Systemkonsolidierung eines Industrieroboters mit Hilfe des safety-kritischen Hypervisors Jailhouse
- Type: Bachelor thesis
- State: finished
- Supervisor: Ralf Ramsauer
- Student: Mario Mintel
- Submission date: 13. Sep 2019
EinfĂŒhrung
Echtzeitsysteme sind aus der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken. Sie werden beispielsweise in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrttechnik oder auch in der Robotik eingesetzt. Dabei steuern diese Systeme Prozesse, welche strenge Anforderungen an Sicherheit und ZuverlĂ€ssigkeit stellen. Um diesen gerecht zu werden, wird spezielle Soft- und Hardware eingesetzt, welche sicherstellen soll, dass das System eine korrekte Antwort innerhalb einer möglichst kurz definierten Zeitspanne produziert. Andere Anforderungen an solche Systeme umfassen beispielsweise, das sich die Antwortszeit innerhalb einer begrenzten Zeitspanne befindet, das heiĂt weder zu frĂŒh noch zu spĂ€t oder auch periodische Prozesse, die eine vorraussehbare AusfĂŒhrungszeit besitzen, da sie deterministisch auf einer CPU verschachtelt und ausgefĂŒhrt werden. Abgesehen von den Echtzeitanforderungen mĂŒssen solche Systeme auch Sicherheitsanforderungen, wie die Verifizierbarkeit, genĂŒgen. Ein gĂ€ngiger Ansatz, um Komponenten mit unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen zu entwickeln, ist die Separation in unterschiedlicher Hardware [1]. Allerdings bringt diese Trennung Nachteile mit sich â die Wartbarkeit sinkt und die Kosten steigen. Da die meiste Hardware nicht vollstĂ€ndig ausgelastet wird, könnte diese beispielsweise genutzt werden, um neu benötigte Hardwarefunktionen zu virtualsieren, somit lassen sich Kosten einsparen. Um solche verteilten Systeme wieder zu einem zusammenzufĂŒhren, werden hĂ€ufig Echtzeitbetriebssysteme wie FreeRTOS oder PikeOS verwendet [2]. Jedoch können viele Industrieanwendungen nicht auf ein gĂ€ngiges Betriebssystems mit einem funktionsreichen Ăkosystem wie Linux verzichten, was die Konsolidierung eines Echtzeitsystems erheblich erschwert. Der partitionierende Hypervisor Jailhouse verwendet einen anderen Ansatz: es wird von einem bereits laufenden Linux gestartet und kann so die volle Funktionsreiche des Betriebssystems nutzen. In dieser Arbeit soll der Prozess der Systemkonsolidierung eines Industrieroboters unter Verwendung von Jailhouse zu einem safety-kritischen Echtzeitsystem dargestellt werden.
[1] Manfred Broy. âChallenges in Automotive Software Engineeringâ. In: Proceedings of the 28th International Conference on Software Engineering (ICSE). Shanghai, China: ACM Press, 2006.
[2] Marcello Cinque und Gianmaria De Tommasi. âReal-Time Containers for Large- Scale Mixed-Criticality Systemsâ. In: Real-Time Systems Symposium (RTSS). Pa- ris, France: IEEE, 2017.