[논문]실시간 운영체제에서 효율적인 메시지 큐 제어

류현수; 이재규; 성영락; 이철훈

실시간 운영체제에서 효율적인 메시지 큐 제어
Effective Control of Message Queues on Real-Time Operating Systems 원문보기

류현수 (충남대학교 컴퓨터공학과) , 이재규 (충남대학교 컴퓨터공학과) , 성영락 (국민대학교 전자정보통신공학부) , 이철훈 (충남대학교 컴퓨터공학과)

실시간 운영체제는 여러 개의 독립적인 태스크가 동시에 실행될 수 있는 멀티태스킹 환경을 제공한다. 이러한 독립적인 태스크들 사이에 정보를 주고받기 위해서는 태스크들 사이의 통신이 필요하며 이러한 ITC(Inter-Task Communication)를 지원하는 방법에는 Global Variable과 Message 전송 두 가지 방법이 있다. Global Variable 은 Data Corruption 의 위험이 있기 때문에 보통의 실시간 운영체제에서는 Message 전송 방식을 주로 사용하는데 이러한 방식에는 메시지 큐, 메시지 메일박스, 메시지 포트 등이 있다. 본 논문에서는 태스크들 간에 또는 태스크와 ISR(Interrupt Service Routine)이 여러 개의 메시지를 서로 전달할 수 있는 메시지 큐에 대해서 설명하고 있다. 또한 태스크 또는 ISR 이 메시지 큐로부터 메시지를 주고받을 때 메모리의 동적 할당을 보다 효과적으로 처리함으로써 효율적인 메시지 큐 제어기법에 대해서 제시하고 있다.

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문제 정의

본 논문에서는 멀티태스킹 환경을 제공하는 실시간 운영 체제에서 ITC 의 도구인 메시지 큐의 효율적 제어에 대해서 제시하였다. 차후에 실시간 운영체제에서 태스크간 동신을 하기 위한 여러가지 제어 기법에 대한 연구가 있어야 하겠 다.

제안 방법

메시지 큐를 생성하면서 메모리의 모든 버퍼들을 미리 할 당하여, 큐에 메시지를 저장하거나 가져올 때는 Head 와 Tail 이 해당 위치를 포인트 하도록 하였다. [그림 3-1]은 메 시지 큐가 생성되면서 이루어지는 메시지 큐 제어 블록과 메모리 풀 제어 블록, 메모리 풀의 구성도를 보여주고 있다.
메시지 큐의 구조는 기본적으로 고정길이 메시지 큐 또는 가변길이 메시지 큐를 명시하는 m_Type 과 m_pNext, m_pPrev 와 메시지 큐의 이름인 pName 과 유니온(union)을 사용하여 고정길이 메시지 큐의 구조와 가변길이 메시지 큐 의 구조를 설계하였다.
본 논문에서는 메시지 큐를 이용한 ITC 를 좀 더 효율적으로 적용하였다. 본 논문의 구성은 2 장에서 관련 연구를, 3 장에서는 효율적인 메시지 큐 제어를, 4 장에서는 테스트 환 경 및 결과를, 5 장에서는 결론 및 향후 연구 과제에 대해 기술한다.
본 논문에서는 메시지 큐를 이용한 ITC 를 좀 더 효율적으로 적용하였다. 본 논문의 구성은 2 장에서 관련 연구를, 3 장에서는 효율적인 메시지 큐 제어를, 4 장에서는 테스트 환 경 및 결과를, 5 장에서는 결론 및 향후 연구 과제에 대해 기술한다.
본 연구팀에서 개발한 실시간 운영체제인 iRTOS™ 커널 은 메시지 큐를 통해 전달되는 메시지의 크기의 가변성에 따라 가변길이 메시지 큐와 고정길이 메시지 큐를 제공하며 포인터의 전달이 아닌 복사에 의한 전달 방법을 사용한다.
위에 기술한 메시지 큐 제어는 본 연구팀에서 개발한 실 시간 운영체제인 iRTOS™ 의 메시지 큐 제어에 적용하였으며, ARM920T 32-bit RICS CPU 가 탑재되어 있는 SMDK2400 보드에서 SDT2.51 통합 개발 환경을 사용하여 테스트하였다.

대상 데이터

태스크와 태스크 또는 ISRdnterrupt Service Routine)과 태스크 사이에서 메시지를 전달하기 위한 방법에는 일반적으로 Shared Memory, Message Queue, Message MaiiBox 등이 있는데, 태스크 기반 실시간 운영체 제에서는 Shared Memory 을 제공하지 않는다. 본 논문에서 기술하는 운영체제는 ITC 도구로서 Message Queue, Message MaiiBox 와 Message Port, Task Port 를 제 공한다.

성능/효과

기존의 운영체제에서 메시지를 큐에 저장하거나 가져올 때마다 메모리 할당과 해제를 했어야 했지만, 본 연구에서는 필요한 메모리영역올 미리 할당해두고 버퍼들간에 Head 와 Tail 로 순한구조를 이룸으로써 할당과 해제에 대한 오버 헤드를 줄일 수 있었다.
테스트 결과 기존의 방법보다 메시지 전달시간이 줄어듦 으로써 보다 효율적인 태스크간 통신이 가능함을 확인하였다.

후속연구

차후에 실시간 운영체제에서 태스크간 동신을 하기 위한 여러가지 제어 기법에 대한 연구가 있어야 하겠 다. 또한 효율적 메모리 관리, 파일 시스템, TCP/IP 에 대한 연구가 진행되어야 하겠다.
본 논문에서는 멀티태스킹 환경을 제공하는 실시간 운영 체제에서 ITC 의 도구인 메시지 큐의 효율적 제어에 대해서 제시하였다. 차후에 실시간 운영체제에서 태스크간 동신을 하기 위한 여러가지 제어 기법에 대한 연구가 있어야 하겠 다. 또한 효율적 메모리 관리, 파일 시스템, TCP/IP 에 대한 연구가 진행되어야 하겠다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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