Xenomai와 RTAI 비교

실시간 성능

Xenomai와 RTAI는 모두 높은 실시간 성능을 제공하지만, Xenomai는 RTDM(Real-Time Driver Model)와 같은 더 나은 드라이버 모델과 다양한 API를 지원함으로써 개발자에게 더 많은 옵션을 제공한다.

아키텍처

Xenomai는 이중 커널 (Dual Kernel) 아키텍처를 사용하여 이식성과 응답성을 높인다. 이는 핵심 실시간 부분을 co-kernel로 분리함으로써 이루어진다. 반면, RTAI는 Adeos I-pipe를 사용하여 Linux 커널을 패치한다.

API 호환성

RTAI에서 Xenomai로 마이그레이션할 때 가장 큰 일반적인 문제는 API 호환성이다. Xenomai는 다양한 API 집합을 제공하여 기존의 RTAI 코드를 수정 없이 사용할 수 있게끔 한다.

마이그레이션 단계

1. 패치 및 빌드

Xenomai 패치 적용

Xenomai를 설치하려면 먼저 Linux 커널에 Xenomai 패치를 적용해야 한다. Xenomai 패치는 Linux 커널에 실시간 기능을 추가한다. 이를 수행하려면 다음 단계를 따른다.

  1. Xenomai 다운로드 bash git clone https://gitlab.denx.de/Xenomai/xenomai.git

  2. Xenomai 패치 적용 bash cd xenomai sudo ./scripts/prepare-kernel.sh --linux=/path/to/linux --arch=your_arch --verbose

  3. 커널 컴파일 및 설치 bash cd /path/to/linux make menuconfig # 필요에 따라 설정 make -j$(nproc) sudo make modules_install sudo make install

2. 환경 설정

Xenomai 라이브러리와 헤더 설치

  1. Xenomai 빌드 스크립트 실행 bash cd xenomai sudo ./scripts/bootstrap ./configure --with-core=cobalt --enable-smp --disable-tls make -j$(nproc) sudo make install

  2. 환경 변수 설정 bash export PATH=/usr/xenomai/bin:$PATH export LD_LIBRARY_PATH=/usr/xenomai/lib:$LD_LIBRARY_PATH

3. 코드 변경

실시간 태스크(API) 변환

  1. RTAI에서 사용된 실시간 태스크 생성 API를 Xenomai의 그와 대응하는 API로 변환한다.

    RTAI 코드: c RT_TASK my_task; rt_task_init(&my_task, my_task_function, 0, 1024, 0, 0, 0);

    Xenomai 코드: c RT_TASK my_task; rt_task_create(&my_task, "MyTask", 0, 50, 0); rt_task_start(&my_task, &my_task_function, NULL);

  2. 주기적 실행 태스크의 경우, 적절하게 태스크 주기를 설정한다.

    RTAI 코드: c rt_task_make_periodic(&my_task, rt_get_time(), nano2count(1000000));

    Xenomai 코드: c rt_task_set_periodic(NULL, TM_NOW, rt_timer_ns2ticks(1000000));

4. 실시간 드라이버 변환

RTAI에서 사용된 실시간 드라이버를 Xenomai에서 사용하는 RTDM(Real-Time Driver Model)로 변환한다.

  1. RTAI 드라이버 초기화 코드: ```c int init_module(void) { ... // 일반적인 초기화 코드 }

    void cleanup_module(void) { ... // 종료 코드 } ```

  2. Xenomai RTDM 드라이버 변환 코드: ```c static int __init my_rtdm_module_init(void) { ... // RTDM 초기화 코드 return 0; }

    static void __exit my_rtdm_module_exit(void) { ... // RTDM 종료 코드 }

    module_init(my_rtdm_module_init); module_exit(my_rtdm_module_exit); ```

    Xenomai의 RTDM API들은 RTAI와는 달리 보다 표준화되어 있으며, 리소스 관리 및 데이터 구조 정의에서 많은 부분이 자동화되어 있다. 이는 마이그레이션 시 코드의 가독성과 유지보수성을 높일 수 있다.

5. 문제 해결 및 테스트

커널 로그 확인

RTAI에서 Xenomai로의 마이그레이션 후, 시스템의 실시간 성능을 확인하기 위해 커널 로그를 주기적으로 확인해야 한다.

dmesg | grep Xenomai

실시간 태스크 스케줄링 확인

실시간 태스크의 스케줄링이 올바르게 이루어지고 있는지 확인한다. 이는 Xenomai가 제공하는 latency 또는 switchtest와 같은 기본 제공 벤치마킹 도구를 사용하여 테스트할 수 있다.

latency -t 1
switchtest -p

6. 업데이트 및 유지보수

Xenomai 커널 및 라이브러리는 정기적으로 업데이트된다. 따라서 Xenomai의 최신 릴리스를 주기적으로 확인하고 적용하는 것이 중요하다. 이는 보안 취약점 수정, 성능 향상 및 새로운 기능 추가를 포함한다.

7. 문서화

마이그레이션 후에는 코드 변경 사항과 새로운 시스템 아키텍처에 대한 문서를 철저하게 작성하는 것이 중요하다. 이는 향후 유지보수 및 새 개발자 교육에 도움이 된다.

RTAI에서 Xenomai로의 마이그레이션은 실시간 성능 향상, 다양한 API 지원, 그리고 강력한 드라이버 모델 등 여러 가지 이점을 제공한다. 그러나 마이그레이션 과정에서 API 변경, 드라이버 모델 차이 등을 고려하여 적절한 계획과 테스트가 필요하다. 이 가이드가 마이그레이션을 성공적으로 수행하는 데 도움이 되길 바란다.