Yocto에서의 실시간 커널 설정

Yocto 프로젝트에서 실시간 시스템을 구현하려면 실시간 커널을 구체적으로 설정하고 구성해야 한다. 이 문서에서는 Yocto 프로젝트에서 실시간 커널을 설정하는 단계를 상세하게 설명한다.

1. Yocto 프로젝트 설정 준비

먼저 Yocto 프로젝트를 설정해야 한다. Yocto 프로젝트 설정은 다양한 구성 파일과 레이어를 포함하며, 이를 통해 맞춤형 Linux 배포판을 만들 수 있다.

git clone git://git.yoctoproject.org/poky
cd poky

환경을 설정한다.

source oe-init-build-env

2. 커널 레시피 수정

Yocto에서는 meta 레이어 안에 있는 레시피를 통해 빌드 구성을 관리한다. meta 레이어에 가면 커널 관련 설정 파일을 찾을 수 있다. 실시간 커널을 활성화하기 위해 몇 가지 파일을 수정해야 한다.

meta/recipes-kernel/linux/linux-yocto_%.bbappend

해당 파일을 열고, 다음과 같은 내용을 추가한다.

KERNEL_FEATURES_append = " rteval"

이러한 방식으로 실시간 패치를 포함할 수 있다.

3. 커널 구성 변경

.config 파일이나 defconfig 파일을 수정하여 커널 구성을 변경할 수 있다. 예를 들어, 커널 구성 메뉴에서 CONFIG_PREEMPT_RT_FULL을 설정해야 한다. 이를 위해 Yocto의 menuconfig를 사용할 수 있다.

bitbake linux-yocto -c menuconfig

다음 구성 요소를 활성화한다.

CONFIG_PREEMPT_RT_FULL=y
CONFIG_HZ_PERIODIC=y
CONFIG_HIGH_RES_TIMERS=y

변경된 구성 파일을 저장하고 종료하면, Yocto는 이 구성을 반영하여 빌드를 수행한다.

4. 비트베이크 빌드 및 이미지 생성

구성을 마치면, 이제 비트베이크를 사용하여 이미지를 생성한다. 이를 통해 실시간 커널이 포함된 Linux 이미지를 생성할 수 있다.

bitbake core-image-minimal

이 명령어를 실행하면, core-image-minimal이라는 기본 이미지를 빌드한다. 빌드된 이미지는 build/tmp/deploy/images 디렉터리에 저장된다.

5. 이미지 테스트 및 배포

빌드된 이미지를 테스트하고 배포하여 실시간 커널이 제대로 동작하는지 확인한다. 일반적으로 개발 보드나 시스템에 이미지를 플래시하여 테스트를 진행한다.

dd if=core-image-minimal-<machine>.wic of=/dev/sdX bs=4M
sync

/dev/sdX는 실제 플래시할 디바이스 노드로 변경해야 한다. 이미지를 부팅한 후, 커널 로그나 성능 테스트를 통해 실시간 특성이 제대로 적용되었는지 확인한다.

6. 실시간 성능 측정 도구 사용

실시간 성능이 제대로 동작하는지 확인하기 위해 각종 측정 도구를 사용할 수 있다. 일반적으로 cyclictest와 같은 도구를 사용해 레이턴시를 측정한다.

cyclictest -l100000 -m -Sp90 -i200 -h400 -q > cyclictest_output.txt

이 명령어는 레이턴시를 측정하고 cyclictest_output.txt 파일에 결과를 저장한다. 측정된 레이턴시 값이 실시간 요구사항을 충족하는지 검토한다.

7. 문제 해결 및 최적화

실시간 시스템은 특성상 최적화와 지속적인 모니터링이 필요하다. 주기적으로 레이턴시를 측정하고, 필요시 커널 구성 및 시스템 설정을 조정해야 한다. 아래는 몇 가지 팁이다:

최신 패치 적용: 실시간 커널 패치와 관련된 최신 패치를 주기적으로 적용해 버그 수정 및 성능 개선을 누리십시오.
적절한 스케줄링 정책 사용: 실시간 커널에서는 스케줄링 우선순위가 중요한 역할을 한다. 각 스레드에 적합한 우선순위를 할당하라.
하드 실시간과 소프트 실시간 구분: 시스템 요구사항에 따라 하드 실시간과 소프트 실시간 요구사항을 구분하여 설정을 조정하라.

이 문서에서는 Yocto 프로젝트에서 실시간 커널을 설정하고 빌드하는 방법을 단계별로 설명하였다. 결론적으로, 실시간 시스템을 구현하기 위해서는 Yocto의 구성 파일과 레시피를 수정하고, 실시간 커널 패치를 적용하며, 주기적으로 성능을 테스트하면서 최적화 작업을 수행해야 한다.

Yocto 프로젝트는 강력한 커스터마이제이션 기능을 제공하므로, 필요에 따라 다양한 방식으로 실시간 특성을 강화할 수 있다. 이 문서를 통해 Yocto 프로젝트를 사용한 실시간 시스템 개발의 기본적인 프로세스를 이해하고, 이를 기반으로 보다 복잡한 실시간 응용 프로그램을 구현할 수 있기를 바란다.