19. 결함 검출 — 고장부터 설계한다 · 유박사의 mRNA 백신 합성기 펌웨어 첫걸음

이 강의에서 가장 중요한 강입니다. 그리고 순서가 거꾸로인 것처럼 보이지만— 고장을 먼저 설계하고 기능을 나중에 붙이는 것이 옳습니다.

먼저, 소프트웨어가 할 수 없는 일을 인정한다

고장을 하나 일으켜 보세요. 어느 검출기가 잡고 어느 것이 못 잡는지 보입니다.

불러오는 중…

`try/finally` 는 안전장치가 아니다

이런 일이 생기면	`finally` 가 도나
보통 예외 · Ctrl-C	✅ 돈다 — 이것이 본래 용도다
systemd 의 SIGTERM	⚠️ 핸들러를 달아 둔 경우에만
SIGKILL (강제 종료 · 메모리 부족)	❌
C 라이브러리(드라이버!)의 세그폴트	❌
커널 패닉 · SD 카드 사망 · 정전	❌
교착(deadlock) — 살아 있는데 멈춤	❌ 그리고 이것이 가장 흔하다

게다가 finally 가 돌더라도 그 안의 valve.close() 는 버스가 살아 있어야 동작합니다. I²C 가 멈춰 있으면 아무것도 못 씁니다.

try/finally 는 질서 있는 종료를 위한 것입니다. 안전은 배선이 맡습니다.

“시켰는데 반응이 없다” 가 가장 많은 고장을 한 번에 잡습니다. 센서 값만 보는 검사로는 못 잡는 것들입니다.

Python 브라우저에서 실행

# 소프트웨어가 할 수 있는 일 — '이상한 값' 을 알아보는 것.
import numpy as np

def stuck(series, eps=1e-6):
    """진짜 센서는 늘 조금씩 떨린다. 완벽히 고정된 값 = 고장"""
    return np.std(series) < eps

def out_of_range(v, lo, hi):
    return not (lo <= v <= hi)

def no_response(heater_on_s, delta_t, min_rise=2.0):
    """가장 값진 검사 — '시켰는데 반응이 없다'"""
    return heater_on_s >= 60 and delta_t < min_rise

cases = [
    ("정상",            [36.9, 37.0, 37.1, 37.0, 36.9], 60, 3.1),
    ("센서 고정",        [37.0, 37.0, 37.0, 37.0, 37.0], 60, 3.0),
    ("범위 벗어남",      [36.9, 37.0, 120.0, 37.0, 36.9], 60, 3.0),
    ("가열했는데 반응 없음", [24.0, 24.1, 24.0, 24.1, 24.0], 60, 0.2),
]
print("%-22s %-10s %-10s %-12s" % ("경우", "고정?", "범위밖?", "무반응?"))
for name, s, on, dt in cases:
    print("%-22s %-10s %-10s %-12s"
          % (name,
             "⛔" if stuck(s) else "ok",
             "⛔" if any(out_of_range(v, 0, 105) for v in s) else "ok",
             "⛔" if no_response(on, dt) else "ok"))
print()
print("'가열했는데 반응 없음' 이 가장 값진 검사다 —")
print("센서가 블록에서 떨어졌거나, 히터가 끊겼거나, 통이 비었거나, 액체가 없다는 뜻이다.")
print("어느 쪽이든 배치를 계속하면 안 된다.")

워치독은 넷을 겹쳐 쌓는다

층	무엇을 잡나
하드웨어 (`/dev/watchdog`)	커널이 통째로 멈춤 → SoC 리셋. 상한이 약 15초다
systemd `RuntimeWatchdogSec`	systemd 수준의 죽음
서비스 `WatchdogSec` + `sd_notify`	“돌고는 있는데 멈춘” 우리 프로그램
응용 (하위 작업 심장박동)	프로그램은 살아 있는데 한 루프만 멈춤

요령은 “모든 하위 작업이 싱싱할 때만 systemd 를 쓰다듬는다” 입니다. 온도 루프가 멈췄는데 심장박동만 계속 보내면 워치독이 아무 일도 하지 않습니다.

🤔 확인 문제

전원이 나갔을 때 시약 밸브가 닫혀 있게 하려면?

🤔 확인 문제

결함 검출 가운데 한 검사로 가장 많은 고장을 잡는 것은?

먼저, 소프트웨어가 할 수 없는 일을 인정한다

try/finally 는 안전장치가 아니다

워치독은 넷을 겹쳐 쌓는다

`try/finally` 는 안전장치가 아니다