RTOS 주요 플레이어, 나에게 필요한 운영체제는?

[테크월드=배유미 기자] 기기가 정교화되면서 RTOS를 비롯한 임베디드 OS가 발전하고 있으며, 플레이어들의 영향력도 무시할 수 없는 지금이다. 실제 주요 RTOS 기업은 항공, 방산, 자동차, 통신 등 다양한 산업군에 자사 솔루션을 제공하고 있다. 이번에는 RTOS 플레이어 별 주요 특징과 체제 선택 시 고려해야 할 사항에 대해 다뤄봤다.

RTOS 플레이어와 주수익 창출 방식

링스 소프트웨어 테크놀로지의 보고서에 따르면, RTOS 제공업체는 크게 수익 창출 방식에 따라 4가지 ▲반도체 회사 ▲OS로 주수익을 창출하는 회사 ▲툴과 같은 다른 시스템 요소로 수익을 창출하는 회사 ▲기타로 분류할 수 있다.

보고서에 따르면, 반도체 회사의 경우, 최근 IoT 애플리케이션을 두고 경쟁하고 있다. 특히, 보완 소프트웨어를 제공하고자 개발 주기를 단축하는 데 초점을 맞추고 있으며, 때로는 관련 공급자에게 납품을 위한 인∙허가를 제공하기도 한다.

운영체제에서 주로 수익을 창출하는 업체는 고객들이 자사 운영체제를 고정적으로 이용할 수 있도록 다른 소프트웨어 요소를 사용하는 방법을 모색한다. 세 번째는 툴과 같은 다른 요소에도 수익 창출 요소가 분산돼 있다.

링스 소프트웨어는 앞서 언급한 RTOS 플레이어 중에서도 주목할 만한 회사로 ▲블랙베리(QNX) ▲DDC-I(Deos) ▲SYSGO(PikeOS) ▲윈드리버(VxWorks)를 언급했다.

블랙베리 QNX

QNX는 1980년 캐나다 업체 퀀텀 소프트웨어 시스템즈(Quantum Software Systems)에 의해 개발됐다. 이후, QNX 소프트웨어 시스템으로 명칭을 변경했다. 이후 2004년 하만 인터내셔널에 인수되고, 2010년에는 블랙베리에 인수됐다.

블랙베리가 주력했던 분야는 자동차 산업, 특히 ‘자율주행차’ 관련 소프트웨어다. 자체 제공한 자료에 따르면, 블랙베리는 37년 간 미션 크리티컬(Mission Critical) 임베디드 시스템 기반을 제공해 왔다. 이는 현재 ▲원자력 발전소 ▲수술 로봇 ▲라이프 크리티컬(Life Critical) III 등급 의료 기기 ▲자율주행∙커넥티드 차량 ▲고속열차 ▲라우터 ▲항공 관제 ▲신호등 등에 이르기까지 다양한 분야에 적용돼 있다. 미국 카네기멜론대학교 소프트웨어엔지니어링연구소 연구자료와 미국 NIST(National Institute of Standards and Technology)의 통계에 따르면, QNX는 다른 전반적인 임베디드 OS 부문에서 보안성이 뛰어나다. 특히, 보안업체 사일런스(Cylance)를 인수해 보안사고 예측과 예방을 한층 더 강화할 전망이다.

한국에서는 자동차 산업을 중심으로 QNX 사업을 전개해 왔으며, 철도, 조선, 해양 산업 등에도 진출해 있다. 관련 자료에 따르면, 이외에도 블랙베리는 2020년에 사이버보안 제품과 서비스, 임베디드 시스템 부문에서 지속해서 사업을 확장하고, 보안성도 더욱 높일 계획이다.

DDC-I Deos

DDC-I는 1979년 덴마크에 설립됐으며, 2008년 하니웰 인터내셔널이 인수하면서 RTOS 시장에 진출했다. 현재 데오스(Deos)라는 이름의 RTOS를 제공하고 있으며, 집중하고 있는 분야는 항공우주와 방산, 의료, 산업용 장치, 자동차 등이다.

데오스는 경성 RTOS이자, 시공간 분할 RTOS다. 시공간 분할 RTOS는 다른 CPU와 무관하게 입력된 데이터가 액세스되는 시간과, 메모리가 다른 공간의 메모리에 의해 손상될 수 없다는 것을 보장한다. 이와 같은 특징으로 프로세서 활용률이 높다. 또한, 해당 RTOS에는 안전한 스케줄링 등의 기능도 포함하고 있다.

특별히, 데오스는 1998년에 항공규격생성단체 RTCA(Radio Technical Commission for Aeronautics)에서 제정한 DO-178B 표준에서 A등급 인증을 받았다. DO-178B은 항공기 시스템과 장비 인증에 관한 소프트웨어 고려사항으로, 항공기에 탑재되는 소프트웨어의 기본이 되는 표준이다.

이외에도 데오스 사용자는 RTOS와 응용프로그램 간 인터페이스를 규정하는 ARINC 653 개인 모듈을 선택적으로 추가할 수 있다. 또한, ARM, MIPS, PowerPC, x86와 울프SSL 등 인기 SSL/TLS 라이브러리를 지원한다. 이와 같은 장점으로 데오스는 EDN 매거진이 선정한 2009년 핫 100 전자제품 중 하나로도 선정됐다.

SYSGO PikeOS

시스고(SYSGO)는 1991년에 설립된 독일 정보기술 기업으로, 유럽 임베디드 운영체제 시장에서 주요 플레이어로 자리잡고 있다. 시스고는 2005년부터 RTOS를 소비자에게 제공하기 시작했으며, 2017년에는 종합전기 제작회사 탈레스(Thales)에 의해 인수됐다. 미션 크리티컬 기기를 위한 소프트웨어 서비스를 개발하고 있으며, 집중하고 있는 주요 사업 분야는 항공우주와 방산, 자동차, 철도, 공업, 메디컬 등이다.

시스고는 PikeOS라는 상업용 하드웨어 실시간 운영체제를 제공한다. 해당 운영체제는 여러 운영체제와 애플리케이션에 다양한 논리 파티션 유형으로 구분돼 있는 분리 커널 기반 하이퍼바이저를 제공한다. 이에 따라 하드웨어에 구애받지 않는다는 특징을 가지고 있다. 유연성이 높아 제품 출시 기간을 단축할 수 있다는 설명이다.

이외에도 리눅스 기반 애플리케이션용 ELinOS와 항공 네트워크용 기술 AFDX도 제공한다. 가상화를 통해 주어진 하드웨어 리소스를 최적으로 활용할 수 있도록 지원하며, 안전∙보안 인증 플랫폼도 제공해 안심하고 사용할 수 있도록 한다.

한편, 현재 시스고는 IoT 관련 임베디드 애플리케이션 지원에 집중하고 있다. 특히, 보안에 집중하고 있다.

윈드리버 시스템즈

윈드리버 시스템즈(이하 윈드리버)는 1983년에 설립된 미국 회사다. 2009년 인텔이 인수했으며, 이후 2018년 TPG 캐피탈에 매각했다. 소프트웨어, 미들웨어와 임베디드 시스템 소프트웨어를 개발하고 있으며, 미국 항공기술 표준기구 FACE(Future Airborne Capability Environment) 회원사로 활동하고 있다. 주력 사업분야는 항공우주, 방산, 자동차, 공업, 의료, 통신 등이다.

윈드리버는 현재 VxWorks RTOS를 제공하고 있다. 해당 RTOS는 우선순위 프로세스를 중시하는 선점형 스케줄러 기반의 멀티태스킹 커널로 빠른 인터럽트 반응과 확장된 통신∙동기화 기능도 지원한다. 또한, 멀티 프로세서를 지원하며 사용자 인터페이스를 위한 윈드Sh(WindSh) 셸을 지원한다. 셸(Shell)은 운영체제 상에서 인터페이스를 제공하는 프로그램으로, 이를 통해 디버깅 기능과 성능 모니터, 파일 시스템 입출력 등의 기능을 지원한다.

윈드리버가 제공한 자료에 따르면, VxWorks는 최근 모든 임베디드 CPU에 다양한 플랫폼으로 포팅돼 있다. 또한, 화성 탐사선 스피릿 소버, 오퍼튜니티 로버, 큐리오시티 로버 등의 파워PC 플랫폼에도 해당 운영체제가 탑재돼 있다. 이외에도 우주선과 항공기 제조사 보잉의 새로운 상업 항공기에도 탑재될 예정이다.

RTOS를 선택하기 전, 고려해야 할 사항

RTOS 도입을 고려하기 전, 정말로 이 시스템에 필요한지부터 파악한 후, 도입을 고려해야 한다. RTOS가 개발과 통합 옵션을 제어하고 프로젝트에 크게 도움이 된다는 것은 사실이다. 때문에 단순히 RTOS가 일반 OS보다 빠르다고 생각해 오해하고 사용하는 경우도 있다. RTOS는 순차적으로 일을 처리하는 것이 목적이고, 리눅스는 처리량 자체가 목적이기에, 그 용도에 차이가 있다.

또한, 앞서 언급한 4개의 RTOS 외에도 다양한 종류가 있으며, 각각 특징도 조금씩 다르다. 때문에 RTOS를 설계할 때에도 사용처에 따라 부가적 기능 추가 여부를 고려해야 한다. 먼저, 동적 기억장치는 목적에 맞게 RAM을 할당하고, 필요한 만큼 메모리를 사용하고 재활용할 수 있다는 장점이 있어 메모리 용량을 고려할 시, 해당 기능을 탑재한다. 하지만, 메모리 누수 등 데이터 보관 면에서 취약점을 가지고 있기 때문에, 방산이나 자동차 안전 중요 시스템 등에는 동적 메모리를 사용하지 않는 것이 바람직하다.

동적 연결기능 탑재 시에는, RTOS가 표준 이진 인터페이스로 컴파일되고 배포되기 때문에 효율적으로 새로운 기능을 로드하고, 효율적으로 재로드할 수 있다는 장점을 누릴 수 있다. 하지만 32비트 주소 범위에서만 연결되기 때문에, 16MB 미만인 애플리케이션은 해당 기능을 사용하지 않는 것이 좋다.

이외에도, 셀 액세스 기능, 메모리 관리 장치(MMU) 등의 기능도 상황을 고려해 사용해야 한다. 앞서 언급한 것들을 고려해, 각 사업과 제품 특성에 맞는 운영체제와 RTOS를 선택해 안전하고 효율적인 시스템을 구축해 보자.