멀티 스레드 기반 ROS 2 응용을 위한 실시간 스케줄링 프레임워크 (A Real-time Scheduling Framework for Multi-threaded ROS 2 Applications)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보과학회
· 수록지 정보 : 정보과학회논문지 / 52권 / 1호 / 1 ~ 8페이지
· 저자명 : 강세륜, 정진섭, 김강희

초록

물리 세계에서 동작하는 로봇 응용의 실시간 성능은 중요하다. 로봇 응용은 로봇 운영 체제(Robot Operating System) 2 위에서 수십 또는 수백 개의 태스크들로 구성되며, 센싱부터 제어까지의 종단간 지연 시간이 길어지면, 출력으로 생성되는 모션이 지연되어 물리적인 사고를 일으킬 수 있다. 본 논문은 프로세스 그래프를 대상으로 제안된 확률적 지연 시간 분석 방법을 스레드 그래프를 대상으로 적용하는 것을 가능하게 만드는 실시간 스케줄링 프레임워크를 제안한다. 제안하는 프레임워크는 전역적 스케줄 테이블을 참조하여 주기값이 같은 콜백 함수들을 하나의 그룹으로 묶고, 각 그룹마다 전담 스레드를 배정함으로써 스레드 그래프를 만들어낸다. 그리고 각 스레드를 테이블이 정하는 CPU 코어에 고정한 상태에서 FIFO로 스케줄한다. 본 논문은 제안하는 프레임워크를 Autoware 측위 파이프라인에 적용하여 이 프레임워크 아래서 확률적 지연 시간 분석이 가능함을 확인한다.

영어초록

Real-time performance of robot applications operating in the physical world is crucial. In ROS (Robot Operating System) 2, robot applications consist of dozens or even hundreds of tasks. If the end-to-end delay from sensing to control increases, the resulting motion may be delayed, potentially leading to physical accidents. Consequently, many studies have been conducted to analyze and reduce delays in robot applications. This paper proposes a real-time scheduling framework that allows the application of the probabilistic latency analysis method, originally designed for process graphs, to thread graphs. The proposed framework groups callback functions with the same period into a single group based on a global schedule table and creates a thread graph by assigning a dedicated thread to each group. Each thread is then fixed to a CPU core as determined by the table and is scheduled using FIFO. This paper applies the proposed framework to the localization pipeline of Autoware and confirms that probabilistic latency analysis is feasible within this framework.

참고자료

· 없음