VxWorks

VxWorks es un sistema operativo en tiempo real (o RTOS) desarrollado como software propietario por Wind River Systems , una subsidiaria de Aptiv. Lanzado por primera vez en 1987, VxWorks está diseñado para su uso en sistemas embebidos que requieren un rendimiento determinista en tiempo real y, en muchos casos, certificación de seguridad para industrias como la aeroespacial , la de defensa , la de dispositivos médicos, la de equipos industriales, la robótica, la energética, la de transporte, la de infraestructura de red, la automotriz y la de electrónica de consumo . ^{[ 1 ]}

VxWorks admite arquitecturas AMD / Intel , POWER, ARM y RISC-V. ^{[ 2 ]} El RTOS se puede usar en multiprocesamiento asimétrico multinúcleo (AMP), multiprocesamiento simétrico (SMP) y modos mixtos ^{[ 3 ]} y diseños multi-OS (a través de un hipervisor de tipo 1) ^{[ 4 ]} en procesadores de 32 y 64 bits . ^{[ 5 ]}

VxWorks incluye el kernel, middleware , paquetes de soporte de placa, la suite de desarrollo Wind River Workbench, software y hardware complementarios de terceros. En su última versión, VxWorks 7, el RTOS se ha rediseñado para lograr modularidad y capacidad de actualización, de modo que el kernel del sistema operativo está separado del middleware, las aplicaciones y otros paquetes. ^{[ 6 ]} Se han mejorado la escalabilidad, la seguridad, la conectividad y los gráficos para satisfacer las necesidades del Internet de las Cosas (IoT). ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

VxWorks comenzó a finales de la década de 1980 como un conjunto de mejoras a un RTOS simple llamado VRTX ^{[ 10 ]} vendido por Ready Systems (que se convirtió en un producto de Mentor Graphics en 1995). ^{[ 11 ]} Wind River adquirió los derechos para distribuir VRTX y lo mejoró significativamente agregando, entre otras cosas, un sistema de archivos y un entorno de desarrollo integrado . En 1987, anticipando la rescisión de su contrato de reventa por parte de Ready Systems , Wind River procedió a desarrollar su propio núcleo para reemplazar VRTX dentro de VxWorks. ^{[ 12 ]}

Publicado en 2003 con derechos de autor de Wind River, "Real-Time Concepts for Embedded Systems" ^{[ 13 ]} describe el entorno de desarrollo, la configuración de tiempo de ejecución y las familias de llamadas al sistema del RTOS. Escrito por empleados de Wind River con un prólogo de Jerry Fiddler, presidente y cofundador de Wind River, este libro de texto es un excelente tutorial sobre el RTOS. (Sin embargo, no reemplaza la documentación de Wind River que podrían necesitar los ingenieros en ejercicio).

Algunos hitos clave para VxWorks incluyen: ^{[ 14 ]}

• Década de 1980: VxWorks añade compatibilidad con procesadores de 32 bits.
• Década de 1990: VxWorks 5 se convierte en el primer sistema operativo en tiempo real con una pila de red.
• Década de 2000: VxWorks 6 admite SMP y añade plataformas derivadas específicas para cada sector.
• Década de 2010: VxWorks agrega soporte para procesamiento de 64 bits ^{[ 5 ]} e introduce VxWorks 7 para IoT en 2016. ^{[ 15 ]}
• Década de 2020: VxWorks continúa actualizándose y añadiendo soporte, incluyendo la capacidad de alimentar el módulo de aterrizaje de Mars 2020. ^{[ 16 ]}

VxWorks admite arquitecturas Intel, Power y ARM. El RTOS se puede utilizar en diseños de multiprocesamiento asimétrico multinúcleo (AMP), multiprocesamiento simétrico (SMP), modos mixtos ^{[ 5 ]} y multi-SO (a través de un hipervisor de tipo 1) ^{[ 4 ]} en procesadores de 32 y 64 bits.

VxWorks consta de un conjunto de componentes de tiempo de ejecución y herramientas de desarrollo. Los componentes de tiempo de ejecución son un sistema operativo (UP y SMP; de 32 y 64 bits), software para soporte de aplicaciones (sistema de archivos, pila de red principal, pila USB y comunicaciones entre procesos) y soporte de hardware (adaptador de arquitectura, biblioteca de soporte de procesador , biblioteca de controladores de dispositivos y paquetes de soporte de placa). ^{[ 5 ]} Las herramientas de desarrollo principales de VxWorks son compiladores como Diab, GNU e Intel C++ Compiler (ICC) y sus herramientas de compilación y configuración. El sistema también incluye herramientas de productividad como su suite de desarrollo Workbench y herramientas Intel, así como herramientas de soporte de desarrollo para el seguimiento de activos y el soporte del host. ^{[ 5 ]}

La plataforma es un sistema abierto , modular e independiente del proveedor que admite una amplia gama de software y hardware de terceros. El núcleo del sistema operativo está separado del middleware, las aplicaciones y otros paquetes, ^{[ 8 ]} lo que facilita la corrección de errores y la prueba de nuevas funcionalidades. ^{[ 15 ]} Una implementación de un sistema de compilación de código fuente por capas permite instalar varias versiones de cualquier pila al mismo tiempo, de modo que los desarrolladores pueden seleccionar qué versión de cualquier conjunto de funcionalidades debe incluirse en las bibliotecas del núcleo de VxWorks.

Los complementos avanzados opcionales para VxWorks proporcionan capacidades adicionales, entre las que se incluyen las siguientes:

• Funciones de seguridad avanzadas para proteger los dispositivos y los datos que residen en el Internet de las Cosas (IoT) y que se transmiten a través de él.
• Particionamiento de seguridad avanzado para permitir una consolidación de aplicaciones fiable.
• El análisis visual avanzado en tiempo real permite respuestas autónomas en dispositivos basados ​​en VxWorks en tiempo real y sin latencia.
• Motor de ejecución Java integrado optimizado que permite la implementación de aplicaciones Java.
• Capacidad de virtualización con un hipervisor integrado de tipo 1 en tiempo real.

Las características principales del sistema operativo incluyen: ^{[ 3 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

• Núcleo multitarea con planificación preventiva y de turno rotatorio y respuesta rápida a interrupciones .
• Sistema operativo nativo de 64 bits (solo se admite una arquitectura de 64 bits: x86-64 ). Modelo de datos: LP64
• Las aplicaciones en modo usuario ("Procesos en tiempo real" o RTP) están aisladas de otras aplicaciones en modo usuario, así como del núcleo, mediante mecanismos de protección de memoria.
• Compatibilidad con SMP , AMP y multiprocesamiento en modo mixto.
• Marco de manejo de errores
• Protocolos Bluetooth , USB , CAN, Firewire IEEE 1394, BLE, L2CAP, pila Continua, perfil de dispositivo de salud
• Semáforos binarios, de conteo y de exclusión mutua con herencia de prioridad
• Colas de mensajes locales y distribuidas
• Conformidad certificada POSIX PSE52 en un entorno de ejecución en modo de usuario.
• Pila de red IPv6 de modo dual con certificación IPv6 Ready Logo.
• Protección de memoria que incluye procesos en tiempo real (RTP), detección e informe de errores e IPC.
• Mensajería multi-sistema operativo mediante TIPC e IPC multi-sistema operativo de Wind River
• Depuración simbólica

En marzo de 2014, Wind River presentó VxWorks 7, haciendo hincapié en la escalabilidad, la seguridad, la conectividad, los gráficos y la virtualización. ^{[ 9 ] [ 15 ] [ 20 ]} A continuación se enumeran algunas de las actualizaciones de la versión 7. ^{[ 1 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 9 ]} Puede encontrar más información en el sitio web de Wind River VxWorks .

• Arquitectura modular y basada en componentes que utiliza un sistema de compilación por capas con la capacidad de actualizar cada capa de código de forma independiente.
• Microkernel VxWorks (un sistema operativo en tiempo real completo que puede ocupar tan solo 20 KB)
• Funciones de seguridad como módulos firmados digitalmente ( X.509 ), cifrado, gestión de contraseñas y capacidad para agregar/eliminar usuarios en tiempo de ejecución.
• El algoritmo de hash SHA-256 se utiliza como algoritmo de hash de contraseña predeterminado.
• Interfaz hombre-máquina con gráficos vectoriales e interfaz de usuario (UI) de Tilcon.
• Interfaz gráfica de usuario (GUI): pila OpenVG , OpenGL , interfaz de usuario Tilcon, controlador de búfer de fotogramas, interfaz de desarrollo EV
• Interfaces de configuración actualizadas para proyectos VxWorks Source Build VSB y proyectos VxWorks Image.
• Control de autenticación único utilizado para los demonios Telnet , SSH , FTP y rlogin.
• Conectividad con pilas de protocolos Bluetooth y SocketCAN.
• Inclusión del sistema de archivos MIPC (MFS) y del dispositivo de red MIPC (MND).
• Funciones de red con soporte de 64 bits, incluyendo Wind River MACsec, la 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 seguro de claves Diameter, y soporte para cliente y servidor Server Message Block (SMB). ^{[ 21 ]}
• Nuevo entorno de desarrollo integrado Wind River Workbench 4 para VxWorks 7 con nuevas herramientas de análisis de sistemas.
• Compilador Wind River Diab 5.9.4; Compilador Wind River GNU 4.8; Compilador Intel C++ 14 y Primitivas de rendimiento integradas (IPP) 8 de Intel

VxWorks se ha adaptado a varias plataformas. Esto incluye la familia Intel x86 (incluido el SoC Intel Quark ), ^{[ 22 ]} MIPS , PowerPC (y BAE RAD), Freescale ColdFire , Intel i960 , SPARC , Fujitsu FR-V , SH-4 y la familia estrechamente relacionada de CPU ARM , StrongARM y xScale . VxWorks proporciona una interfaz de paquete de soporte de placa (BSP) estándar entre todo su hardware compatible y el sistema operativo. El kit de desarrollo BSP de Wind River proporciona una interfaz de programación de aplicaciones (API) común y un entorno estable para el desarrollo de sistemas operativos en tiempo real. VxWorks es compatible con bibliotecas SSL/TLS populares como wolfSSL . ^{[ 23 ]}

Como es habitual en el desarrollo de sistemas embebidos , se utiliza la compilación cruzada con VxWorks. El desarrollo se realiza en un sistema "anfitrión" donde se puede usar un entorno de desarrollo integrado (IDE), que incluye el editor, la cadena de herramientas del compilador , el depurador y el emulador . El software se compila para ejecutarse en el sistema "destino". Esto permite al desarrollador trabajar con potentes herramientas de desarrollo al tiempo que se dirige a un hardware más limitado. VxWorks utiliza los siguientes entornos anfitriones y arquitecturas de hardware de destino: ^{[ 24 ]}

Arquitecturas de destino y familias de procesadores compatibles

VxWorks admite una variedad de arquitecturas de destino, incluyendo ARM, Intel, arquitectura Power, arquitectura RISC-V y más. ^{[ 2 ]} Para conocer los procesadores de arquitectura de destino más recientes y los paquetes de soporte de placa, consulte VxWorks Marketplace ^{[ 25 ]} o mediante citación. ^{[ 26 ]}

El IDE Workbench basado en Eclipse que viene con VxWorks se usa para configurar, analizar, optimizar y depurar un sistema basado en VxWorks en desarrollo. ^{[ 27 ]} El IDE Tornado se usó para VxWorks 5.x ^{[ 28 ]} y fue reemplazado por el IDE Workbench basado en Eclipse para VxWorks 6.x y posteriores. ^{[ 24 ]} Workbench también es el IDE para las líneas de productos Wind River Linux, ^{[ 29 ]} On-Chip Debugging, ^{[ 30 ]} y Wind River Diab Compiler. VxWorks 7 usa Wind River Workbench 4 ^{[ 31 ]} que se actualiza a la base Eclipse 4, brinda soporte completo para complementos de terceros y mejoras de usabilidad.

Wind River Simics ^{[ 32 ] [ 33 ]} es una herramienta de simulación independiente compatible con VxWorks. Simula el sistema objetivo completo (hardware y software) para crear una plataforma compartida para el desarrollo de software. Varios desarrolladores pueden compartir un sistema virtual completo y todo su estado, incluido el historial de ejecución. Simics permite una integración temprana y continua del sistema y una creación de prototipos más rápida mediante el uso de prototipos virtuales en lugar de prototipos físicos. ^{[ 34 ]}

VxWorks se utiliza en productos de una amplia gama de sectores: aeroespacial y defensa, automoción, industria (como robótica), electrónica de consumo, sector médico y redes. ^{[ 6 ]} Varios productos destacados también utilizan VxWorks como sistema operativo integrado. ^{[ 35 ]}

En julio de 2019, un documento publicado por Armis ^{[ 115 ]} reveló 11 vulnerabilidades críticas, incluyendo ejecución remota de código , denegación de servicio , fugas de información y fallos lógicos que afectaban a más de dos mil millones de dispositivos que utilizaban el RTOS VxWorks. ^{[ 116 ]} La vulnerabilidad permite a los atacantes acceder a una red interna mediante un túnel y piratear impresoras, portátiles y cualquier otro dispositivo conectado. La vulnerabilidad también puede eludir los cortafuegos. ^{[ 117 ]}

El sistema es utilizado por bastantes productos de misión crítica , muchos de los cuales no podrían parchearse fácilmente. ^{[ 118 ]}

• Lista de software de robótica

• Sitio web oficial