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 integrados que requieren un rendimiento determinista en tiempo real y, en muchos casos, certificación de seguridad para industrias como la aeroespacial , la defensa , los dispositivos médicos, los equipos industriales, la robótica, la energía, el transporte, la infraestructura de red, la automoción y la electrónica de consumo. ^[1]

VxWorks es compatible con la arquitectura AMD / Intel , la arquitectura POWER, las arquitecturas ARM y RISC-V. ^[2] El RTOS se puede utilizar en diseños de multiprocesamiento asimétrico (AMP) multinúcleo, multiprocesamiento simétrico (SMP) y modos mixtos ^[3] y multi-OS (a través del hipervisor tipo 1) ^[4] en procesadores de 32 y 64 bits . ^[5]

VxWorks incluye el núcleo, 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 ha sido rediseñado para lograr modularidad y capacidad de actualización, de modo que el núcleo del sistema operativo esté separado del middleware, las aplicaciones y otros paquetes. ^[6] Se han mejorado la escalabilidad, la seguridad, la protección, la conectividad y los gráficos para abordar las necesidades de Internet de las cosas (IoT). ^{[7] [8] [9]}

VxWorks comenzó a fines de la década de 1980 como un conjunto de mejoras para un RTOS simple llamado VRTX ^[10] vendido por Ready Systems (convirtiéndose en un producto de Mentor Graphics en 1995). ^[11] 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, anticipándose a la terminación de su contrato de revendedor por parte de Ready Systems , Wind River procedió a desarrollar su propio núcleo para reemplazar a 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 del entorno de ejecución y las familias de llamadas del sistema del RTOS. Escrito por empleados de Wind River con un prólogo de Jerry Fiddler, presidente y cofundador de Wind River, el libro de texto es un excelente tutorial sobre el RTOS. (Sin embargo, no reemplaza la documentación de Wind River, como podría ser necesaria para los ingenieros en ejercicio).

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

• Década de 1980: VxWorks agrega soporte para procesadores de 32 bits.
• Década de 1990: VxWorks 5 se convierte en el primer ^{[ cita requerida ]} RTOS con una pila de red.
• 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 ^[5] y presenta VxWorks 7 para IoT en 2016. ^[15]
• Década de 2020: VxWorks continúa actualizándose y agregando soporte, incluida la capacidad de alimentar el módulo de aterrizaje Mars 2020. ^[16]

VxWorks es compatible con la arquitectura Intel, la arquitectura Power y las arquitecturas ARM. El RTOS se puede utilizar en diseños de multiprocesamiento asimétrico (AMP) multinúcleo , multiprocesamiento simétrico (SMP), modos mixtos ^[5] y multisistema operativo (a través de hipervisor 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; 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, biblioteca de soporte de procesador , biblioteca de controladores de dispositivos y paquetes de soporte de placa). ^[5] Las herramientas de desarrollo centrales 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 y herramientas de soporte de desarrollo para seguimiento de activos y soporte de host. ^[5]

La plataforma es un sistema abierto , modular y neutral respecto de los proveedores , que admite una variedad de software y hardware de terceros. El núcleo del sistema operativo está separado del middleware, las aplicaciones y otros paquetes, ^[8] lo que permite corregir errores y probar nuevas funciones con mayor facilidad. ^[15] La implementación de un sistema de compilación de código fuente en capas permite instalar varias versiones de cualquier pila al mismo tiempo, de modo que los desarrolladores puedan seleccionar qué versión de cualquier conjunto de funciones debe incluirse en las bibliotecas del núcleo de VxWorks.

Los complementos avanzados opcionales para VxWorks proporcionan capacidades adicionales, incluidas las siguientes:

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

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

• Núcleo multitarea con programación preventiva y por turnos 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
• Aplicaciones en modo usuario ("Procesos en tiempo real", o RTP) aisladas de otras aplicaciones en modo usuario, así como del núcleo, mediante mecanismos de protección de memoria
• Compatibilidad con multiprocesamiento SMP , AMP y modo mixto
• Marco de gestión de errores
• Bluetooth , USB , protocolos 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 con POSIX PSE52 en el entorno de ejecución en modo 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 de logotipo IPv6 Ready
• Protección de memoria que incluye procesos en tiempo real (RTP), detección y generación de informes de errores e IPC
• Mensajería multi-OS mediante TIPC y Wind River IPC multi-OS
• Depuración simbólica

En marzo de 2014, Wind River presentó VxWorks 7, enfatizando la escalabilidad, la seguridad, la protección, 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]} Se puede encontrar más información en el sitio web de Wind Rivers VxWorks.

• Arquitectura modular y componentizada 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 tener un tamaño de hasta 20 KB)
• Funciones de seguridad como módulos firmados digitalmente ( X.509 ), cifrado, administración de contraseñas, capacidad de agregar o 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, controlador de búfer de trama, interfaz EV Dev
• Interfaces de configuración actualizadas para proyectos VSB de VxWorks Source Build y proyectos de imagen de VxWorks
• 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, 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 clave seguro Diameter
• Nuevo entorno de desarrollo integrado Wind River Workbench 4 para VxWorks 7 con nuevas herramientas de análisis del sistema
• 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 ha sido portado a varias plataformas. Esto incluye la familia Intel x86 (incluido el SoC Intel Quark ), ^[21] 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 desarrollador 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 . ^[22]

Como es habitual en el desarrollo de sistemas integrados , con VxWorks se utiliza la compilación cruzada . El desarrollo se realiza en un sistema "host" en el que se puede utilizar un entorno de desarrollo integrado (IDE), que incluye el editor, la cadena de herramientas del compilador , el depurador y el emulador . A continuación, se compila el software para que se ejecute en el sistema "destino". Esto permite al desarrollador trabajar con potentes herramientas de desarrollo mientras se trabaja con hardware más limitado. VxWorks utiliza los siguientes entornos host y arquitecturas de hardware de destino: ^[23]

Arquitecturas de destino y familias de procesadores compatibles

VxWorks admite una variedad de arquitecturas de destino, incluidas ARM, Intel, arquitectura Power, arquitectura RISC-V y más. ^[2] Para conocer los últimos procesadores de arquitectura de destino y paquetes de compatibilidad de placas, consulte VxWorks Marketplace ^[24] o mediante una cita. ^[25]

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. ^[26] El IDE Tornado se utilizó para VxWorks 5.x ^[27] y fue reemplazado por el IDE Workbench basado en Eclipse para VxWorks 6.x. y posteriores. ^[23] Workbench también es el IDE para las líneas de productos Wind River Linux, ^[28] On-Chip Debugging, ^[29] y Wind River Diab Compiler. VxWorks 7 utiliza Wind River Workbench 4 ^[30] que se actualiza a la base Eclipse 4 y proporciona compatibilidad total con complementos de terceros y mejoras de usabilidad.

Wind River Simics ^{[31] [32]} 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 todo su estado, incluido el historial de ejecución. Simics permite una integración temprana y continua del sistema y una creación de prototipos más rápida al utilizar prototipos virtuales en lugar de prototipos físicos. ^[33]

VxWorks se utiliza en productos de una amplia gama de áreas de mercado: aeroespacial y defensa, automotriz, industrial (como robots), electrónica de consumo, área médica y redes. ^[6] Varios productos notables también utilizan VxWorks como sistema operativo integrado. ^[34]

Astronave

• El explorador Mars 2020 ^[35]
• El Orbitador de Reconocimiento de Marte ^[36]
• El Laboratorio Científico de Marte , también conocido como el rover Curiosity
• Exploradores de Marte de la NASA (Sojourner, Spirit, Opportunity) ^[36]
• El experimento científico del programa de espacio profundo (DSPSE), también conocido como Clementine (nave espacial) ^[37] Clementine se lanzó en 1994 con VxWorks 5.1 en una CPU basada en MIPS responsable del rastreador de estrellas 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 ]}
• La sonda Phoenix Mars ^[38]
• La sonda espacial Deep Impact ^[39]
• La misión Mars Pathfinder ^[40]
• La sonda espacial Juno de la NASA enviada a Júpiter ^[41]

Aeronave

• Proyecto Zero de AgustaWestland ^[42]
• Sistema aéreo de combate no tripulado X-47B de Northrop Grumman ^[43]
• Avión de transporte Airbus A400M ^[44]
• Sistema avanzado de información de visualización de radar (TARDIS) Tornado de BAE Systems utilizado en el avión Tornado GR4 para la Real Fuerza Aérea del Reino Unido ^[45]
• UAV Lockheed Martin RQ-170 Sentinel ^{[46] [ ¿fuente poco confiable? ]}
• Boeing 787 ^[47]

Telescopios espaciales

• Telescopio espacial de rayos gamma Fermi (FGST) ^[48]
• Telescopio espacial James Webb ^[49]

Otros

• Sistema Europeo de Superposición de Navegación Geoestacionaria (EGNOS) ^[50]
• TacNet Tracker, el dispositivo de comunicación portátil resistente del Laboratorio Nacional Sandia ^[51]
• Serie SCC500TM de núcleos de cámara infrarroja de BAE Systems ^[52]
• Sistema de gestión y control de visualización de última generación Barco CDMS-3000 ^[53]

• SoC de reconocimiento de imágenes de la serie TMPV75 de Toshiba para sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) ^[54]
• Sistema de telemetría para coches de carreras de Bosch Motor Sports ^[55]
• Sistema IVI Hyundai Mobis ^[56]
• Registrador de telemetría de Magneti Marelli y sistema de información y entretenimiento compatible con GENIVI ^[57]
• BMW iDrive 2.0 (2003-2008) ^[36]
• Sistemas de navegación para automóviles Siemens VDO ^[58]
• La mayoría de las unidades de control electrónico de los camiones Renault Trucks T , K y C.
• Sistemas de navegación europeos Volkswagen RNS 510

• Aeropuerto de Apple Extreme ^[36]
• Controladores AMX NetLinx (NI-xx00/x00) ^{[59] [60]}
• Impresoras Brother
• Robot de almacenamiento de datos Drobo ^[61]
• Robot Honda ASIMO ^[62]
• Enrutadores inalámbricos Linksys WRT54G (versiones 5.0 y posteriores) ^[36]
• Editor de vídeo digital MacroSystem Casablanca-2 (Avio, Kron, Prestige, Claro, Renommee, Solitaire)
• Decodificador digital interactivo DCT2500 de Motorola ^[63]
• Teléfonos móviles Technika MobbyTalk y MobbyTalk253 ^[64]
• Grabadora de vídeo digital para el hogar ReplayTV ^[65]

Robots industriales

• Robots industriales ABB ^[66]
• El proyecto robótico C5G de Comau ^[67]
• Robots industriales KUKA ^[68]
• Robots industriales Stäubli ^[69]
• Robots industriales de Yaskawa Electric Corporation ^[70]
• Robot industrial SMART5 de Comau Robotics ^[71]

Prueba y medición

• Osciloscopios Teledyne LeCroy WaveRunner LT, WaveRunner2LT y WavePro 900 ^[72]
• Algunos osciloscopios de las series TDS, DPO y MSO de Tektronix ^[73]
• Máquina de medición de coordenadas (CMM) GLOBAL Silver de Hexagon Metrology ^[74]

Transporte

• Sistema de protección automática de trenes (ATP) de FITSCO ^[75]
• Sistema de información de trenes Bombardier HMI410 ^[76]

Controladores

• Sistema controlador Bachmann M1 ^[77]
• Sistema PAC Invensys Foxboro ^[78]
• Controladores CompactRIO 901x, 902x y 907x de National Instruments ^[79]
• Controladores de sistemas de control distribuido de Emerson
• Dispositivos del sistema de control AMX
• El Sistema de Control Industrial y de Física Experimental (EPICS) ^[80]
• Sistemas de control de apriete industriales Bosch Rexroth ^[81]
• Controlador de ascensor MCE iBox ^[82]
• PLC de Rockwell Automation: ControlLogix, CompactLogix, diversas tarjetas de comunicación y servovariadores
• Controlador industrial Schneider Electric
• Tiempo de ejecución de automatización de B&R

Sistemas de almacenamiento

• Controladores RAID externos diseñados por LSI Corporation /Engenio antes de 2011, ahora diseñados por NetApp . Y utilizados en matrices de clase RDAC como las matrices NetApp E/EF Series y OEM
• Familia de matrices de almacenamiento de datos unificadas Fujitsu ETERNUS DX Sx

Imágenes

• Gama de fotocopiadoras Toshiba ^{basada en eBridge [83]}

Otros

• Consola GrandMA de tamaño completo y con luz de MA Lighting ^[84]

• Truebeam de Varian Medical Systems : un dispositivo de radioterapia para el tratamiento del cáncer ^[85]
• Generador quirúrgico de Olympus Corporation ^[86]
• Sistema de monitoreo del VIH/SIDA FACSCount de BD Biosciences ^[87]
• Controlador de procesos Fedegari Autoclavi SpA Thema4 ^[88]
• Sirona Dental Systems : sistemas CAD/CAM de rayos X extraorales CEREC ^[89]
• General Electric Healthcare: escáneres de tomografía computarizada y resonancia magnética
• Carl Zeiss Meditec : Analizador de campo Humphrey serie HFA-II
• Escáneres de resonancia magnética y equipos de radiología con arco en C de Philips ^[90]

• Dispositivos de seguridad de red Arkoon ^[91]
• AirWalk EdgePoint de Ubee Interactive ^[92]
• Placas de procesador ACTA de Kontron ^[93]
• QQSG de QQTechnologies ^[94]
• Una parte importante de los equipos de telecomunicaciones de Huawei utiliza VxWorks ^[95]
• Productos GPON/PON de BroadLight ^[96]
• InterSKY de Shiron Satellite Communications
• SkyGateway, SkyExtender y SkyControl de Sky Pilot ^[97]
• EtherRaptor-1010 de Raptor Network Technology ^[98]
• Enrutadores CPG-3000 y CPX-5000 de Siemens ^[99]
• Productos de ingeniería de microondas de la serie FlexiPacket de Nokia Solutions and Networks ^[100]
• Serie Acme Packet Net-Net de controladores de borde de sesión ^[101]
• Teléfonos de escritorio IP Alcatel-Lucent IP Touch 40x8
• Avaya ERS 8600 ^[102]
• Oficina Avaya IP400
• Plataforma Cisco CSS
• Plataforma Cisco ONS
• Capa fotónica común de Ciena
• Conmutadores Dell PowerConnect que funcionan con Broadcom , excepto el último PCT8100 que funciona en la plataforma Linux ^[103]
• Enrutadores Ericsson SmartEdge (SEOS 11 ejecuta NetBSD 3.0 y VxWorks para Broadcom BCM1480 versión 5.5.1 versión de kernel 2.6) ^[104]
• Procesador de servicio Hewlett Packard HP 9000 Superdome Guardian
• Cortafuegos industrial Hirschmann EAGLE20 ^[105]
• Módems de Internet satelital HughesNet /Direcway
• MiVoice Business de Mitel Networks (anteriormente Mitel Communications Director (MCD)), 3300 ICP Media Gateways y SX-200 y SX-200 ICP ^[106]
• Sistema de escritorio IP MCD5000 de Motorola Solutions
• Módem de cable Motorola SB5100
• Equipos de cabecera de cable de Motorola que incluyen líneas SEM, NC, OM y otras
• Nortel CS1000 PBX (anteriormente Nortel Meridian 1 (Opción 11C, Opción 61C, Opción 81C)
• Pasaporte Nortel ^[107]
• Conmutadores OnDemand de Radware ^[108]
• Centrales telefónicas de la serie DCS y OfficeServ de Samsung ^[109]
• Cortafuegos SonicWALL ^[110]
• Teléfono satelital Thuraya SO-2510 y módulo Thuraya ^[111]
• Equipos de comunicaciones 3G de Radvision ^[112]
• Sistemas telefónicos 3com NBX ^[113]
• Sistemas de acceso de Zhone Technologies
• Sistema Oracle EAGLE STP

En julio de 2019, un artículo publicado por Armis ^[114] expuso 11 vulnerabilidades críticas, incluidas la ejecución remota de código , la denegación de servicio , las fugas de información y las fallas lógicas que afectan a más de dos mil millones de dispositivos que utilizan el sistema operativo en tiempo real VxWorks. ^[115] La vulnerabilidad permite a los atacantes acceder a una red interna a través de un túnel y piratear impresoras, computadoras portátiles y cualquier otro dispositivo conectado. La vulnerabilidad también puede eludir los cortafuegos. ^[116]

El sistema lo utilizan muchos productos de misión crítica , muchos de los cuales no se pueden parchar fácilmente. ^[117]

• Sitio web oficial