Ada를 이용한 nimf.c 포팅 및 Clair 이벤트 루프 구현기


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최근 며칠간 nimf.c를 Ada 언어(nimf_main.adb)로 포팅하는 작업을 진행하였습니다. 현재는 Ada 기반 GUI 툴킷 작성에 집중하고 있으며, 빌드 시간을 활용하여 이번 포팅 과정에서 얻은 기술적 소감과 구현 성과를 공유합니다.

1. 배포 및 라이브러리 링크 관점

GCC 14로 빌드한 Ada 애플리케이션의 배포는 GCC 14 구성 요소인 gnat과 gnarl 라이브러리에 의존합니다. 독립적인 바이너리 배포를 위해 libgnat_pic.a 및 libgnarl_pic.a를 정적 링킹(Static Linking)하는 방식을 취했습니다. gprbuild 도구를 사용할 경우 별도의 Makefile이나 Rakefile 작성 없이도 프로젝트 파일(GPR) 설정만으로 정적 링킹을 자동화할 수 있어 관리 효율성이 높았습니다.

2. 빌드 시스템 구성

전용 빌드 도구인 gprbuild가 존재하나, 복합적인 프로젝트 구성을 위해 Makefile이나 Rakefile을 병행하는 것이 효과적이었습니다. 특히 configure 스크립트를 통해 nimf-config.ads 파일을 자동 생성함으로써 VERSION, MODULE_DIR과 같은 시스템 상수를 Ada 코드 내에서 활용할 수 있도록 구성했습니다. 이는 C 언어에서 헤더 파일을 자동 생성하여 포함하는 방식과 유사한 이점을 제공합니다.

3. 바이너리 크기 및 코드 효율성

  • 바이너리 크기: C 언어로 작성된 실행 파일(약 20KB) 대비 Ada 버전은 약 200KB로 측정되었습니다. 이는 런타임 라이브러리(gnat, gnarl)의 정적 링킹에 따른 결과로 판단됩니다. 컴파일 옵션을 통해 런타임 안전성 체크 코드를 제거하더라도 최종 바이너리 크기에는 유의미한 변화가 없었습니다.
  • 코드량: 기존 C 코드(약 300행)에서 Ada 포팅 후 약 600행으로 소스 코드가 약 2배 증가하였습니다. 이는 Ada 특유의 명시적이고 엄격한 문법 구조에 기인합니다.

4. 성능 및 안정성

이벤트 루프 재구현 후 시스템 자원 점유율을 확인한 결과, 오버헤드가 거의 발생하지 않는 수준으로 최적화되었음을 확인했습니다. 특히 포팅 과정에서 AI를 활용한 정적 분석을 통해 기존 C 코드에 존재하던 잠재적 버그들을 식별하였고, Ada의 강점인 방어적 프로그래밍 기법을 적용하여 런타임 안정성을 강화했습니다.

5. Clair.Event_Loop 구현 상세

FreeBSD의 kqueue를 기반으로 구현된 이 이벤트 루프는 성능과 자원 관리에 역점을 두었습니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

  • 정확한 시간 관리: EINTR 발생 시 시스템 호출 재시작에 따른 시간차 계산을 반영하여 정확도를 높였습니다.
  • 효율적인 데이터 구조: source 레코드 내에 이중 연결 리스트(Doubly Linked List)를 내장하여 내부 소스를 관리함으로써 메모리 소비를 최소화하고 삭제 속도를 개선했습니다.
  • 참조 카운트 및 지연 삭제(Deferred Deletion): 참조 카운트 방식을 도입하여 이벤트 사용 중 삭제를 방지했습니다. 또한 remove 호출 시 즉시 삭제 대신 플래그를 설정하고, 루프 깊이가 1일 때 일괄 처리하여 중첩 루프 내에서의 안전성을 보장합니다.
  • 자원 회수 보장: 루프 파괴(destroy) 시 모든 이벤트 자원을 강제 회수하도록 설계되었습니다. kqueue 폐쇄를 통한 커널 자원 반환과 사용자 레벨의 이벤트 소스 해제를 결합하여 메모리 누수를 원천 차단했습니다.
  • 다목적 지원: 파일 디스크립터(fd), 타이머, 시그널, 아이들(Idle) 등 4가지 유형의 이벤트를 통합 관리할 수 있습니다.

이번 작업을 통해 Ada 언어가 시스템 프로그래밍에서 C 언어 수준의 제어력을 제공하면서도 훨씬 높은 수준의 안전성과 추상화를 달성할 수 있음을 확인하였습니다. 조만간 Clair 라이브러리의 해당 구현체를 커밋할 예정입니다.