Military Air Systems

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1 Trennung von Applikationen unterschiedlicher Kritikalität in der Luftfahrt durch Software en am Beispiel des Real-time Operating Systems PikeOS Dr. Bert Feldmann DGLR Workshop Garching, Seite 1

2 Anforderungen an Luftfahrzeuge Luftfahrzeuge (auch militärische) benötigen Zulassung im Luftraum strikte Abschottung der flugkritischen Applikationen Qualifizierungsprozess ist aufwändig und mit hohen Kosten verbunden Zertifizierung entsprechend der Notwendigkeit Hoher Grad an Wiederverwendung und Flexibilität bei missionskritischen Anwendungen Verwendung einer Vielzahl von Real-time Betriebssystemen, Schnittstellen und Programmiersprachen Konfiguration und Rekonfiguration des Gesamtsystems als Reaktion auf Ereignisse oder Fehler Seite 2 DGLR Workshop Bert Feldmann

3 Bedingungen des Einsatzes Realisierung derzeit für Applikationen unterschiedlicher Kritikalität durch getrennte Hardware Plattformen Begrenzte Verfügbarkeit von räumlichen und energetischen Ressourcen in Luftfahrzeugen Hohe Leistungsfähigkeit von Embedded Systemen Auslastung und Verteilung der System Ressourcen auf die Applikationen Zunehmender Anteil der Integrierten modularen Avionik Beschreibung des Systems durch Konfigurationstabellen Kommunikationskanäle mit standardisierten Schnittstellen nutzen System Services Seite 3 DGLR Workshop Bert Feldmann

4 Motivation für ierung am Beispiel von PikeOS Trennung von flug- und missionskritischen Applikationen durch Software Architekturen auf derselben Hardware Plattform Unterschiedliche Hersteller von Real-time Operating Systems stellen Software ierung zur Verfügung Prinzip der Paravirtualisierung Applikationen und Basisbetriebssysteme laufen im User Mode PikeOS System Software läuft im User Mode und stellt die System Services zur Verfügung PikeOS Microkernel läuft im Supervisor Mode und garantiert die ierung von Ressourcen und Zeit Einbindung in das Projekt Flight Management System / Mission Management System (FMS/MMS) Seite 4 DGLR Workshop Bert Feldmann

5 PikeOS Aufbau Service I II III IV PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 5 DGLR Workshop Bert Feldmann

6 PikeOS System Software Seite 6 DGLR Workshop Bert Feldmann

7 en Memory und I/O s Verbundener Applikationsprozess File Services Kommunikationsports Seite 7 DGLR Workshop Bert Feldmann

8 Time en und Scheduling Time 10 2 Service I II III IV PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 8 DGLR Workshop Bert Feldmann

9 Konzept der Personalities Service I II III IV POSIX POSIX (Ada) ELinOS VxWorks PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 9 DGLR Workshop Bert Feldmann

10 Kommunikation unter PikeOS Inter Process Communication Port Kommunikation und Channels Kommunikation ist synchron, unidirektional und ungepuffert Kommunikation zwischen Threads verschiedener en möglich Event Kommunikation Kommunikation ist synchron Threads können Event Counter nutzen Shared Memory Objects Internal / External File Provider Netzwerk mit unterschiedlichen Protokollen und Interfaces (z.b. TCP/IP auf Ethernet) Seite 10 DGLR Workshop Bert Feldmann

11 Health Monitoring und Exception Handling Health Monitoring Klassifizierung Module Error Level Error Level Process Error Level Handling des Error Codes auf Applikationsebene oder entsprechend der Einträge in System, Module und Health Monitor Tabelle Registrierung von Short und Full Exception Handler zur Verarbeitung durch Threads Seite 11 DGLR Workshop Bert Feldmann

12 PikeOS Entwicklungsprozess Seite 12 DGLR Workshop Bert Feldmann

13 FMS/MMS Demonstrator Control Network Service VCM GSM BPM PM Database Application Sense Application Online Mission Planning Online Mission Planning Muxa VCD VCD POSIX (Ada) POSIX (Ada) VxWorks ELinOS ELinOS PSSW PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 13 DGLR Workshop Bert Feldmann BPM: Blueprint Manager GSM: Generic System Manager PM: Process Manager VCD: Virtual Channel Driver VCM: Virtual Channel Manager

14 System Ressourcen 15 s 5 Time s 24 Communication Ports 11 External File Providers 9 Device Drivers 20 Shared Memories 19 Muxa Ports Seite 14 DGLR Workshop Bert Feldmann

15 Ausblick Begutachtung der Zertifizierbarkeit durch die WTD61 Performance Analyse anhand von komplexen PikeOS Konfigurationen Fehlerbehandlung und Rekonfiguration auf sebene Inkrementelle Zertifizierung von Subsystemen skonzept kann Hardware Redundanz nicht ersetzen Mehrprozessorsysteme mit hardwareunterstützter Ressourcenverteilung Seite 15 DGLR Workshop Bert Feldmann

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