임베디드 리눅스용 Yocto 배포판과 리눅스 배포판 중 어느 것을 선택해야 할까요?

저자: 코리 미니야드, 몬타비스타 소프트웨어

MontaVista에서는 임베디드 시스템 구축을 위해 Ubuntu나 CentOS를 기반으로 사용하는 많은 엔지니어 및 개발자들과 이야기를 나누었습니다. 이러한 방식에는 여러 장점이 있지만, 처음에는 눈에 띄지 않는 몇 가지 단점도 있습니다.

참고로, MontaVista는 Yocto, CentOS, Rocky, Ubuntu 및 기타 Linux 배포판을 지원합니다. 따라서 특정 솔루션에 대한 이해관계가 없습니다. 하지만 고객이 단기적인 이익을 위해 내린 결정으로 인해 장기적으로 어려움을 겪는 것을 원치 않습니다. 이 블로그에서는 Yocto와 각 Linux 배포판에 대한 정보를 제공하여 임베디드 Linux 프로젝트에 가장 적합한 빌드 시스템을 선택하는 데 도움을 드리고자 합니다.

배포판을 사용하는 이유는 무엇일까요?

리눅스 사용에 익숙한 엔지니어라면 배포판을 사용하는 것이 매우 쉽습니다. 시스템에 설치하고, 작업하는 동안 시스템에서 필요한 파일을 컴파일하면 모든 것이 제대로 작동합니다. 그런 다음 프로젝트에 필요한 패키지를 설치하면 됩니다.

반면에 Yocto는 이전에 비슷한 것을 사용해 본 적이 없다면 다소 어렵게 느껴질 수 있습니다. 예를 들어, 필요한 것을 명시해야 하고, 패키징 방식과 작업 방법을 이해해야 합니다. 어렵지는 않지만 기존 방식과는 다릅니다. 이러한 학습 곡선은 특히 초보자들이 Yocto 사용을 꺼리는 주요 이유 중 하나입니다.

그렇다면 배포판의 문제점은 무엇일까요?

시스템 개발과 실험을 하다 보면 운영 체제(OS) 관리에 있어 어느 정도 체계적인 접근 방식이 필요하다는 것을 깨닫게 될 것입니다. 개발자마다 사용하는 배포판이 다르고, 모든 것을 조화롭게 작동시키려다 보면 여러 가지 문제에 직면하게 될 것입니다.

운영체제를 체계적으로 관리하려면, 담당자를 지정하여 관리할 "골드" 이미지를 만들어야 합니다. 그리고 체계적인 관리 방식을 따른다면, 골드 이미지를 생성하는 절차도 마련해 두어야 합니다. 예를 들어, 제품에 패키지를 추가하려는 사람은 누구나 골드 이미지에 패키지를 추가하는 절차를 거쳐야 합니다.

빌드 시스템은 기준 이미지(골드 이미지)를 받아 대상 시스템에 설치할 수 있도록 모든 구성 요소를 해당 이미지에 포함시킬 수 있어야 합니다.

그 후 시스템을 현장에 배포하고 다음 릴리스 작업을 시작합니다. 이 경우 새 골드 이미지와 함께 이전 골드 이미지도 관리해야 합니다. 그러면 유지 관리 팀은 기존 릴리스에 대한 버그 수정 및 보안 업데이트를 관리해야 합니다. 이렇게 되면 골드 이미지가 여러 개 존재하게 됩니다. 고객이 이전 버전을 사용하는 경우, 문제를 재현하고 수정하기 위해 해당 골드 이미지로 되돌아갈 수 있어야 합니다. 이처럼 이미지 유지 관리가 매우 복잡한 작업이 될 수 있음을 쉽게 알 수 있습니다.

소프트웨어 규모가 커짐에 따라 대상 플랫폼에서 모든 것을 컴파일하는 것이 병목 현상이 될 수 있습니다. 빌드를 위해 전용 하드웨어가 필요하게 되므로 빌드 환경 관리가 복잡해집니다. 예를 들어 ARM 아키텍처를 대상으로 하는 경우 빌드를 위해 특별히 더 빠른 전용 하드웨어가 필요할 수 있습니다.

마지막으로, 설계자들은 디버깅과 테스트를 위해 디버거, strace, valgrind 등의 개발 소프트웨어를 최종 배포판에 설치하기를 원하는 경우가 많습니다. 하지만 이러한 소프트웨어들을 최종 배포판에 설치하면 시스템 용량이 커지고 보안 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 개발용과 배포용, 두 개의 골드 이미지가 필요하며, 이 두 이미지를 항상 동기화 상태로 유지해야 합니다. 만약 동기화에 실패한다면 어떻게 될까요? 이는 곧 더 복잡한 문제를 의미합니다.

그렇다면 Yocto는 어떻게 도움을 줄까요?

다음 표는 Yocto 기반 시스템과 배포판 기반 시스템을 비교한 것입니다. 아래 섹션에서 더 자세히 설명합니다.

빌드 복잡성 관리

Yocto를 사용하면 누구나 하나의 간단한 패키지 설명만으로 모든 것을 처음부터 직접 빌드할 수 있는 시스템을 구축할 수 있습니다. 특정 버전에 따라 Git 저장소, tarball, Mercurial 등에서 필요한 파일을 가져올 수 있습니다. 또한 Yocto는 파일을 자동으로 로컬에 저장하는 기능을 제공하여 인터넷상에서 파일이 손실될 염려 없이 안심하고 사용할 수 있도록 합니다.

Yocto를 사용하면 파일 시스템 형태의 완전한 부팅 가능한 이미지를 얻을 수 있으므로 대부분의 임베디드 시스템에 더 쉽게 배포할 수 있습니다.

또한, Git이나 다른 버전 관리 도구를 사용하여 시스템 설명을 관리할 수 있습니다. 사용자는 일반적인 소프트웨어 개발 방식처럼 브랜치를 생성하고 작업을 수행한 후 병합할 수 있습니다. 릴리스에 태그를 지정하여 재현성을 높일 수도 있습니다.

전반적으로 Yocto는 복잡한 빌드 환경을 쉽게 관리할 수 있도록 해줍니다. 빌드 구성은 표준 버전 관리 도구를 통해 관리됩니다. 빌드는 표준 상용 하드웨어 또는 필요에 따라 클라우드에서 실행되므로 빌드 시스템 관리가 간편해집니다. 타겟은 테스트 및 개발에 더 많이 활용될 수 있습니다. 또한 고성능 하드웨어에서 빌드를 실행하면 빌드 시간이 단축됩니다.

Yocto를 배우고 나면 결국에는 빌드하는 것이 더 쉬워질 것입니다.

맞춤 설정 및 완벽하게 작동하는 빌드

사용자 정의 커널을 사용하는 경우 Yocto를 사용하면 작업이 훨씬 쉬워집니다. 시스템 설명의 일부로 커널 구성 변경 사항을 지정할 수 있습니다.

사실 Yocto는 설정 파일 변경, 구성 요소 조정, 패키지에서 불필요한 특정 부분 제거 등 거의 모든 것을 쉽게 사용자 정의할 수 있도록 설계되었습니다. 또한 아무런 조정 없이도 완벽하게 작동하는 결과물을 빌드할 수도 있습니다.

Yocto는 빌드 유형에 따라 빌드에 포함될 내용을 지정하는 방법을 제공합니다. 동일한 설정으로 개발 빌드와 최종 빌드를 모두 실행할 수 있으며, 플래그를 설정하여 두 빌드 간 전환이 가능합니다.

물론 Yocto는 RPM과 같은 패키징 시스템을 사용할 수 있으며, 이를 자동으로 생성하여 대상 시스템에서 소프트웨어를 관리할 수 있습니다.

Yocto를 사용해야 하는 다른 이유

대상 시스템의 저장 공간, 메모리, 연산 능력 등이 부족하여 제대로 구축하기 어렵다면 다른 시스템을 기반으로 구축해야 합니다. Yocto는 이러한 과정을 훨씬 쉽게 만들어주며, 직접 구축하는 것보다 훨씬 수월하게 작업할 수 있도록 지원합니다.

Yocto를 사용하면 루트 권한 없이도 대상 시스템을 빌드할 수 있습니다. 따라서 루트 권한이 없는 시스템이라도 이미지를 생성할 수 있으므로 빌드 보안이 강화됩니다.

배포판을 사용하는 이유

하지만 Yocto에는 몇 가지 단점이 있습니다. IT 담당자가 유지 관리하는 시스템에 사용될 경우, 표준 배포판 방식의 설정이 훨씬 더 익숙할 것입니다. 부분적으로만 임베디드되는 시스템의 경우에는 배포판이 더 적합할 수 있습니다.

때때로 특정 배포판에서만 지원되는 소프트웨어를 사용해야 하는 경우가 있습니다. 그럴 때는 당연히 곤란한 상황에 처하게 됩니다.

빠른 프로토타이핑을 할 때 Yocto를 모르면 속도가 느려질 수밖에 없습니다. 하지만 cmake, ninja, autotools 같은 표준 도구를 사용해서 소프트웨어를 빌드하는 경우에는 Yocto가 이러한 도구들을 잘 지원한다는 점이 다행입니다. 또한 패키징 시스템(RPM, Debian 등)을 사용해서 빌드하고 있다면 필요한 모든 종속성을 알고 있어야 합니다. 전환은 어렵지 않습니다. 게으름을 부리고 makefile만 만들어서(Yocto도 이 부분은 잘 처리하지만) 타겟에 빌드만 하고 패키징 시스템을 사용하지 않는 함정에 빠지지 마세요. 빨리 전환할수록 더 좋은 결과를 얻을 수 있습니다!

또한, 배포판은 업데이트 프로세스를 자동으로 관리해 줍니다. "yum install" 또는 "apt install" 명령어로 간편하게 업데이트할 수 있습니다. 물론, 업데이트 후 테스트가 필요한 경우 직접 관리해야 합니다. Yocto를 사용하는 경우, 업데이트 과정에 직접 참여해야 합니다. 업데이트는 패키지 형태로 제공되며, 시스템을 빌드하고 업데이트를 배포하는 작업이 필요합니다. 이러한 작업을 지원하고 데이터 배포를 관리하는 데 도움을 주는 업체와 도구들이 있으며, 서버 관리까지 제공하는 업체도 있지만, 이러한 도구들을 사용하면 오히려 부담이 될 수 있습니다.

결론

그렇다면 어떤 경우에 배포판을 사용해야 하고 어떤 경우에 Yocto를 사용해야 할까요?

Yocto와 일반 Linux 배포판은 여러 면에서 유사합니다. 표준적인 OTA(Over-the-Air) 업데이트 옵션을 사용할 수 있고, systemd를 사용할 수 있습니다(Yocto에서는 init도 사용 가능). 또한, 모든 구성 요소가 포함된 BOM(Bill of Materials, 자재 명세서)을 받을 수 있습니다(다른 배포판에서 어떻게 제공하는지는 잘 모르겠지만, Yocto에서는 빌드 과정에서 자동으로 BOM이 포함됩니다). 빌드 방식 외에도 Yocto는 완전한 개발 소프트웨어를 포함한 일반적인 Linux 설치 환경을 생성할 수 있으며, 아주 작은 임베디드 이미지부터 그 중간 크기의 이미지까지 다양하게 생성할 수 있습니다. 뿐만 아니라, Yocto와 Linux 배포판 모두에서 컨테이너를 사용하고 일반 RPM 저장소를 활용할 수 있습니다.

일반 IT 담당자가 관리하지 않는 완전 임베디드 시스템을 구축하고 계신가요? (IoT 원격 관리가 아닌, 서버실 환경과 같은 경우를 말하는 것입니다.) 설치 프로그램을 거치지 않고 직접 설치할 수 있는 빌드를 손쉽게 자동화하고 재현할 수 있는 기능이 필요하신가요? 누구나 버튼 하나만 누르면 빌드가 생성되는 시스템을 원하시나요? 그렇다면 Yocto 사용을 강력히 고려해 보세요. 장기적으로 여러분의 업무를 훨씬 수월하게 만들어 줄 것입니다.

현장에서 절대 사용되지 않을 간단한 해킹 프로젝트를 진행 중이신가요? 아니면 IT 환경에서 사용될 만한 것을 개발 중이신가요? 특정 소프트웨어 사용에 제약이 있어 배포판을 사용해야 하나요? 그렇다면 배포판을 사용하는 것이 더 나은 선택일 수 있습니다.

또한, Yocto를 사용하려는 경우 초기에 학습에 약간의 시간을 투자해야 합니다. Yocto는 학습 곡선이 있지만, 이는 결국 빌드 및 지원 관리에 필요한 작업에 비하면 아무것도 아닙니다.

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20년 이상 수백 개의 기업 및 임베디드 애플리케이션 분야에서 쌓아온 경험을 바탕으로 리눅스 상용화를 선도하는 MontaVista는 리눅스 지원 및 장기 유지보수를 위한 신뢰할 수 있는 파트너입니다. MontaVista의 전문성은 다양한 시장의 여러 임베디드 리눅스 시스템 프로젝트 및 문제 해결에 걸쳐 있습니다. MontaVista Linux부터 CentOS, Rocky Linux, Yocto 및 기타 임베디드 리눅스 배포판에 이르기까지, MontaVista Professional Services(MVXpert)는 범용 기술과 고객의 특정 사용 사례 간의 격차를 해소하여 프로젝트 요구 사항을 충족시켜 드립니다.

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