AUTOSAR 기반 차량 시스템의 성능 최적화를 위한 러너블-태스크 매핑 규칙

Abstract

자동차가 점차 전장화됨에 따라 차량용 소프트웨어의 크기와 복잡도가 크게 증가하고 있다. 이 때문에 차량용 소프트웨어의 개발에 소요되는 시간과 비용 또한 증가하여 유럽의 주요 자동차 회사들은 개발의 효율성을 높이고자 AUTOSAR(AUTomotive Open System ARchitecture) 표준을 제정하였다. AUTOSAR 표준은 차량용 소프트웨어의 아키텍처와 개발 과정을 정의한 표준으로써 현재 많은 자동차 회사들에서 이를 준수하여 제품을 개발하고 있다.

AUTOSAR 표준에 따른 응용 소프트웨어는 소프트웨어 컴포넌트(software component) 단위로 모듈화되어 설계되며 각각의 소프트웨어 컴포넌트는 자신의 기능을 구현하는 러너블(runnable)을 1개 이상 갖는다. 개발자는 러너블을 동작시키기 위해 운영체제의 스케줄링 단위인 태스크에 매핑하는데, 러너블-태스크 매핑에 따라 시스템 오버헤드 발생량이 크게 달라지므로 이는 시스템 성능 측면에서 매우 중요한 작업이다.

본 학위 논문에서는 자율주행을 수행하는 타겟 응용의 성능 최적화를 위해 기존 연구에서 제안한 6개의 러너블-태스크 매핑 규칙을 적용하며, 추가적인 성능 향상을 위해 기존 규칙을 개선한 매핑 규칙을 제안한다. 제안된 규칙을 적용하여 매핑했을 때와 개발자가 임의로 매핑했을 때 타겟 응용의 성능을 실험을 통해 비교하며, Infineon 사의 AURIX 보드와 ETAS 사의 AUTOSAR 플랫폼 상에서 타겟 응용을 구현하여 실험하였다. 실험 결과 제안된 규칙을 적용하여 매핑했을 때 타겟 응용의 종단 간 응답 시간(end-to-end response time)이 개발자가 임의로 매핑했을 때의 기댓값보다 약 1.49배 짧은 것으로 확인되었다.

As automobiles become increasingly electric, the size and complexity of automotive software is greatly increasing. As a result, the time and cost of developing automotive software has also increased, leading European automotive companies have established the AUTOSAR (Automotive Open System Architecture) standard to improve development efficiency. The AUTOSAR standard is the standard for the architecture and development process of automotive software.

Application software according to the AUTOSAR standard is modularized in software components, and each software component has one or more runnables that implement its functions. The developer maps the runnables to the tasks, which is the scheduling unit of the operating system, in order to execute the runnable. Runnable-to-task mapping is very important process in terms of system performance, since the system overhead incurred greatly depends on the runnable-to-task mapping.

In this thesis, I apply six runnable-to-task mapping rules proposed in the previous research to optimize the performance of the target application that performs autonomous driving, and propose mapping rules that improves the existing rules for further performance enhancement. I compare the performance of the target application when the runnables are mapped to the tasks according to the proposed mapping rules and when the developer arbitrarily mapped it. The target application is implemented on the Infineon AURIX board and ETAS AUTOSAR platform. Experimental results show that the end-to-end response time of the target application when mapped by applying the proposed rules is about 1.49 times shorter than the expected value when the developer arbitrarily mapped.