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실시간 가상화를 통해 소프트웨어 분리를 간소화하라

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글/제임스 스코비(James Scobie), ARM 제품 담당 매니저

전자 시스템은 자동차, 산업용 제어, 의료 등 다양한 시장에서 더욱 복잡해지고 있다. 자동차는 자율주행 기능을 탑재하기 시작했고, 산업용 로봇은 점차 협업이 가능해지고 있으며, 의료 시스템은 수술이나 투약 지원이 자동화되고 있다. 이러한 현상은 더 이상 새로운 트렌드가 아니다. 이전 세대의 고급 기능들이 다음 세대의 표준이 되는 경우는 빈번하며, 예상하지 못했던 신규 기능들이 추가되고 시스템이 확장되고 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 기능을 통해 이러한 성장과 복잡성이 증가하고 있다. 복잡성이 증가하면서 시스템 내 소프트웨어를 관리하는데 어려움이 가중되고 있다.
ARM®의 신규 Cortex®-R52는 수 많은 실시간 애플리케이션에게 중요한 예측 가능한 실행(deterministic execution) 기능에 어떠한 영향도 미치지 않으면서 싱글 프로세서에서 보다 효과적으로 소프트웨어를 제어하여 코드 격리 및 가상화를 수행한다.

소프트웨어 복잡성 증가

초기 소프트웨어 제어식 임베디드 시스템은 전체 애플리케이션을 관리하기 위해 단순한 하나의 슈퍼 루프(super-loop)로 구현할 수 있었다. 하지만 시스템들이 복잡해지면서 한 섹션 내에서 이루어진 사소한 변경이 다른 섹션에 막대한 영향을 미치기 시작했고, 이러한 방식의 코드 추가 및 변경은 더욱 어려워지고 있다. 특히 실시간 시스템에서 비교적 단순한 변경을 위해 너무 많은 자원을 소모하게 되는 원치 않는 결과를 초래하고 있다. 대부분 시스템들은 이제 운영체제를 사용하여 새로운 특성, 기능 및 개선 사항을 보다 신속하게 통합하고 있다.
단일 시스템 내에 여러 공급 업체의 소프트웨어가 설치되어 있을 수 있다. 과거에는 단일 시스템에 소수 업체의 소프트웨어만 존재했지만 복잡성이 증가하면서 개발 과정을 표준화해야 할 필요가 높아졌으며, 이에 따라 재사용을 확대하고 특수한 전문 기술을 활용하기 위해 다양한 업체의 소프트웨어를 활용하고 있다. 그 결과 복잡성이 더욱 증가하고 싱글 프로세서 내 소프트웨어를 통합하는 것이 더욱 어려워졌다.
기능적 안전성을 요구하는 시스템에서 서로 다른 안전에 대한 심각성을 지닌 코드 간의 갑작스러운 상호 작용을 예측하지 못할 수 있지만 이는 시스템 운영에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 이와 같은 위험을 방지하기 위해 전체 소프트웨어 스택에 대한 검증과 인증이 이루어 진다. 이는 복잡하고 많은 비용이 드는 과정이 될 수 있으며 소프트웨어의 규모가 커질수록 어려움도 함께 증가한다. 멀티 프로세서 시스템에서 이러한 부담을 줄이는 한 가지 방식은 프로세서 간의 소프트웨어 작업을 분산시키는 것이다. 시스템 안전성 관련 작업은 전용 하드웨어 리소스가 할당된 각각의 별도 프로세서에 배치될 수 있다. 어떤 경우에는 이러한 접근 방식이 도움이 될 수도 있지만, 유연성에 제한이 있고 작업 간에 상호 작용이 어떻게 이루어지는지에 대해 완전히 숙지하지 못한 경우 완벽한 솔루션을 제공할 수 없다. 일부 시스템의 레거시 소프트웨어의 경우 안전성 필수 코드와 비(非)안전성 필수 코드 간의 분리가 제대로 규정되지 않거나 분리하기가 상당히 어렵게 구현되어 있기 때문에 이러한 접근 방식을 실행하는 것은 불가능하다...(중략)