SOME/IP Protocol과 Service Discovery 소개 및 개념

SOME/IP 간략 소개

SOME/IP는 "Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP"의 약자입니다. 이 미들웨어는 일반적인 자동차 사용 사례와 최소 유선 형식 수준의 AUTOSAR와 호환되도록 설계되었습니다.  http://some-ip.com/에서 공개적으로 액세스할 수 있는 사양이 제공됩니다. 이번 포스팅에서는 SOME/IP 사양의 기본 구조와 오픈 소스 구현 및 오픈 소스 구현에 대한 간략한 개요를 제공하고자 합니다.

먼저 SOME/IP 사양의 세 가지 주요 부분부터 살펴보겠습니다.

On-wire format

Protocol

Service Discovery

SOME/IP On-wire format

원칙적으로 SOME/IP 통신은 IP를 통해 devices 또는 subscribers 간에 전송되는 메시지로 구성됩니다. 다음 그림을 참고하세요.

두 장치(A 및 B)가 표시되어 있습니다. Device A는 B에 SOME/IP 메시지를 보내고 하나의 메시지를 반환합니다. 기본 전송 프로토콜은 TCP 또는 UDP를 활용합니다. 메시지 자체에는 큰 차이가 없습니다. 이제 Device B에서 이 메시지에 의해 Device  A에서 호출되는 기능을 제공하는 서비스를 실행하고 있다고 가정하고, 그 답으로 메시지를 보냅니다.

SOME/IP 메시지에는 header와 payload의 두 부분이 있습니다. 그림에서 헤더는 주로 식별자입니다:

Service ID : 각 서비스의 고유 식별자

Method ID : 0-32767(방법), 이벤트의 경우 32768-65535

Length : 페이로드 길이(바이트)(다음 ID도 포함, 8바이트 추가)

Client ID : ECU 내의 호출 클라이언트에 대한 고유 식별자로, 전체 차량에서 고유해야 합니다.

Session ID : 세션 처리를 위한 식별자. 각 통화에 대해 증가시켜야 합니다.

Protocol Version : 0x01

Interface Version : 주요 서비스 인터페이스 버전

Message Type :

-- REQUEST (0x00) 응답을 기다리는 요청(공백도) 

-- REQUEST_NO_RETURN (0x01) A fire&forget 요청 

-- NOTIFICATION (0x02) 응답이 없을 것으로 예상되는 알림/이벤트 콜백 요청 

-- RESPONSE (0x80) response message

Return Code : 

-- E_OK (0x00) 오류 발생이 없을 시

-- E_NOT_OK (0x01) 지저오디지 않은 오류 발생  

-- E_WRONG_INTERFACE_VERSION (0x08) Interface version 불 일치

-- E_MALFORMED_MESSAGE (0x09) 페이로드의 크기를 줄일 수 없도록 감도화 오류

-- E_WRONG_MESSAGE_TYPE (0x0A) 예상치 못한 메시지 유형 수신 (예를 들어 RE-QUEST_NO_RETURN)

정상적인 기능 호출과 클라이언트가 가입한 이벤트에 대한 알림 메시지에 "Requests" 및 "RESPONSE"가 있음을 알 수 있습니다. 오류는 정상적인 응답 또는 알림으로 보고되지만 적절한 반환 코드가 있습니다.

payload에는 직렬화된 데이터가 포함되어 있습니다. 위 그림은 전송된 데이터 구조가 기본 데이터 유형만 있는 중첩 구조라는 단순한 경우의 직렬화를 보여주고 있습니다. 이 경우, 구조 요소는 그냥 평평하게 됩니다. 즉, 단순히 적재물에 하나씩 기록된다는 뜻입니다.

SOME/IP Protocol

이 섹션에서는 주로 두 가지 사항이 중요합니다.

the so-called transport bindings (UDP and TCP)

the basic communication patterns publish/subscribe and request/response.

위에서 언급한 바와 같이 기본 전송 프로토콜은 UDP 또는 TCP일 수 있습니다. UDP의 경우 SOME/IP message가 분할되지 않습니다. message가 둘 이상 UDP 패킷에 있을 수 있지만 UDP 패키지는 최대 1400바이트일 수 없습니다. 큰 message는 TCP를 통해 전송되어야 합니다. 이 경우 TCP의 robustness가 사용됩니다. TCP 스트림에서 동기화 오류가 발생하면 SOME/IP 규격에서 다음 message의 시작을 다시 찾기 위해 magic cookies를 호출할 수 있습니다.

service interfaces를 인스턴스화해야 하며 동일한 인터페이스의 인스턴스가 여러 개 있을 수 있으므로 정의된 인스턴스(인스턴스 ID)에 대한 추가 식별자가 있어야 합니다. 그러나 인스턴스 ID는 SOME/IP 메시지 header의 일부가 아닙니다. 인스턴스는 전송 프로토콜의 포트 번호를 통해 식별됩니다. 즉, 동일한 인터페이스에서 여러 인스턴스가 동일한 포트에서 제공될 수 없습니다.

이제 기본 SOME/IP 통신 패턴을 보여 주는 다음 그림을 보십시오.

Remote Procedure Calls에 대한 표준 REQUEST/RESPONSE 메커니즘 외에도 이벤트에 대한 PUBLISH/SUBSCRIBE 패턴도 있습니다. SOME/IP 프로토콜의 이벤트는 항상 이벤트 그룹에 그룹화되므로 이벤트 자체는 가입할 수 없고 이벤트 그룹에만 가입할 수 있습니다. SOME/IP 사양도 "필드"를 알고 있습니다. 이 경우 Setter/Getter 방법이 REQUEST/RESPONSE 패턴을 따르고 있으며 변경사항의 알림 message는 이벤트입니다. Subscription 자체는 SOME/IP Service Discovery을 통해 수행됩니다.

SOME/IP Service discovery

SOME/IP 서비스 검색은 서비스 인스턴스를 찾고 서비스 인스턴스가 실행 중인지 탐지하고 publish/subscribe 처리를 구현하는 데 사용됩니다. 이것은 소위 말하는 offer messages를 통해 수행됩니다. 즉, 각 device는 이 device에서 제공하는 모든 서비스를 포함하는 메시지를 broadcast(멀티캐스트)합니다. SOME/IP SD messages는 UDP를 통해 전송됩니다. 클라이언트 애플리케이션에 서비스가 필요하지만 현재 제공되지 않는 경우 "find messages"도 보낼 수 있습니다. 다른 SOME/IP SD messages는 이벤트 그룹을 Publish/Subscribe하는 데 사용할 수 있습니다.

다음 그림은 SOME/IP SD messaged의 일반적인 구조를 보여줍니다.

vsomeip 간단 개요

도입 사례를 구현하기 전에 vsomeip이라고 하는 SOME/IP의 GENIVI 구현의 기본 구조에 대해 간단히 살펴보겠습니다.

그림과 같이 vsomeip은 기기 간 SOME/IP communication (외부 통신)뿐만 아니라 내부 프로세스 간 communication 도 포함합니다. 두 Device는 사용된 전송 프로토콜(TCP 또는 UDP)과 해당 매개 변수를 포트 번호 또는 기타 매개 변수로 결정하는 통신 endpoints 을 통해 통신합니다. 이러한 모든 매개 변수는 vsomeip 구성 파일에 설정할 수 있는 구성 매개 변수입니다(json 파일, vsomeip 사용자 설명서 참조). 내부 communication은 로컬 endpoint를 통해 이루어지며, 이 엔드포인트는 Boost.Asio Library를 사용하여 Unix 도메인 소켓에 의해 구현됩니다. 이 내부 통신은 D-Bus 데몬과 같은 중앙 구성 요소를 통해 라우팅되지 않으므로 매우 빠릅니다.

중앙 vsomeip 라우팅 관리자는 외부 디바이스로 전송해야 하는 경우에만 messages를 수신하고 외부에서 들어오는 messages를 배포합니다. Device 당 라우팅 관리자는 하나만 있으며, 아무것도 구성되지 않은 경우 실행 중인 vsomeip 애플리케이션도 라우팅 관리자를 시작합니다.

vsomeip은 데이터 구조의 직렬화를 구현하지 않습니다. 이는 CommonAPI의 SOME/IP Binding에서 다루고 있습니다. vsomeip은 SOME/IP Protocol과 Service Discovery을 포함합니다.

이는 SOME/IP 및 vsomeip에 대한 짧은 소개였습니다  그러나 처음 접하시는 분들에게는 충분할 것입니다. 더 자세한 것은 나중에 예제를 통해 설명하도록 하겠습니다.