エクストラトゥム
ハイパーバイザー
エクストラトゥム
開発者リアルタイム システム グループ。バレンシア工科大学
タイプ安全性が重要なシステム向けのハイパーバイザー
ライセンスGNU GPL-2.0
Webサイトwww.xtratum.org

XtratuMは、 LEON2/3/4（SPARC v8）、ARM v7およびV8プロセッサ（TMS570、R5、A9、A52、A53）、RISC-Vプロセッサの命令セットで利用可能な組み込み リアルタイムシステム向けに特別に設計されたベアメタルハイパーバイザです。[1]

当初はバレンシア工科大学（スペイン）によって開発されました。XtratuMは、GNU一般公衆利用許諾書（GPL）バージョン2以降 の要件に従い、フリーのオープンソースソフトウェアとしてリリースされました。

XtratuMの新バージョン（XtratuM New Generation XNG）は、fentISSによって独自ライセンスの下で商用化され、クリティカルシステムへの適用が認められています。 [1]

XtratuMは、組み込みシステム向けに設計されたハイパーバイザーであり、安全性が極めて重要なリアルタイム要件を満たします。堅牢なパーティション分割環境内で複数のオペレーティングシステム（またはリアルタイムエグゼクティブ）を実行するためのフレームワークを提供します。XtratuMは、 MILS（Multiple Independent Levels of Security）アーキテクチャの構築に使用できます。

歴史

XtratuMという名称は、地層（stratum）という言葉に由来しています。地質学および関連分野では、以下の意味を持ちます。

隣接する層と区別される、内部的に一貫した特性を持つ岩石または土壌の層。

Linuxおよびオープンソース運動との緊密な関係を強調するため、「S」を「X」に置き換えました。XtratuMはソフトウェアの最初の層（ハードウェアに最も近い層）であり、システムの残りの部分の強固な基盤となります。

XtratuM 1.0は当初、時間的および空間的なパーティショニング要件を満たすRTLinux HAL（ハードウェア抽象化レイヤー）の代替として設計されました。その目的は、複数のOS（少なくとも1つはRTOS）を同時に実行するために必要なハードウェアデバイスを仮想化することでした。その他のハードウェアデバイス（ブートデバイスを含む）は、ルートドメインと呼ばれる特別なドメインに委ねられました。

この経験を経て、Linuxから独立し、起動可能なように再設計されました。その結果生まれたのが、準仮想化を採用したタイプ1ハイパーバイザーであるXtratuM 2.0です。 準仮想化による操作は、ハードウェアに可能な限り近いものになります。そのため、ネイティブシステムで既に動作しているオペレーティングシステムの移植は、オペレーティングシステムHALの一部を対応するハイパーコールに置き換えるだけで、非常に簡単な作業です。

概要

重要なリアルタイム組み込みシステム向けのハイパーバイザーの設計は、次の基準に従います。

  • 強力な時間的分離: 固定周期スケジューラ。
  • 強力な空間分離: すべてのパーティションはプロセッサ ユーザー モードで実行され、メモリを共有しません。
  • 基本的なリソース仮想化: クロックとタイマー、割り込み、メモリ、CPU、特殊デバイス。
  • パーティション スケジューリングのリアルタイム スケジューリング ポリシー。
  • パーティションの効率的なコンテキストスイッチ。
  • 決定論的なハイパーコール (ハイパーバイザー システム コール)。
  • ヘルスモニタリングのサポート。
  • 堅牢かつ効率的なパーティション間通信メカニズム (サンプリング ポートとキュー ポート)。
  • オーバーヘッドが低い。
  • 小型。
  • 構成ファイル (XML) による静的システム定義。

組み込みシステム、特に航空電子工学システムの場合、ARINC 653規格はパーティショニングスキームを定義しています。この規格はハイパーバイザーの動作を規定するために設計されたものではありませんが、モデルの一部はハイパーバイザーが提供する機能に非常に近いものとなっています。

XtratuMのAPIと内部操作はARINC 653規格に類似しています。XtratuMはARINC 653準拠のシステムではありません。この規格は、パーティションのAPIと操作、そして各パーティション内でのスレッドまたはプロセスの管理方法を定義する 分離カーネルという概念に基づいています。

XtratuMハイパーバイザーは、LEON 2/LEON 3/LEON 4（SPARCv8）およびCortex R4/Cortex R5/Cortex A9（ARMv7）アーキテクチャをサポートしています。[1]

実行環境としての XtratuM サポート:

  • ベアCアプリケーション用のXAL（XtratuM抽象化レイヤー）
  • POSIX PSE51 パーティクル RTOS
  • ARINC-653 P1準拠のLITHOS RTOS
  • ARINC-653 P4準拠uLITHOSランタイム
  • エイダ・レイヴンズカーのプロフィール ORK+ [2]
  • RTEMS
  • リナックス

参照

参考文献

  1. ^ abc 「Fent Innovative Software Solutions」。2020年5月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年6月22日閲覧。
  2. ^ “STRASTグループ”. 2012年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年12月13日閲覧。
  • XtratuM公式ページ
  • フェンティス


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