Yocto 프로젝트에서 실시간 시스템을 구현하기 위해서는 실시간 커널과 관련된 패키지를 구성하는 것이 필수적이다. 실시간 특성을 제공하는 커널과 패키지는 주어진 태스크들의 예측 가능한 실행을 보장해주며, 다양한 응용 프로그램에서 매우 중요한 역할을 한다.

실시간 커널의 선택

실시간 성능을 위해서는 커널 선택이 매우 중요하다. Yocto 프로젝트에서는 다양한 실시간 커널 패치를 제공한다. 일반적으로 사용되는 실시간 커널로는 PREEMPT_RT 패치가 있으며, 이는 일반 리눅스 커널에 실시간 기능을 추가하는 방식이다. 이를 위해서는 다음과 같은 작업이 필요하다:

  1. 커널의 선택과 패치 적용: yocto의 meta 레이어에서 적절한 커널을 선택하고, 실시간 패치 집합을 적용한다.
  2. 커널 설정: 커널 구성 파일을 수정하여 실시간 기능을 활성화한다.

예를 들어, meta-ti 레이어에서 linux-ti-rt라는 레시피를 사용할 수 있다. 이에 대한 예시는 다음과 같다:

PREFERRED_PROVIDER_virtual/kernel = "linux-ti-rt"

실시간 패키지 설치

커널뿐만 아니라 실시간 운영을 위한 라이브러리와 유틸리티들도 필요하다. Yocto 프로젝트에서는 다양한 실시간 패키지를 제공한다.

  1. 실시간 라이브러리:
  2. libpthread_rt 라이브러리
  3. libposix

  4. liburcu

  5. 유틸리티:

  6. rt-tests
  7. cyclictest
  8. latency-test

layer.conf 파일이나 관련 빌드 설정 파일에 필요한 레시피들을 추가한다. 예를 들어, cyclictest와 같은 유틸리티를 추가하려면 다음과 같은 구성을 할 수 있다:

IMAGE_INSTALL_append = " rt-tests cyclictest"

커널 설정의 자동화

Yocto 빌드 시스템에서는 자동으로 커널 설정을 조정할 수 있는 툴을 제공한다. defconfig 파일을 사용하여 실시간 관련 설정을 미리 정의할 수 있다.

예를 들면, 다음과 같은 설정 파일이 있을 수 있다:

CONFIG_PREEMPT_RT=y
CONFIG_HIGH_RES_TIMERS=y
CONFIG_CGROUP_SCHED=y
CONFIG_RT_GROUP_SCHED=y

이를 통해 실시간 성능을 최적화할 수 있다.

실시간 시스템의 검증

실시간 시스템이 제대로 작동하는지 확인하는 과정이 아주 중요하다. 이를 위해 다양한 테스트 및 검증 방법을 사용할 수 있다.

실시간 테스트 툴 설치 및 실행

  1. Cyclictest:
  2. Cyclictest는 실시간 커널의 지연 시간을 측정하는 데 사용된다. 이는 주기적으로 일정 시간 간격으로 스레드를 호출하여 시스템의 응답 시간을 측정한다.

설치 후 실행 방법은 다음과 같다: bash cyclictest -t1 -p 80 -n -i 10000 -l 10000

  1. Latencytop:
  2. Latencytop은 시스템에서 발생하는 지연을 확인 및 분석하는 데 사용된다. 이는 지연 시간이 큰 이벤트에 대한 정보를 제공한다.

설치 후 실행 방법은 다음과 같다: bash latencytop

실시간 성능 최적화

빌드된 실시간 시스템의 성능을 최적화하기 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다:

  1. CPU 격리: 특정 CPU 코어를 실시간 태스크에 전담시키고, 일반 태스크는 다른 코어에서 실행되도록 설정할 수 있다. bash isolcpus=2,3

  2. 메모리 잠금: 실시간 태스크가 사용하는 메모리를 잠금으로써, 페이지 폴트로 인한 지연을 방지한다. bash mlockall(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE);

  3. 인터럽트 제한: 실시간 태스크가 실행되는 동안 인터럽트를 제한하여 예측 불가능한 지연을 최소화한다.

실시간 시스템 유지보수

실시간 커널과 함께 운영되는 시스템은 주기적인 업데이트와 유지보수를 통해 안정성을 유지해야 한다. 이를 위해 다음과 같은 전략을 사용할 수 있다:

  1. 주기적 업데이트: 새로운 버전의 커널 및 실시간 패치를 주기적으로 확인하고 적용한다.
  2. 지속적인 테스트: 시스템이 정상적으로 작동하는지 지속적으로 테스트하고, 새로운 하드웨어나 소프트웨어 변경 사항을 반영한다.
  3. 문서화: 실시간 시스템 구성 및 최적화 과정을 문서화하여 나중에 유지보수 팀이 참고할 수 있도록 한다.

이와 같은 방법들을 통해 Yocto 프로젝트를 이용한 실시간 시스템을 효과적으로 구현하고 유지할 수 있다.