멀티 컨테이너 기반 ROS 2 응용을 위한 사용자 수준 실시간 스케줄 합성

초록

최근 자동차 업계에서 채택되는 SDV(Software-Defined Vehicle) 패러다임에서는 컨테이너(container)라는 가상화된 실행 환경들 안에서 차량 기능들을 마이크로서비스 단위로 배정하고 실행한다. 마이크로서비스들은 여러 컨테이너들에 분산되어 실행되지만, 하나의 차량 응용은 여러 컨테이너들에 분산된 마이크로서비스들의 상호 작용으로 구체화된다. 본 논문은 멀티 컨테이너 환경을 기반으로 실행하는 ROS 2 응용을 위한 사용자 수준 실시간 스케줄 합성 방법을 제안한다. ROS 2 응용은 노드(node)라고 불리는 서비스들의 집합체로 정의되며, 노드들은 서로 다른 컨테이너들에 속하더라도 토픽(topic)이라는 통신 채널을 통해서 통신이 가능하다. 실시간 스케줄은 ROS 2 응용의 센서 데이터 입력부터 제어 신호 출력까지의 종단간 꼬리 지연시간이 종단간 마감시한을 초과하지 않도록 사용자 수준에서 생성하고 실행한다. 이 과정에서 사용자 수준 ROS 2 응용 스케줄링 프레임워크 PPP를 멀티 컨테이너 환경으로 확장하고, 멀티 컨테이너들이 요구하는 CPU 코어 개수를 자동적으로 최소화하는 스케줄 생성 방법을 제안한다. 본 논문은 컨테이너 오케스트레이션 기술로 k3s를 사용하고, 자율주행 응용으로 Autoware.Universe를 사용하였다. 실험 결과, 멀티 컨테이너 환경에서 최소 개수의 CPU 코어들로 종단간 마감시한을 만족할 수 있음을 확인하였다.

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