되곤 했다. 사실, 그때는 메모리 값이 비싸서 디스크 캐시를 위해 수 MB의 메모리를 떼어 낼 여건이 되는 브루주아 계급 자체가 별로 많지 않았었다. ^^

디스크 캐시 유틸이 하는 일은 대략 다음과 같을 것이다.
1. 파일을 읽을 때 인접한 내용도 미리 읽어 둔다.
2. 한번 읽은 내용은 메모리에 저장해 놓고 나중에 디스크를 액세스하는 일이 없이 써먹는다.
3. 쓰는 것은 지금 몰아서 다 하지 않는다. 쓰기 작업을 다 완료하지 않았지만 일단은 다 했다고 빨리 응답해 주고, 나머지 작업은 CPU가 쉬고 있을 때 조금씩 한다.
그러니, 읽은 내용을 효율적으로 관리하는 것과, delayed writing 때문에 메모리와 디스크의 실제 상태가 일치하지 않을 때 이를 동기화하는 방식 같은 게 캐시 프로그램 개발의 핵심 기술이라 할 수 있다.

물론 읽기 캐시는 그렇다 쳐도, ‘delayed writing’라는 동작 방식은 위험할 수도 있다는 경고도 접했다. 메모리에 있던 캐시 내용이 디스크에 실제로 반영되기 전에 컴퓨터가 꺼져 버린다면? 흠좀무.

MS 도스는 SMARTDRV라는 유틸리티를 제공했으며, 윈도우 9x에도 이놈이 있다. 이 프로그램이 다른 경쟁 프로그램들과 비교했을 때 성능이 어땠는지는 모르겠지만 이 정도만으로도 마법과 같은 프로그램이었다. 하드웨어를 바꾸지 않고도 디스크 체감 액세스 속도가 엄청나게 빨라졌으며, 특히 크기가 작은 다수의 파일을 다룰수록 성능 향상 정도는 폭발적이었다.

심지어는 운영체제 설치하기 전에 smartdrv를 띄워 놔도 설치 시간이 단축되고 효과가 좋다고 명시가 되어 있다. 디스크 캐시는 가상 메모리라는 개념과 맞물려서, 현대 운영체제가 RAM의 속도와 하드디스크의 용량을 적절하게 잘 절충하여 사용자에게 최적의 성능을 제공하는 데 꼭 필요한 개념이 되었다.

윈도우 비스타(와 그 후속 포함)는 예전보다 더욱 과감하게 캐싱을 한다고 한다. 값싸고 풍부한 메모리를 디스크 캐싱용으로 적극 활용한다. 심지어 수십 MB짜리 비주얼 스튜디오 2008도 몇 번 껐다가 켜면 나중에는 디스크를 전혀 액세스하지 않고 실행된다. 마치 램드라이브처럼 말이다. 그러니 빨라졌다는 느낌이 들 수밖에 없다. 캐싱용으로 쓰는 메모리는 운영체제가 점유 중인 메모리 양으로 쳐 주지도 않는다. 사용자가 원하면 언제라도 용도 변경이 가능한 메모리이기 때문이다.

반대로, 램 용량이 부족하면 컴퓨터는 그야말로 지옥이 된다. 캐시 혜택은커녕, 이미 램으로 액세스하던 것도 전부 디스크 상의 스왑 파일로 다루게 되기 때문이다.

그러고 보니 과거에는 네트워크 드라이브도 아니고 아예 램드라이브라는 게 있었다. 비록 용량이 부족하고 저장 효과가 영구적이지도 못하지만, 이것이 광속으로 디스크를 액세스하는 효과를 내는 방법 중 하나이기도 했다. 지금은 그런 게 있으려나?

또 하드디스크를 write-protect하는 유틸리티도 있었다. ㅎㄷㄷ;; 그러나 이 역시 메모리와 디스크가 일체로 가상 메모리를 이루는 오늘날의 운영체제 하에서는 완전히 흑역사가 된 지 오래이고, 그 대신 얼추 비슷한 개념을 사용자 계정 컨트롤이 대신 담당하고 있다. 도스 시절 만세이다. ^^;;

Posted by 사무엘

2010/07/05 08:30 2010/07/05 08:30
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  1. 김 기윤 2010/07/05 10:02 # M/D Reply Permalink

    반대로, 램 용량이 부족하면 컴퓨터는 그야말로 지옥이 된다. 캐시 혜택은커녕, 이미 램으로 액세스하던 것도 전부 디스크 상의 스왑 파일로 다루게 되기 때문이다

    라는 문구를 보고 떠올랏는데, 이전에 작은 램으로 게임하던 시절이 있었는데, 하드디스크 가상메모리를 어느 하드에 잡아주느냐에 따라서 속도차이 체감이 가능할 정도로 차이났던 적이..

  2. 삼각형 2010/07/05 14:24 # M/D Reply Permalink

    램드라이브 아직도 사용되고 있습니다.
    램드라이브 잡아서 %temp%를 램드라이브로 이동하거나, 웹브라우저나 압축 프로그램 포토샵 등의 덩치 좀 되는 프로그램의 캐시파일 폴더를 거기 지정하기도 하고요.

    보통은 32bit 쓰면서 램을 4GB 이상 꼽아 둔 경우나(메모리로는 사용 못하지만 램드라이브로는 되더군요.), 64bit라도 램이 넘처나는 경우 사용한다더군요.

    전 효과에 대해서는 회의적입니다. 특히 64bit 인 경우는 램으로 쓰는게 훨씬 효과적이지요.

  3. 사무엘 2010/07/05 17:14 # M/D Reply Permalink

    좋은 의견에 감사합니다.
    가상 메모리 내지 인터넷 캐시는, 운영체제가 설치된 하드디스크와는 물리적으로 다른 별도의 하드디스크로 잡아 주면 정말 속도가 향상된다는 말이 있더군요.
    또한, 램드라이브는 운영체제의 디스크 캐시 기술의 비약적인 발전 덕분에 이제 의미가 상당수 퇴색하긴 했습니다. 사실상 필요 없는 존재가 됐죠.

  4. 김 기윤 2010/07/05 18:43 # M/D Reply Permalink

    아아, 특히 저의 경우는 그 차이가 꽤 심했던 이유 중의 하나가

    OS 가 설치된 하드가 40GB 였고, 물리적으로 다른 하드디스크가 80GB 였는데, 당시 속도 측정 프로그램으로 측정해보니 OS하드는 R/W 속도가 10MB/s(......), 다른 하드는 R/W 속도가 80MB/s 정도였으니, 속도 차이는 체감할 수 밖에 없었습니다 ..

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