Xenomai는 실시간 리눅스(RTL: Real-Time Linux) 프레임워크로, 기존의 리눅스 커널 위에서 동작하면서도 하드 리얼타임 성능을 제공하는 데 중점을 둔 기술이다. Xenomai의 발전 과정은 다양한 기술적 요구 사항과 커뮤니티의 기여를 통해 지속적으로 진화해 왔으며, 여러 버전과 아키텍처를 지원하게 되었다. 여기서는 Xenomai의 초기 기원, 주요 발전 단계, 그리고 현재에 이르기까지의 역사를 살펴보겠다.

초기 기원

Xenomai는 2001년 프랑스의 연구기관 INRIA(Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique)에서 시작되었다. 초기 목표는 고성능 실시간 애플리케이션을 리눅스에서 구현하기 위한 프레임워크를 개발하는 것이었다. 당시, 리눅스는 실시간 처리 능력이 부족했기 때문에, Xenomai는 이러한 한계를 극복하고자 하드 리얼타임을 보장할 수 있는 새로운 아키텍처를 제안하였다.

Xenomai의 첫 번째 버전은 ADEOS(Adaptive Domain Environment for Operating Systems)라는 기술을 기반으로 하여, 리눅스 커널과 공존할 수 있는 별도의 실시간 커널을 제공한다. ADEOS는 리눅스 커널의 하단에 위치하여, 실시간 작업이 리눅스의 간섭 없이 직접 하드웨어 자원을 제어할 수 있게 하는 기술이다. 이 구조는 이후 Xenomai의 핵심이 되는 듀얼 커널 아키텍처의 기초가 되었다.

Xenomai 2.x 시리즈

Xenomai의 2.x 시리즈는 실시간 커뮤니티에서 널리 사용된 중요한 버전이다. 이 시리즈는 듀얼 커널 아키텍처를 완성하고, POSIX와 VxWorks, pSOS 등의 다양한 API를 지원함으로써, 기존 실시간 시스템에서 Xenomai로의 마이그레이션을 용이하게 하였다. Xenomai 2.x는 이기종 플랫폼에서의 하드 리얼타임 성능을 극대화하는 데 중점을 두었으며, 다음과 같은 주요 기능을 도입하였다.

• POSIX Skin: 리눅스의 POSIX API와 유사한 API를 제공하여, 기존 POSIX 기반 애플리케이션이 최소한의 수정으로 Xenomai 상에서 동작할 수 있도록 하였다.
• VXWorks Skin: VXWorks API를 지원하여, VXWorks 기반 실시간 애플리케이션을 Xenomai로 쉽게 이식할 수 있었다.
• pSOS Skin: pSOS API의 지원을 통해, pSOS 기반 시스템의 Xenomai로의 이전을 지원하였다.

이 시리즈는 주로 산업 자동화, 로봇 공학, 임베디드 시스템에서 널리 사용되었으며, 다양한 하드웨어 플랫폼에 대한 지원이 강화되었다.

Xenomai 3.x 시리즈

Xenomai 3.x 시리즈는 이전 버전과 비교하여 중요한 구조적 변화를 포함하고 있으며, 실시간 성능과 유연성 모두를 개선하였다. 이 시리즈는 2015년에 처음 발표되었으며, 다음과 같은 주요 발전 사항이 있었다.

• Cobalt Core: Xenomai 3.x의 가장 중요한 변화 중 하나는 "Cobalt Core"라는 새로운 실시간 커널의 도입이다. Cobalt는 더 나은 하드 리얼타임 성능을 제공하기 위해 설계되었으며, 이로 인해 Xenomai는 보다 일관된 실시간 응답성을 유지할 수 있게 되었다.

• Dual Kernel Support: 3.x 시리즈는 듀얼 커널 아키텍처를 유지하면서도, 이중 모드(dual mode)를 보다 유연하게 관리할 수 있도록 개선되었다. 이는 실시간 커널(Cobalt)과 메인라인 리눅스 커널 간의 상호작용을 최적화하고, 실시간 태스크와 일반 태스크가 효율적으로 공존할 수 있도록 한다.

• Native API 및 호환성 계층: Xenomai 3.x는 다양한 API 호환성 계층을 제공하여, POSIX, VXWorks, pSOS 외에도 다양한 실시간 환경에서 Xenomai를 사용할 수 있게 하였다. 특히, Xenomai 2.x와의 호환성도 유지하여, 기존 애플리케이션의 마이그레이션이 쉽게 이루어질 수 있도록 하였다.

• Multi-Core 지원: 현대의 다중 코어 시스템에서 Xenomai가 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 다중 코어 지원이 강화되었다. 이는 다중 프로세서 환경에서 실시간 태스크 간의 상호작용을 최적화하고, 태스크 스케줄링을 개선하는 데 중점을 두었다.

• Xenomai/RTnet 통합: Xenomai 3.x는 실시간 네트워킹 스택인 RTnet과의 통합을 지원하여, 실시간 데이터 통신이 중요한 시스템에서 Xenomai의 활용도를 높였다.

주요 기여자와 커뮤니티의 역할

Xenomai는 오픈 소스 프로젝트로, 다양한 기여자와 커뮤니티의 참여를 통해 발전해 왔다. 특히, 원래 INRIA에서 시작된 프로젝트가 프랑스의 기술 기업인 "Open Source Automation Development Lab (OSADL)"로 이관되면서, 산업계와 연구기관의 협력을 통해 더욱 성숙한 실시간 솔루션으로 발전하였다.

Xenomai 프로젝트의 성공은 전 세계의 개발자 커뮤니티와 사용자 그룹의 활발한 참여 덕분에 가능했으며, 다양한 피드백과 기여를 통해 지속적으로 개선되고 있다. 또한, 기업과 학계에서 Xenomai를 연구 및 개발에 활용하면서, 다양한 실제 사례들이 축적되었고, 이러한 사례들은 Xenomai의 신뢰성을 높이는 데 기여하였다.

최근 발전과 향후 전망

Xenomai는 현재도 활발히 개발이 이루어지고 있으며, 최신 리눅스 커널과의 통합 및 최신 하드웨어 플랫폼 지원에 중점을 두고 있다. Xenomai 3.x 시리즈는 실시간 애플리케이션의 요구 사항에 따라 점진적으로 업데이트되고 있으며, Cobalt Core의 최적화와 새로운 기능 추가가 이루어지고 있다.

특히, 실시간 시스템에서의 안전성과 보안성을 높이기 위한 노력이 지속되고 있으며, 이를 통해 Xenomai는 더 넓은 분야에서 활용될 수 있는 가능성을 보여주고 있다. 또한, Xenomai 커뮤니티는 새로운 기술 트렌드에 맞춰 실시간 머신러닝, 인공지능(AI)과 같은 고급 기능 통합에도 관심을 가지고 연구를 진행하고 있다.