임베디드 시스템은 가정을 용납하지 않습니다

ESP32 메모리 관리, 펌웨어 작성 방식이 완전히 바뀌었습니다

 

ESP32를 다루다 보면 현실적인 문제에 직면하게 됩니다.

 

메모리는 추상적인 개념이 아니라 명확한 경계입니다.

 

처음으로 이유 없이 재부팅되거나, 태스크가 손상되거나, 이유 없이 크래시가 발생했을 때, 그 원인은 잘못된 로직이 아니라 메모리 관리 미흡이었습니다. 힙 조각화, 스택 오버플로, 부주의한 동적 할당, 그리고 사용 가능한 RAM이 충분할 것이라는 잘못된 가정 등이 한꺼번에 드러났습니다.

 

이 경험은 제가 펌웨어를 작성하는 방식을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다.

 

더 이상 RAM을 유연하고 관대한 자원으로 여기지 않게 되었습니다. 대신 전력 예산, 타이밍 제약 조건, 통신 대역폭처럼 신중하게 설계해야 하는 유한한 자원으로 생각하기 시작했습니다.

 

오늘날 제 펌웨어 설계 과정은 메모리에 대한 인식에서 시작합니다. 가능한 한 정적 할당을 선호하고, 명확하고 타당한 필요가 있을 때만 동적 할당을 사용합니다. 태스크 스택 크기는 추측이 아닌 측정값을 기반으로 결정합니다. 데이터 구조는 의도를 명확히 하여 전달하고, 불필요한 복사와 불분명한 소유권을 방지합니다. 메시지 크기는 편의성이 아닌 예측 가능한 메모리 동작을 고려하여 설계합니다. 힙 동작은 부팅 직후뿐만 아니라 장시간 가동 동안 관찰됩니다.

 

ESP32는 뛰어난 플랫폼이지만, 동시에 냉혹할 정도로 솔직합니다. 추상화 계층 뒤에 나쁜 습관을 숨기지 않습니다. 메모리 관리가 잘못되면 불안정성이 빠르게 반복적으로 나타납니다.

 

메모리가 설계의 핵심 제약 조건이 되면 다른 모든 것이 개선됩니다. 시스템 안정성이 향상되고, 가동 시간이 예측 가능해지며, 전력 소모가 원활해집니다. 펌웨어 자체도 더 명확하고 이해하기 쉬워집니다.

 

펌웨어가 재부팅 직후에만 제대로 작동한다면, 문제는 논리적인 경우가 드뭅니다. 대부분의 경우, 드러나기를 기다리는 메모리 설계 결함이 원인입니다.

 

임베디드 시스템은 가정을 용납하지 않습니다. 가정을 그대로 드러냅니다.

 

ESP32에서 얻은 이 교훈은 이제 제가 설계하는 모든 시스템에 적용됩니다.