서론

의료 기기는 매우 엄격한 신뢰성과 실시간 성능 요구사항을 충족해야 하는 분야 중 하나이다. 환자의 생명과 직결된 시스템이기 때문에 오류나 지연은 치명적일 수 있다. Preempt RT 패치가 적용된 리눅스 커널은 이러한 의료 기기의 실시간 성능 요구사항을 충족하는 데 중요한 역할을 한다.

심박 모니터링 시스템

심박 모니터링 시스템은 환자의 심박수를 실시간으로 모니터링하고 분석하는 장치이다. 이 시스템은 환자의 심장 박동을 측정하고 분석하여 이상 징후를 신속히 감지하고 경고를 발하는 역할을 한다.

요구사항

1. 실시간 데이터 수집: 센서로부터 심박 데이터를 실시간으로 수집해야 한다.
2. 데이터 분석: 수집된 데이터를 분석하여 불규칙한 심박이나 이상 징후를 감지해야 한다.
3. 경고 시스템: 이상 징후가 감지되면 즉각적으로 의료진에게 경고를 전달해야 한다.

구현

• 센서 데이터 수집: Preempt RT 패치가 적용된 리눅스 커널은 센서로부터 데이터를 수집하는 동안 지연을 최소화한다.
• 데이터 분석: 실시간 스레드를 사용하여 데이터를 분석하고, 이벤트가 발생하면 빠르게 대응할 수 있도록 한다.
• 경고 시스템: 경고 시스템은 높은 우선순위를 가지며, 실시간으로 경고를 발생시키도록 설계된다.

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/rtmutex.h>

static struct rt_mutex hrm_mutex;

static void collect_heartbeat_data(void) {
    while (true) {
        // 센서로부터 데이터 수집
        rt_mutex_lock(&hrm_mutex);
        // 데이터 분석
        if (heartbeat_abnormal()) {
            alert_medical_staff();
        }
        rt_mutex_unlock(&hrm_mutex);
        schedule();
    }
}

static int __init hrm_init(void) {
    rt_mutex_init(&hrm_mutex);
    kthread_run(collect_heartbeat_data, NULL, "hrm_thread");
    return 0;
}

static void __exit hrm_exit(void) {
    rt_mutex_destroy(&hrm_mutex);
}

module_init(hrm_init);
module_exit(hrm_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Preempt RT Example");
MODULE_DESCRIPTION("Heart Rate Monitoring with Preempt RT");

인슐린 펌프 시스템

인슐린 펌프 시스템은 당뇨병 환자의 혈당 수치를 실시간으로 모니터링하고 필요 시 인슐린을 자동으로 주입하는 장치이다.

요구사항

1. 실시간 혈당 모니터링: 혈당 센서로부터 실시간 데이터를 수집한다.
2. 인슐린 주입 제어: 혈당 수치에 따라 적절한 양의 인슐린을 주입한다.
3. 경고 및 알림: 혈당 수치가 비정상적으로 변할 경우 즉각적인 경고를 발생시킨다.

구현

• 혈당 데이터 수집: 실시간 우선순위로 설정된 스레드에서 데이터를 수집한다.
• 인슐린 주입 제어: 인슐린 주입 장치는 실시간으로 제어되며, 주입 양을 정확히 조절한다.
• 경고 시스템: 혈당 수치가 위험 범위에 도달하면 즉시 경고를 발생시킨다.

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/rtmutex.h>

static struct rt_mutex insulin_mutex;

static void monitor_blood_glucose(void) {
    while (true) {
        // 혈당 데이터 수집
        rt_mutex_lock(&insulin_mutex);
        // 데이터 분석 및 인슐린 주입 제어
        if (blood_glucose_abnormal()) {
            alert_medical_staff();
            inject_insulin();
        }
        rt_mutex_unlock(&insulin_mutex);
        schedule();
    }
}

static int __init insulin_pump_init(void) {
    rt_mutex_init(&insulin_mutex);
    kthread_run(monitor_blood_glucose, NULL, "insulin_pump_thread");
    return 0;
}

static void __exit insulin_pump_exit(void) {
    rt_mutex_destroy(&insulin_mutex);
}

module_init(insulin_pump_init);
module_exit(insulin_pump_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Preempt RT Example");
MODULE_DESCRIPTION("Insulin Pump System with Preempt RT");

---

Preempt RT 패치가 적용된 리눅스 커널은 다양한 산업 분야에서 실시간 애플리케이션을 성공적으로 구현할 수 있게 해준다. 의료 기기에서의 심박 모니터링 시스템과 인슐린 펌프 시스템 등은 모두 높은 신뢰성과 실시간 성능을 요구한다. Preempt RT 패치를 사용함으로써 이러한 요구사항을 충족시키고, 신뢰할 수 있는 실시간 시스템을 구축할 수 있다.