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 rendimiento determinista en tiempo real y, en muchos casos, certificación de seguridad y protección para industrias como la aeroespacial, defensa, dispositivos médicos, equipos industriales, robótica, energía, transporte, infraestructura de red, automoción y electrónica de consumo.

VxWorks es compatible con la arquitectura AMD/Intel, la arquitectura POWER, las arquitecturas ARM y RISC-V. El RTOS se puede usar en multiprocesamiento asimétrico multinúcleo (AMP), multiprocesamiento simétrico (SMP) y modos mixtos y diseños de múltiples sistemas operativos (a través del hipervisor Tipo 1) en procesadores de 32 y 64 bits.

VxWorks viene con el kernel, el middleware, los paquetes de soporte de placa, el paquete de desarrollo Wind River Workbench y tecnologías complementarias de software y hardware de terceros. En su última versión, VxWorks 7, el RTOS se ha rediseñado para modularidad y capacidad de actualización, de modo que el kernel del sistema operativo esté separado del middleware, las aplicaciones y otros paquetes. Se han mejorado la escalabilidad, la seguridad, la conectividad y los gráficos para abordar las necesidades de Internet de las cosas (IoT).

Historia

VxWorks comenzó a fines de la década de 1980 como un conjunto de mejoras para un RTOS simple llamado VRTX vendido por Ready Systems (que se convirtió en un producto de Mentor Graphics en 1995). 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 rescisión de su contrato de reventa por parte de Ready Systems, Wind River desarrolló su propio núcleo para reemplazar VRTX dentro de VxWorks.

Publicado en 2003 con derechos de autor de Wind River, "Conceptos en tiempo real para sistemas integrados" describe el entorno de desarrollo, la configuración del 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, el 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).

Los hitos clave de VxWorks son:

• 1980: VxWorks añade soporte para procesadores de 32 bits.
• 1990s: VxWorks 5 se convierte en el primer RTOS con una pila de redes.
• 2000s: VxWorks 6 admite SMP y añade plataformas derivadas específicas de la industria.
• 2010s: VxWorks añade soporte para procesamiento de 64 bits e introduce VxWorks 7 para IoT en 2016.
• 2020s: VxWorks continúa actualizando y agregando soporte, incluyendo la capacidad de alimentar el lander Marte 2020.

Descripción general de la plataforma

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 y multi-OS (a través del hipervisor Tipo 1) 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 procesadores, biblioteca de controladores de dispositivos y paquetes de soporte de placa). Las principales herramientas de desarrollo 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.

La plataforma es un sistema abierto, modular e independiente del proveedor que admite una variedad de software y hardware de terceros. El kernel del sistema operativo está separado del middleware, las aplicaciones y otros paquetes, lo que permite corregir errores más fácilmente y probar nuevas funciones. Una implementación de un sistema de compilación de fuente en capas permite que se instalen varias 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, como:

• Características avanzadas de seguridad para salvaguardar dispositivos y datos que residen y viajan a través de Internet de Cosas (IoT)
• Partición avanzada de seguridad para permitir la consolidación de aplicaciones confiable
• Análisis avanzado de bordes visuales en tiempo real permiten respuestas autónomas en dispositivos basados en VxWorks en tiempo real sin latencia
• Optimizado embebido Motor de tiempo de ejecución Java que permite el despliegue de aplicaciones Java
• Capacidad de virtualización con un hipervisor tipo 1 en tiempo real

Características

Una lista de algunas de las características del sistema operativo son:

• kernel multitarea con programación preempativa y redonda y respuesta interrumpida rápida
• Sistema operativo nativo de 64 bits (sólo una arquitectura de 64 bits soportada: x86-64). Modelo de datos: LP64
• Aplicaciones de modo de usuario ("Procesos de tiempo real", o RTP) aisladas de otras aplicaciones de modo de usuario, así como del núcleo mediante mecanismos de protección de memoria
• SMP, AMP y soporte multiprocesador de modo mixto
• Marco de gestión de errores
• Bluetooth, USB, protocolos CAN, Firewire IEEE 1394, BLE, L2CAP, continua pila, perfil de dispositivo de salud
• Semaforas binarias, contables y de exclusión mutua con herencia prioritaria
• Local and distributed message queues
• POSIX PSE52 certifica la conformidad en el entorno de ejecución de modo de usuario
• Sistemas de archivos: Sistema de archivos de alta fiabilidad (HRFS), sistema de archivos basado en FAT (DOSFS), sistema de archivos de red (NFS) y TFFS
• Apilación de redes IPv6 de doble movimiento con IPv6 List Certificación de logotipos
• Protección de memoria incluyendo procesos en tiempo real (RTPs), detección de errores e informes, y IPC
• Mensajería multi-OS usando TIPC y Wind River multi-OS IPC
• Depuración simbólica

En marzo de 2014, Wind River presentó VxWorks 7, que enfatiza la escalabilidad, la seguridad, la conectividad, los gráficos y la virtualización. A continuación se enumeran algunas de las actualizaciones de la versión 7. Se puede encontrar más información en el sitio web de Wind Rivers VxWorks.

• Arquitectura modular y compuesta usando un sistema de construcción capa 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)
• Características de seguridad tales como módulos de señalización digital (X.509), cifrado, gestión de contraseñas, capacidad de añadir/legar usuarios en tiempo de ejecución
• SHA-256 algoritmo de piratería como el algoritmo de contraseña predeterminada
• Interfaz de máquina humana con Vector Graphics y interfaz de usuario Tilcon (UI)
• Interfaz gráfica de usuario (GUI): OpenVG stack, Open GL, Tilcon UI, Frame Buffer Driver, EV Dev Interface
• Interfaz de configuración actualizada para los proyectos VxWorks Source Build VSB y VxWorks Image Projects
• Control único de autenticación utilizado para los daemons Telnet, SSH, FTP y rlogin
• Conectividad con pilas de protocolo Bluetooth y SocketCAN
• Inclusión del sistema de archivos MIPC (MFS) y el dispositivo de red MIPC (MND)
• Características de red con soporte de 64 bits incluyendo Wind River MACsec, Wind River's implementation of IEEE 802.1A, Point-to-Point Protocol (PPP) over L2TP, PPP over virtual local area network (VLAN) and Diameter secure key storage
• New Wind River Workbench 4 for VxWorks 7 integrated development environment with new system analysis tools
• Wind River Diab Compiler 5.9.4; Wind River GNU Compiler 4.8; Intel C+++ Compiler 14 e Intel Integrated Performance Primitives (IPP) 8

Soporte de hardware

VxWorks se ha portado a varias plataformas y ahora se ejecuta prácticamente en cualquier CPU moderna que se utilice en el mercado integrado. Esto incluye la familia Intel x86 (incluido Intel Quark SoC), MIPS, PowerPC (y BAE RAD), Freescale ColdFire, Intel i960, SPARC, Fujitsu FR-V, SH-4 y la familia estrechamente relacionada de ARM, StrongARM y xScale. CPU. VxWorks proporciona una interfaz de paquete de soporte de placa estándar (BSP) entre todo su hardware compatible y el sistema operativo. El kit para desarrolladores de 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.

Entorno de desarrollo

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

Arquitecturas orientadas y familias procesadoras

VxWorks admite las siguientes arquitecturas de destino:

• ARM
• Arquitectura Intel
• Arquitectura de poder
• Arquitectura RISC-V

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

El IDE de Workbench basado en Eclipse que viene con VxWorks se usa para configurar, analizar, optimizar y depurar un sistema basado en VxWorks en desarrollo. El IDE Tornado se usó para VxWorks 5.x y fue reemplazado por el IDE Workbench basado en Eclipse para VxWorks 6.x. y después. Workbench también es el IDE para las líneas de productos Wind River Linux, On-Chip Debugging y Wind River Diab Compiler. VxWorks 7 utiliza Wind River Workbench 4, que se actualiza a la base de Eclipse 4 y brinda compatibilidad completa con complementos de terceros y mejoras de usabilidad.

Wind River Simics 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.

Usos destacados

The Mars Science Laboratory Curiosity rover utiliza VxWorks.

El robot ASIMO utiliza VxWorks.

AgustaWestland Project Zero utiliza VxWorks.

El Marte Reconnaissance Orbiter utiliza VxWorks.

La nave espacial Clementine utilizó 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. Varios productos destacados también utilizan VxWorks como sistema operativo integrado.

Aeroespacial y defensa

Spacecraft

• The Mars 2020 rover
• The Mars Reconnaissance Orbiter
• The Mars Science Laboratory, also known as the Curiosity rover
• NASA Marte rovers (Sojourner, Spirit, Opportunity)
• El experimento científico del programa espacial profundo (DSPSE) también conocido como Clementine (espacio) Clementine lanzó en 1994 VxWorks 5.1 en una CPU basada en MIPS responsable de los algoritmos Star Tracker y procesamiento de imágenes. El uso de un RTOS comercial a bordo de una nave espacial se consideró experimental en ese momento
• Phoenix Mars lander
• La sonda espacial de impacto profundo
• La misión Marte Pathfinder
• La sonda espacial Juno de la NASA enviada a Júpiter

Aviones

• Proyecto AgustaWestland Zero
• Northrop Grumman X-47B Unmanned Combat Air System
• Airbus A400M Airlifter
• BAE Systems Tornado Advanced Radar Display Information System (TARDIS) utilizado en el avión Tornado GR4 para el Reino Unido. Royal Air Force
• Lockheed Martin RQ-170 Sentinel UAV
• Boeing 787

telescopios espaciales

• Telescopio Espacial Fermi Gamma-ray (FGST)
• Telescopio Espacial James Webb

Otros

• European Geostationary Navigation Overlay System (EGNOS)
• TacNet Tracker, dispositivo de comunicación manual resistente del Laboratorio Nacional de Sandia
• BAE Systems SCC500TM serie de núcleos de cámara infrarrojos
• Barco CDMS-3000 sistema de control y gestión de próxima generación

Automoción

• Toshiba TMPV75 Reconocimiento de imagen serie SoCs para sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS)
• Bosch Motor Sistema de telemetría de autos deportivos
• Sistema Hyundai Mobis IVI
• El registrador de telemetría de Magneti Marelli y el sistema de información compatible con GENIVI
• BMW iDrive system after 2003
• Sistemas de navegación automotriz Siemens VDO
• La mayoría de las unidades de control electrónico de camiones Renault T, K y C.
• Sistemas de navegación europeo Volkswagen RNS 510

Electrónica de consumo

• Apple Airport Extreme
• Controladores de NetLinx AMX (NI-xx00/x00)
• Impresoras Hermano
• robot de almacenamiento de datos Drobo
• robot Honda ASIMO
• routers inalámbricos Linksys WRT54G (versiones 5.0 y posteriores)
• MacroSystem Casablanca-2 editor de vídeo digital (Avio, Kron, Prestige, Claro, Renommee, Solitaire)
• Motorola DCT2500 caja digital interactiva encimera
• Móvil Technika MobbyTalk y MobbyTalk253 teléfonos
• ReplayTV casero grabador de vídeo digital

Industrial

Robots industriales

• ABB robots industriales
• El proyecto robótico C5G de Comau
• Robots industriales KUKA
• Robots industriales Stäubli
• Los robots industriales de Yaskawa Electric Corporation
• Robot de Comau SMART5 robot industrial

Pruebas y medición

• Teledyne LeCroy WaveRunner LT, WaveRunner2LT y WavePro 900 osciloscopio series
• Hexagon Metrology GLOBAL Máquina de medición de coordenadas de plata (CMM)

Transporte

• FITSCO Sistema automático de protección del tren (ATP)
• Bombardier HMI410 Train Information System

Controladores

• Bachmann M1 Controller System
• Invensys Foxboro PAC Sistema
• Instrumentos nacionales CompactRIO 901x, controladores 902x 907x
• Controladores de sistemas de control distribuidos de Emerson
• Dispositivos de sistema de control AMX
• El Sistema de Física Experimental y Control Industrial (EPICS)
• Bosch Rexroth Industrial Tightening Control Systems
• MCE Controlador de ascensor iBox
• Controlador industrial eléctrico Schneider
• B.R Automation Runtime

Sistemas de almacenamiento

• Controladores externos RAID diseñados por LSI Corporation/Engenio antes de 2011, ahora diseñados por NetApp. Y usado en RDAC arrays de clase como NetApp E/EF Series y OEM arrays
• Fujitsu ETERNUS DX Sx familia de conjuntos de almacenamiento de datos unificados

Imágenes

• Toshiba eBridge basado rango de fotocopiadoras

Otros

• GrandMA Consola de tamaño completo y luz por MA Lighting

Médica

• Sistemas Médicos Varian Truebeam - un dispositivo de radioterapia para tratar el cáncer
• Generador quirúrgico de Olympus Corporation
• BD Biosciences FACSCount HIV/AIDS Sistema de vigilancia
• Fedegari Autoclavi S.p.A. Controlador de procesos de lama4
• Sistemas dentales Sirona: sistemas de rayos X extraorales CEREC CAD/CAM
• General Electric Healthcare: CT and MRI scanners
• Carl Zeiss Meditec: Humphrey Field Analyzer HFA-II Series
• Philips C-Arm Equipo de Radiología

Infraestructura de redes y comunicaciones

• Electrodomésticos Arkoon Network Security
• Ubee Interactive's AirWalk EdgePoint
• Tablas de procesador ACTA de Kontron
• QQTechnologies QQSG
• Una parte significativa del equipo de telecomunicaciones de Huawei utiliza VxWorks
• Productos GPON/PON de BroadLight
• Shiron Satellite Communications’ InterSKY
• Sky Pilot's SkyGateway, SkyExtender y SkyControl
• EtherRaptor-1010 por Raptor Network Technology
• PCG-3000 y routers CPX-5000 de Siemens
• Nokia Soluciones y redes FlexiPacket series producto de ingeniería de microondas
• Serie Acme Packet Net-Net de Controladores de Fronteras de Sesión
• Alcatel-Lucent IP Touch 40x8 IP Deskphones
• Avaya ERS 8600
• Avaya IP400 Office
• Plataforma Cisco CSS
• Plataforma Cisco ONS
• Capa Fotonica Común
• Dell PowerConnect cambia que son 'poderados por' Broadcom, excepto PCT8100 más reciente que se ejecuta en la plataforma Linux
• routers Ericsson SmartEdge (SEOS 11 run NetBSD 3.0 y VxWorks for Broadcom BCM1480 versión 5.5.1 versión del kernel 2.6)
• Hewlett Packard HP 9000 Superdome Guardian Service Processor
• Hirschmann EAGLE20 Industrial Firewall
• Módems de Internet satelital HughesNet/Direcway
• Mitel Networks' MiVoice Business (antes Mitel Communications Director (MCD), 3300 ICP Media Gateways y SX-200 y SX-200 ICP
• Motorola Solutions MCD5000 IP Deskset System
• Modo de cable Motorola SB5100
• Motorola Cable Headend Equipment incluyendo SEM, NC, OM y otras líneas
• Nortel CS1000 PBX (antes Nortel Meridian 1 (Opción 11C, Opción 61C, Opción 81C)
• Nortel Passport
• Interruptores Radware OnDemand
• Samsung DCS y OfficeServ serie PBX
• cortafuegos SonicWALL
• Teléfono satélite Thuraya SO-2510 y ThurayaModule
• Equipo de comunicaciones Radvision 3G
• 3com NBX sistemas telefónicos
• Sistemas de acceso Zhone Technologies
• Oracle EAGLE STP sistema

Vulnerabilidad TCP y parches CVE

En julio de 2019, un artículo publicado por Armis expuso 11 vulnerabilidades críticas, incluida la ejecución remota de código, denegación de servicio, fugas de información y fallas lógicas que afectaron a más de dos mil millones de dispositivos que utilizan VxWorks RTOS. Los hallazgos son significativos ya que este sistema es utilizado por bastantes productos de misión crítica. Este video de YouTube de Armis muestra cómo un atacante puede hacer un túnel en una red interna utilizando la vulnerabilidad y piratear impresoras, computadoras portátiles y cualquier otro dispositivo conectado. La vulnerabilidad también puede eludir los cortafuegos.

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

A partir de diciembre de 2021, todavía hay algunos CVE documentados en la base de datos del NIST.