VxWorks

VxWorks
VxWorks 7 の起動画面
開発者ウインドリバー（アプティブの完全子会社）
OSファミリーリアルタイムオペレーティングシステム
作業状態現在
初回リリース1987 （1987年）
最新リリースVxWorks 7 25.09 / 2025年8月22日 ( 2025-08-22 )
マーケティングターゲット組み込みシステム
サポートされているプラ​​ットフォームx86、x86-64、MIPS、PowerPC、SH-4、ARM、RISC-V
カーネルタイプモノリシック
公式サイトWindriver.com/products/vxworks

VxWorksは、Aptivの子会社であるWind River Systemsが独自ソフトウェアとして開発したリアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）です。1987年に初めてリリースされたVxWorksは、航空宇宙、防衛、医療機器、産業機器、ロボット工学、エネルギー、輸送、ネットワークインフラ、自動車、民生用電子機器などの業界において、リアルタイム性と確定的なパフォーマンス、そして多くの場合安全性とセキュリティの認証を必要とする組み込みシステムでの使用を目的として設計されています。[ 1 ]

VxWorksは、 AMD / Intelアーキテクチャ、POWERアーキテクチャ、ARMアーキテクチャ、RISC-Vをサポートしています。[ 2 ] RTOSは、32ビットおよび64ビットプロセッサ上のマルチコア非対称マルチプロセッシング（AMP）、対称マルチプロセッシング（SMP）、混合モード[ 3 ]およびマルチOS（タイプ1ハイパーバイザ経由）[ 4 ]設計で使用できます。[ 5 ]

VxWorksには、カーネル、ミドルウェア、ボードサポートパッケージ、Wind River Workbench開発スイート、そして補完的なサードパーティ製ソフトウェアとハ​​ードウェアが付属しています。最新リリースのVxWorks 7では、モジュール性とアップグレード性を考慮してRTOSが再設計され、OSカーネルはミドルウェア、アプリケーション、その他のパッケージから独立しています。[ 6 ]スケーラビリティ、セキュリティ、安全性、接続性、グラフィックスが向上し、モノのインターネット（IoT）のニーズに対応しています。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

歴史

VxWorksは1980年代後半に、Ready Systems（1995年にMentor Graphicsの製品となった）が販売していたVRTX [ 10 ]と呼ばれるシンプルなRTOSの機能強化セットとして始まりました。 [ 11 ] Wind RiverはVRTXの販売権を取得し、ファイルシステムや統合開発環境などを追加することでVRTXを大幅に強化しました。1987年、 Ready Systemsによる再販契約の終了を予期したWind Riverは、VxWorks内でVRTXを置き換える独自のカーネルの開発に着手しました。[ 12 ]

2003年にウインドリバーの著作権で出版された「組込みシステム向けリアルタイムコンセプト」[ 13 ] は、RTOSの開発環境、ランタイム設定、システムコールファミリについて解説しています。ウインドリバーの社員によって執筆され、ウインドリバーの会長兼共同創業者であるジェリー・フィドラーによる序文を添えたこの教科書は、RTOSの優れたチュートリアルとなっています。（ただし、現役エンジニアが必要とするウインドリバーのドキュメントに代わるものではありません。）

VxWorksの重要なマイルストーンとしては次のようなものがある: [ 14 ]

  • 1980 年代: VxWorks が 32 ビット プロセッサのサポートを追加しました。
  • 1990 年代: VxWorks 5 がネットワーク スタックを備えた最初の RTOS になります。
  • 2000 年代: VxWorks 6 はSMPをサポートし、派生的な業界固有のプラットフォームを追加しました。
  • 2010年代: VxWorksは64ビット処理のサポートを追加し[ 5 ]、2016年にはIoT向けのVxWorks 7を導入しました。[ 15 ]
  • 2020年代: VxWorksは更新とサポートの追加を続け、火星2020着陸船への電力供給も可能になりました。[ 16 ]

プラットフォームの概要

VxWorksは、Intelアーキテクチャ、Powerアーキテクチャ、およびARMアーキテクチャをサポートしています。このRTOSは、32ビットおよび64ビットプロセッサ上のマルチコア非対称マルチプロセッシング（AMP）、対称マルチプロセッシング（SMP）、混合モード[ 5 ] 、およびマルチOS（タイプ1ハイパーバイザ経由）[ 4 ]設計で使用できます。

VxWorksは、一連のランタイムコンポーネントと開発ツールで構成されています。ランタイムコンポーネントは、オペレーティングシステム（UPおよびSMP、32ビットおよび64ビット）、アプリケーションサポート用ソフトウェア（ファイルシステム、コアネットワークスタック、USBスタック、プロセス間通信）、ハードウェアサポート（アーキテクチャアダプタ、プロセッササポートライブラリ、デバイスドライバライブラリ、ボードサポートパッケージ）です。[ 5 ] VxWorksの中核となる開発ツールは、Diab、 GNU、Intel C++ Compiler （ICC）などのコンパイラとそのビルドおよび構成ツールです。また、このシステムには、Workbench開発スイートなどの生産性向上ツールや、資産追跡およびホストサポート用のIntelツールや開発支援ツールも含まれています。[ 5 ]

このプラットフォームは、モジュール式でベンダー中立なオープンシステムであり、幅広いサードパーティ製ソフトウェアとハ​​ードウェアをサポートしています。OSカーネルはミドルウェア、アプリケーション、その他のパッケージから分離されているため、[ 8 ]、バグ修正や新機能のテストが容易になります。[ 15 ]階層化されたソースビルドシステムの実装により、任意のスタックの複数のバージョンを同時にインストールできるため、開発者はVxWorksカーネルライブラリに組み込む機能セットのバージョンを選択できます。

VxWorks のオプションの高度なアドオンは、次のような追加機能を提供します。

  • モノのインターネット (IoT) に存在し、IoT を介して移動するデバイスとデータを保護するための高度なセキュリティ機能
  • 信頼性の高いアプリケーション統合を可能にする高度な安全パーティショニング
  • リアルタイムの高度なビジュアルエッジ分析により、VxWorksベースのデバイスで遅延なくリアルタイムで自律的な応答が可能になります。
  • Javaアプリケーションの導入を可能にする最適化された組み込みJavaランタイムエンジン
  • リアルタイム組み込み型タイプ1ハイパーバイザーによる仮想化機能

特徴

OSのコア機能は以下のとおりです。[ 3 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

2014年3月、ウインドリバーはスケーラビリティ、セキュリティ、安全性、接続性、グラフィックス、仮想化を重視したVxWorks 7を発表しました。[ 9 ] [ 15 ] [ 20 ]以下はリリース7のアップデートの一部です。[ 1 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 9 ]詳細については、ウインドリバーのVxWorks Webサイトをご覧ください。

  • 各層のコードを個別に更新できる階層型ビルド システムを使用した、モジュール式のコンポーネント化されたアーキテクチャ
  • VxWorks マイクロカーネル（最小 20 KB の完全な RTOS）
  • デジタル署名モジュール（X.509）、暗号化、パスワード管理、実行時のユーザーの追加/削除機能などのセキュリティ機能
  • デフォルトのパスワードハッシュアルゴリズムとしてSHA-256ハッシュアルゴリズムを使用する
  • ベクターグラフィックスとTilconユーザーインターフェース（UI）を使用したヒューマンマシンインターフェース
  • グラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI): OpenVGスタック、Open GL、Tilcon UI、フレーム バッファー ドライバー、EV 開発インターフェイス
  • VxWorks Source Build VSB プロジェクトと VxWorks Image プロジェクトの設定インターフェースを更新しました。
  • Telnet、SSH、FTP、rloginデーモンに使用される単一の認証制御
  • BluetoothおよびSocketCANプロトコルスタックとの接続
  • MIPC ファイルシステム (MFS) と MIPC ネットワークデバイス (MND) の組み込み
  • Wind River MACsec、Wind River の IEEE 802.1A 実装、L2TP 経由のポイントツーポイント プロトコル(PPP)、仮想ローカル エリア ネットワーク(VLAN) 経由の PPP、および Diameter セキュア キー ストレージを含む、64 ビット サポートのネットワーク機能
  • 新しいシステム分析ツールを備えた、VxWorks 7統合開発環境向けの新しいWind River Workbench 4
  • Wind River Diab コンパイラ 5.9.4、Wind River GNU コンパイラ 4.8、Intel C++ コンパイラ 14、Intel Integrated Performance Primitives (IPP) 8

ハードウェアサポート

VxWorksは数多くのプラットフォームに移植されている。これにはIntel x86ファミリー（Intel Quark SoCを含む）[ 21 ] 、 MIPS、PowerPC（およびBAE RAD）、Freescale ColdFire、Intel i960、SPARC、Fujitsu FR-V、SH-4 、そして密接に関連するARM、StrongARM、xScale CPUファミリーが含まれる。VxWorksは、サポートされているすべてのハードウェアとOS間の標準ボードサポートパッケージ（BSP）インターフェースを提供する。Wind RiverのBSP開発キットは、共通のアプリケーションプログラミングインターフェース（API）と、リアルタイムオペレーティングシステム開発のための安定した環境を提供する。VxWorksは、wolfSSLなどの一般的なSSL/TLSライブラリによってサポートされている。[ 22 ]

開発環境

組み込みシステム開発では一般的ですが、VxWorksではクロスコンパイルが用いられます。開発は、エディタ、コンパイラツールチェーン、デバッガ、エミュレータを含む統合開発環境（IDE）を備えた「ホスト」システム上で行われます。その後、ソフトウェアは「ターゲット」システム上で実行できるようにコンパイルされます。これにより、開発者は強力な開発ツールを活用しながら、より限定されたハードウェアをターゲットとすることができます。VxWorksは、以下のホスト環境とターゲットハードウェアアーキテクチャを使用します。[ 23 ]

サポートされているターゲットアーキテクチャとプロセッサフ​​ァミリ

VxWorksは、ARM、Intel、Powerアーキテクチャ、RISC-Vアーキテクチャなど、幅広いターゲットアーキテクチャをサポートしています。[ 2 ]最新のターゲットアーキテクチャプロセッサとボードサポートパッケージについては、VxWorksマーケットプレイス[ 24 ]または引用文献を参照してください。 [ 25 ]

VxWorksに付属するEclipseベースのWorkbench IDEは、開発中のVxWorksベースのシステムの構成、分析、最適化、デバッグに使用されます。[26] Tornado IDEはVxWorks 5.xで使用されていましたが[ 27 ] 、 VxWorks 6.x以降ではEclipseベースのWorkbench IDEに置き換えられました。 [ 23 ] Workbenchは、Wind River Linux、 [ 28 ]オンチップデバッグ、[ 29 ]およびWind River Diab Compiler製品ラインのIDEでもあります。VxWorks 7はWind River Workbench 4を使用します[ 30 ] 。これはEclipse 4ベースのアップデートで、サードパーティ製プラグインの完全サポートと使いやすさの向上を提供しています。

Wind River Simics [ 31 ] [ 32 ]は、VxWorksと互換性のあるスタンドアロンのシミュレーションツールです。対象システム全体（ハードウェアとソフトウェア）をシミュレートし、ソフトウェア開発のための共有プラットフォームを構築します。複数の開発者が完全な仮想システムとその状態（実行履歴を含む）を共有できます。Simicsは、物理プロトタイプの代わりに仮想プロトタイプを利用することで、早期かつ継続的なシステム統合と迅速なプロトタイピングを可能にします。[ 33 ]

注目すべき用途

火星科学研究所のCuriosity ローバーはVxWorks を使用しています。
ASIMOロボットはVxWorks を使用します。
AgustaWestland Project Zero はVxWorks を使用しています。
火星探査機はVxWorks を使用しています。
クレメンタイン宇宙船はVxWorks を使用しました。

VxWorksは、航空宇宙・防衛、自動車、ロボットなどの産業、民生用電子機器、医療、ネットワークなど、幅広い市場分野の製品に使用されています。[ 6 ]いくつかの注目すべき製品も、オンボードオペレーティングシステムとしてVxWorksを使用しています。[ 34 ]

航空宇宙および防衛

宇宙船

航空機

宇宙望遠鏡
その他

自動車

家電

産業

産業用ロボット
試験および測定
交通機関
コントローラー
ストレージシステム
イメージング
その他
  • MA LightingのGrandMAフルサイズライトコンソール[ 84 ]

医学

ネットワークと通信インフラストラクチャ

TCPの脆弱性とCVEパッチ

2019年7月現在、Armisが発表した論文[ 114 ]は、VxWorks RTOSを使用する20億以上のデバイスに影響を与える、リモートコード実行、サービス拒否、情報漏洩、論理的な欠陥など、11件の重大な脆弱性を明らかにしました。 [ 115 ]この脆弱性により、攻撃者は内部ネットワークにトンネルを掘り、プリンター、ラップトップ、その他の接続されたデバイスをハッキングすることができます。この脆弱性はファイアウォールをバイパスすることも可能です。[ 116 ]

このシステムは多くのミッションクリティカルな製品で使用されており、その多くは簡単にパッチを適用することができませんでした。[ 117 ]

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