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VxWorks
VxWorks icon.svg
Pantalla de inicio de VxWorks 7.png
Pantalla de inicio de VxWorks 7
DesarrolladorWind River (una subsidiaria de propiedad total de TPG Capital )
Familia OSSistemas operativos en tiempo real
Estado de trabajoActual
Versión inicial1987 ; Hace 34 años ( 1987 )
Último lanzamientoVxWorks 7 SR0660 / 2 de diciembre de 2020 ; hace 5 meses ( 2020-12-02 )
Objetivo de marketingSistemas embebidos
Plataformasx86 , x86-64 , MIPS , PowerPC , SH-4 , ARM
Tipo de granoMonolítico
LicenciaPropiedad
Página web oficialWindriver.com/products/vxworks

VxWorks es un sistema operativo en tiempo real (RTOS) desarrollado como software patentado por Wind River Systems , una subsidiaria de propiedad total de TPG Capital, EE. UU. Lanzado por primera vez en 1987, VxWorks está diseñado para su uso en sistemas integrados que requieren un rendimiento determinista en tiempo real y, en muchos casos, certificación de seguridad y protección, para industrias como la aeroespacial y de defensa, dispositivos médicos, equipos industriales, robótica, energía, etc. transporte, infraestructura de red, automoción y electrónica de consumo. [1]

VxWorks admite la arquitectura AMD / Intel, la arquitectura POWER, las arquitecturas ARM [2] y RISC-V. [3] El RTOS se puede utilizar en múltiples núcleos multiprocesamiento asimétrico (AMP), multiprocesamiento simétrico (SMP), y los modos mixtos [4] y multi-OS (a través de Tipo 1 hipervisor) [5] diseños de 32 y 64 bits procesadores . [6]

VxWorks viene con kernel, middleware, paquetes de soporte de placa, paquete de desarrollo Wind River Workbench y tecnologías complementarias de software y hardware de terceros. En su última versión, VxWorks 7, el RTOS ha sido rediseñado para que sea modular y se pueda actualizar, por lo que el kernel del sistema operativo está separado del middleware, las aplicaciones y otros paquetes. [7] Se han mejorado la escalabilidad, la seguridad, la conectividad y los gráficos para abordar las necesidades de Internet de las cosas (IoT). [8] [9] [10]

Historia [ editar ]

VxWorks comenzó a fines de la década de 1980 como un conjunto de mejoras a un RTOS simple llamado VRTX [11] vendido por Ready Systems (que se convirtió en un producto de Mentor Graphics en 1995). [12] Wind River adquirió los derechos para distribuir VRTX y lo mejoró significativamente al agregar, entre otras cosas, un sistema de archivos y un entorno de desarrollo integrado . En 1987, anticipando la terminación de su contrato de revendedor por Ready Systems , Wind River desarrolló su propio núcleo para reemplazar VRTX dentro de VxWorks. [13]

Los hitos clave de VxWorks son: [14] [ verificación fallida ]

  • Década de 1980: VxWorks agrega soporte para procesadores de 32 bits.
  • Década de 1990: VxWorks 5 se convierte en el primer RTOS [ cita requerida ] con una pila de redes.
  • Década de 2000: VxWorks 6 admite SMP y agrega plataformas derivadas específicas de la industria.
  • Década de 2010: VxWorks agrega soporte para procesamiento de 64 bits [6] e introduce VxWorks 7 para IoT en 2016. [15]
  • Década de 2020: VxWorks continúa actualizando y agregando soporte, incluida la alimentación del módulo de aterrizaje Mars_2020 [2]

Descripción general de la plataforma [ editar ]

VxWorks admite la arquitectura Intel, la arquitectura Power y las arquitecturas ARM. [2] El RTOS se puede utilizar en multiprocesamiento asimétrico de múltiples núcleos (AMP), multiprocesamiento simétrico (SMP) y modos mixtos [6] y múltiples sistemas operativos (a través del hipervisor de tipo 1) [5] en diseños de 32 y 64 procesadores de bits.

VxWorks consta de un conjunto de componentes en tiempo de ejecución y herramientas de desarrollo. Los componentes de tiempo de ejecución son un sistema operativo (UP y SMP; 32 y 64 bits), software para soporte de aplicaciones (sistema de archivos, pila de red central, pila USB y comunicaciones entre procesos) y soporte de hardware (adaptador de arquitectura, soporte de procesador biblioteca, biblioteca de controladores de dispositivo y paquetes de soporte de placa). [6] Las herramientas de desarrollo centrales de VxWorks son compiladores como Diab, GNU e Intel C ++ Compiler (ICC)) y sus herramientas de construcción y configuración. El sistema también incluye herramientas de productividad como su suite de desarrollo Workbench y herramientas Intel y herramientas de soporte de desarrollo para seguimiento de activos y soporte de host. [6]

La plataforma es un sistema abierto modular, independiente del proveedor, que admite una variedad de software y hardware de terceros. El kernel del sistema operativo es independiente del middleware, las aplicaciones y otros paquetes, [9] lo que facilita la corrección de errores y la prueba de nuevas funciones. [15] Una implementación de un sistema de compilación de fuentes en capas permite que se instalen múltiples versiones de cualquier pila al mismo tiempo para que los desarrolladores puedan seleccionar qué versión de cualquier conjunto de características debe ir a las bibliotecas del kernel de VxWorks.

La tecnología avanzada opcional para VxWorks proporciona capacidades adicionales relacionadas con la tecnología, tales como:

  • Funciones de seguridad avanzadas para proteger los dispositivos y los datos que residen y viajan a través del Internet de las cosas (IoT)
  • Partición de seguridad avanzada para permitir una consolidación de aplicaciones confiable
  • Análisis de borde visual avanzado en tiempo real que permite respuestas autónomas en dispositivos basados ​​en VxWorks en tiempo real sin latencia
  • Motor de tiempo de ejecución Java integrado optimizado que permite la implementación de aplicaciones Java
  • Capacidad de virtualización con un hipervisor tipo 1 integrado en tiempo real

Funciones [ editar ]

Una lista de algunas de las características del sistema operativo son: [4] [16] [17] [18]

  • Multitarea del núcleo con derecho preferente y el round-robin programación y rápido de interrupción respuesta
  • Sistema operativo nativo de 64 bits (solo se admite una arquitectura de 64 bits: x86-64 ). Modelo de datos: LP64 .
  • Aplicaciones en modo de usuario ("Procesos en tiempo real" o RTP) aisladas de otras aplicaciones en modo de usuario, así como del kernel mediante mecanismos de protección de memoria .
  • Compatibilidad con multiprocesamiento SMP , AMP y modo mixto
  • Marco de manejo de errores
  • Bluetooth , USB , protocolos CAN, Firewire IEEE 1394, BLE, L2CAP, pila Continua, perfil de dispositivo de salud
  • Binarios, conteo y de exclusión mutua semáforos con la herencia de prioridad
  • Colas de mensajes locales y distribuidos
  • Conformidad certificada POSIX PSE52 en el entorno de ejecución de modo de usuario [ cita requerida ]
  • Sistemas de archivos : sistema de archivos de alta confiabilidad (HRFS), sistema de archivos basado en FAT (DOSFS), sistema de archivos de red (NFS) y TFFS
  • Pila de red IPv6 de modo dual con certificación IPv6 Ready Logo
  • Protección de la memoria que incluye procesos en tiempo real (RTP), detección e informes de errores e IPC
  • Mensajería de varios sistemas operativos mediante TIPC e IPC de varios sistemas operativos de Wind River
  • Depuración simbólica

En marzo de 2014, Wind River presentó VxWorks 7, que enfatiza la escalabilidad, seguridad, protección, conectividad, gráficos y virtualización. [10] [15] [19] A continuación se enumeran algunas de las actualizaciones de la versión 7. [1] [6] [7] [10] Puede encontrar más información en el sitio web de Wind Rivers VxWorks .

  • Arquitectura modular y en componentes que utiliza un sistema de construcción en capas con la capacidad de actualizar cada capa de código de forma independiente
  • Microkernel VxWorks (un RTOS completo que puede ser tan pequeño como 20 KB)
  • Funciones de seguridad como módulos firmados digitalmente (X.509), cifrado, administración de contraseñas, capacidad para agregar / eliminar usuarios en tiempo de ejecución
  • Algoritmo hash SHA-256 como algoritmo hash de contraseña predeterminado
  • Interfaz hombre-máquina con gráficos vectoriales e interfaz de usuario (UI) de Tilcon
  • Interfaz gráfica de usuario (GUI): pila OpenVG, Open GL, Tilcon UI, Frame Buffer Driver, EV Dev Interface
  • Interfaces de configuración actualizadas para proyectos VxWorks Source Build VSB y VxWorks Image Projects
  • Control de autenticación único utilizado para demonios Telnet, SSH, FTP y rlogin
  • Conectividad con pilas de protocolos Bluetooth y SocketCAN
  • Inclusión del sistema de archivos MIPC (MFS) y el dispositivo de red MIPC (MND)
  • Funciones de red con soporte de 64 bits que incluyen Wind River MACsec, implementación de Wind River de IEEE 802.1A, protocolo punto a punto (PPP) sobre L2TP, PPP sobre red de área local virtual (VLAN) y almacenamiento de claves seguras de diámetro
  • Nuevo entorno de desarrollo integrado Wind River Workbench 4 para VxWorks 7 con nuevas herramientas de análisis del sistema
  • Compilador de Wind River Diab 5.9.4; Compilador GNU 4.8 de Wind River; Compilador Intel C ++ 14 e Intel Integrated Performance Primitives (IPP) 8

Soporte de hardware [ editar ]

VxWorks se ha adaptado a varias plataformas y ahora se ejecuta en prácticamente cualquier CPU moderna que se utilice en el mercado integrado. Esto incluye la familia Intel x86 (incluido el Intel Quark SoC), [20] MIPS , PowerPC (y BAE RAD), Freescale ColdFire , Intel i960 , SPARC , Fujitsu FR-V , SH-4 y la familia estrechamente relacionada de ARM , CPU StrongARM y xScale . [2] VxWorks proporciona un paquete de soporte de placa estándar(BSP) entre todo su hardware compatible y el sistema operativo. El kit de desarrollador BSP de Wind River proporciona una interfaz de programación de aplicaciones (API) común y un entorno estable para el desarrollo del sistema operativo en tiempo real. VxWorks es compatible con bibliotecas SSL / TLS populares como wolfSSL . [21]

Entorno de desarrollo [ editar ]

Como es común en el desarrollo de sistemas embebidos , la compilación cruzada se usa con VxWorks. El desarrollo se realiza en un sistema "host" donde se puede utilizar un entorno de desarrollo integrado (IDE), que incluye el editor, la cadena de herramientas del compilador, el depurador y el emulador . Luego, el software se compila para ejecutarse en el sistema "objetivo". Esto permite al desarrollador trabajar con potentes herramientas de desarrollo mientras se enfoca en hardware más limitado. VxWorks utiliza los siguientes entornos de host y arquitecturas de hardware de destino: [2] [22]

Arquitecturas de destino y familias de procesadores compatibles

VxWorks admite las siguientes arquitecturas de destino:

  • BRAZO
  • Arquitectura Intel
  • Arquitectura de energía
  • Arquitectura RISC-V [3]

Para conocer la arquitectura de destino, los procesadores y los paquetes de soporte de placa más recientes, consulte VxWorks Marketplace: https://marketplace.windriver.com/index.php?bsp&on=locate&type=platform

El IDE Workbench basado en Eclipse que viene con VxWorks se utiliza para configurar, analizar, optimizar y depurar un sistema basado en VxWorks en desarrollo. [23] El IDE de Tornado se usó para VxWorks 5.x [24] y fue reemplazado por el IDE de Workbench basado en Eclipse para VxWorks 6.x. y después. [22] Workbench es también el IDE para las líneas de productos Wind River Linux, [25] On-Chip Debugging [26] y Wind River Diab Compiler. VxWorks 7 utiliza Wind River Workbench 4 [27], que las actualizaciones de la base de Eclipse 4 brindan soporte completo de complementos de terceros y mejoras de usabilidad.

Wind River Simics [28] [29] es una herramienta de simulación independiente compatible con VxWorks. Simula el sistema de destino completo (hardware y software) para crear una plataforma compartida para el desarrollo de software. Varios desarrolladores pueden compartir un sistema virtual completo y su estado completo, incluido el historial de ejecución. Simics permite una integración de sistemas temprana y continua y una creación de prototipos más rápida mediante la utilización de prototipos virtuales en lugar de prototipos físicos. [30]

Usos notables [ editar ]

El rover Curiosity del Laboratorio de Ciencias de Marte utiliza VxWorks.
El robot ASIMO utiliza VxWorks.
AgustaWestland Project Zero utiliza VxWorks.
El Mars Reconnaissance Orbiter utiliza VxWorks.
La nave espacial Clementine usó VxWorks.

VxWorks es utilizado por productos en una amplia gama de áreas de mercado: aeroespacial y de defensa, automotriz, industrial como robots, electrónica de consumo, área médica y redes. [7] Varios productos notables también utilizan VxWorks como sistema operativo integrado. [31]

Aeroespacial y defensa [ editar ]

Astronave
  • El rover Mars 2020 lanzado en 2020 [32]
  • El orbitador de reconocimiento de Marte [33]
  • El Laboratorio Científico de Marte , también conocido como rover Curiosity [34]
  • Exploradores de Marte de la NASA (Sojourner, Spirit, Opportunity) [33]
  • El Experimento Científico del Programa de Espacio Profundo (DSPSE) también conocido como Clementine (nave espacial) [35] Clementine se lanzó en 1994 ejecutando VxWorks 5.1 en una CPU basada en MIPS responsable del Star Tracker y los algoritmos de procesamiento de imágenes. El uso de un RTOS comercial a bordo de una nave espacial se consideró experimental en ese momento [ cita requerida ]
  • Módulo de aterrizaje Phoenix Mars [36]
  • La sonda espacial Deep Impact [37]
  • La misión Mars Pathfinder [38]
  • El dragón SpaceX [39]
  • Sonda espacial Juno de la NASA enviada a Júpiter [40]

Aeronave

  • Proyecto Cero AgustaWestland [41]
  • Sistema aéreo de combate no tripulado Northrop Grumman X-47B [42]
  • Avión de transporte Airbus A400M [43]
  • BAE Systems Tornado Advanced Radar Display Information System (TARDIS) utilizado en la aeronave Tornado GR4 para la Royal Air Force del Reino Unido [44]
  • UAV Lockheed Martin RQ-170 Sentinel [45]
  • Boeing 787 [46]
Telescopios espaciales
  • Telescopio espacial de rayos gamma Fermi (FGST) [47]
  • Telescopio espacial James Webb (en desarrollo) [48]
Otros
  • Sistema europeo de navegación geoestacionaria superpuesta (EGNOS) [49]
  • TacNet Tracker, el robusto dispositivo de comunicación de mano del Laboratorio Nacional Sandia [50]
  • Serie BAE Systems SCC500TM de núcleos de cámara infrarroja [51]
  • Sistema de gestión y visualización de control Barco CDMS-3000 de próxima generación [52]

Automotriz [ editar ]

  • SoC de reconocimiento de imágenes de la serie Toshiba TMPV75 para sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) [53]
  • Sistema de telemetría de coches de carreras de Bosch Motor Sports [54]
  • Sistema Hyundai Mobis IVI [55]
  • Registrador de telemetría de Magneti Marelli y sistema de infoentretenimiento compatible con GENIVI® [56]
  • Sistema BMW iDrive después de 2008 [33]
  • Sistemas de navegación para automóviles Siemens VDO [57]
  • La mayoría de las unidades de control electrónico de los camiones Renault Trucks T , K y C.
  • Sistemas de navegación europeos Volkswagen RNS 510 .

Electrónica de consumo [ editar ]

  • Apple Airport Extreme [33]
  • Controladores AMX NetLinx (NI-xx00 / x00) [58] [59]
  • Impresoras Brother
  • Robot de almacenamiento de datos Drobo [60]
  • Robot Honda ASIMO [61]
  • Enrutadores inalámbricos Linksys WRT54G (versiones 5.0 y posteriores) [33]
  • Editor de video digital MacroSystem Casablanca-2 (Avio, Kron, Prestige, Claro, Renommee, Solitaire)
  • Decodificador digital interactivo DCT2500 de Motorola [62]
  • Teléfonos móviles Technika MobbyTalk y MobbyTalk253 [63]
  • Grabador de vídeo digital doméstico ReplayTV [64]

Industrial [ editar ]

Robots industriales
  • Robots industriales ABB [65]
  • El proyecto robótico C5G de Comau [66]
  • Robots industriales KUKA [67]
  • Robots industriales Stäubli [68]
  • Robots industriales de Yaskawa Electric Corporation [69]
  • Robot industrial Comau Robotics SMART5 [70]
Prueba y Medida
  • Serie de osciloscopios Teledyne LeCroy WaveRunner LT, WaveRunner2LT y WavePro 900 [71]
  • Máquina de medición por coordenadas (CMM) de Hexagon Metrology GLOBAL Silver [72]
Transporte
  • Sistema de protección automática de trenes (ATP) de FITSCO [73]
  • Sistema de información de trenes Bombardier HMI410 [74]
Controladores
  • Sistema de control Bachmann M1 [75]
  • Sistema PAC de Invensys Foxboro [76]
  • Controladores CompactRIO 901x, 902x 907x de National Instruments [77]
  • El sistema de control industrial y de física experimental (EPICS) [78]
  • Sistemas de control de apriete industriales Bosch Rexroth [79]
  • Controlador de ascensor MCE iBox [80]
  • Controlador industrial Schneider Electric
Sistemas de almacenamiento
  • Controladores RAID externos diseñados por LSI Corporation / Engenio antes de 2011, ahora diseñados por NetApp . Y se utiliza en arreglos de clase RDAC como arreglos OEM y de la serie E / EF de NetApp
  • Familia Fujitsu ETERNUS DX S3 de arreglos de almacenamiento de datos unificados
Imagen
  • Gama de fotocopiadoras Toshiba eBridge [81]
Otros
  • Consola luminosa y de tamaño completo GrandMA de MA Lighting [82]

Médico [ editar ]

  • Varian Medical Systems Truebeam : un dispositivo de radioterapia para el tratamiento del cáncer [83]
  • Generador quirúrgico de Olympus Corporation [84]
  • Sistema de control del VIH / SIDA BD Biosciences FACSCount [85]
  • Controlador de procesos Fedegari Autoclavi SpA Thema4 [86]
  • Sirona Dental Systems : sistemas CAD / CAM de rayos X extraorales CEREC [87]
  • General Electric Healthcare: escáneres CT y MRI.
  • Carl Zeiss Meditec : Analizador de campo Humphrey Serie HFA-II
  • Equipo de radiología de brazo en C de Philips

Infraestructura de redes y comunicaciones [ editar ]

  • Dispositivos de seguridad de red de Arkoon [88]
  • AirWalk EdgePoint de Ubee Interactive [89]
  • Placas de procesador ACTA de Kontron [90]
  • QQSG de QQTechnologies [91]
  • Una parte importante del equipo de telecomunicaciones de Huawei utiliza VxWorks [92]
  • Productos GPON / PON de BroadLight [93]
  • InterSKY de Shiron Satellite Communications
  • SkyGateway, SkyExtender y SkyControl de Sky Pilot [94]
  • EtherRaptor-1010 de Raptor Network Technology [95]
  • Enrutadores CPG-3000 y CPX-5000 de Siemens [96]
  • Soluciones y redes Nokia Producto de ingeniería de microondas de la serie FlexiPacket [97]
  • Controladores de borde de sesión de la serie Acme Packet Net-Net [98]
  • Teléfonos IP de escritorio Alcatel-Lucent IP Touch 40x8
  • Avaya ERS 8600 [99]
  • Oficina de Avaya IP400
  • Plataforma Cisco CSS
  • Plataforma Cisco ONS
  • Capa fotónica común de Ciena
  • Conmutadores Dell PowerConnect "impulsados ​​por" Broadcom , excepto el último PCT8100 que se ejecuta en la plataforma Linux [100]
  • Enrutadores Ericsson SmartEdge (SEOS 11 ejecuta NetBSD 3.0 y VxWorks para Broadcom BCM1480 versión 5.5.1 kernel versión 2.6) [101]
  • Procesador de servicio Hewlett Packard HP 9000 Superdome Guardian
  • Cortafuegos industrial Hirschmann EAGLE20 [102]
  • Módems de Internet satelital HughesNet / Direcway
  • MiVoice Business de Mitel Networks (anteriormente Director de Comunicaciones de Mitel (MCD)), 3300 ICP Media Gateways y SX-200 y SX-200 ICP. [103]
  • Sistema de escritorio IP Motorola Solutions MCD5000
  • Cable módem Motorola SB5100
  • Equipo de cabecera de cable de Motorola que incluye SEM, NC, OM y otras líneas
  • Nortel CS1000 PBX (anteriormente Nortel Meridian 1 (Opción 11C, Opción 61C, Opción 81C)
  • Pasaporte Nortel [104]
  • Switches Radware OnDemand [105]
  • PBX de las series Samsung DCS y OfficeServ [106]
  • Cortafuegos SonicWALL [107]
  • Thuraya SO-2510 teléfono satelital y ThurayaModule [108]
  • Equipo de comunicaciones de Radvision 3G [109]
  • Sistemas telefónicos 3com NBX [110]
  • Sistemas de acceso de Zhone Technologies
  • Sistema Oracle EAGLE STP

Vulnerabilidad de TCP y parches CVE [ editar ]

En julio de 2019, un artículo publicado por Armis [111] expuso 11 vulnerabilidades críticas, incluida la ejecución remota de código , denegación de servicio , fugas de información y fallas lógicas que afectan a más de dos mil millones de dispositivos que utilizan VxWorks RTOS. [112] Los hallazgos son significativos ya que este sistema lo utilizan bastantes productos de misión crítica. Este vídeo de YouTube de Armis [113] muestra cómo una lata atacante túnel en una interna de red utilizando la vulnerabilidad y cortar en impresoras, ordenadores portátiles, y otros dispositivos conectados. La vulnerabilidad también puede eludir los firewalls. [114]

La información y los parches para todas las versiones de VxWorks afectadas por la vulnerabilidad Urgent / 11 se pueden obtener de Wind River. [115]

Retención de datos obsoletos [ editar ]

El sistema operativo Wind River VxWorks se utiliza en los aviones Boeing 787-8, 787-9 y 787-10. A partir del 2 de abril de 2020, la Administración Federal de Aviación de EE. UU. Requiere que el sistema operativo se apague y encienda, o se apague y encienda, cada cincuenta y un (51) días. [116] La razón por la que se requiere el reinicio periódico del sistema de núcleo común (CCS) es que su falla cuando se alimenta continuamente podría provocar la pérdida de la validación de la antigüedad del mensaje de la red de datos común (CDN), que filtra los datos obsoletos de las pantallas clave de control de vuelo. De la Directiva aérea de la FAA: "La pérdida potencial de la función de monitoreo de datos obsoletos del CCS cuando se enciende continuamente durante 51 días, si no se aborda, podría resultar en el enrutamiento de datos críticos de vuelo erróneos y mostrados como datos válidos, lo que podría reducir la capacidad de la tripulación de vuelo para mantener el vuelo y el aterrizaje seguros del avión ".

Referencias [ editar ]

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