PikeOS

PikeOSは、SYSGO GmbHによって開発された、マイクロカーネルベースのリアルタイムオペレーティングシステムです。特に、高い信頼性とセキュリティが要求される組み込みシステムをターゲットとしています。このOSは、複数のオペレーティングシステムを単一のハードウェア上で実行するための論理区画環境を提供し、安全要件やセキュリティ要件など、異なる設計目標を一台のマシンで両立させることができます。

リソースの論理分割と仮想化

複数のプログラムがそれぞれ異なるクリティカルレベルを持つ場合、それらを単一のマシンで共有させるためには、下位のOSがそれぞれの独立性を保証する必要があります。この目的を達成するために広く採用されている手法が、リソースの論理分割です。PikeOSでは、リソースの論理分割と仮想化技術を組み合わせることで、これを実現しています。

PikeOSの仮想マシン環境（VM）は、複数のオペレーティングシステム全体をホストすることができ、その上でアプリケーションを動作させることが可能です。PikeOSは準仮想化技術を使用しているため、オペレーティングシステムはVM上で動作するように修正する必要がありますが、アプリケーションプログラムは修正なしで動作させることができます。各VMはそれぞれ独立したリソースセットを持つため、あるVMでホストされているプログラムは、他のVMでホストされているプログラムから完全に隔離されます。これにより、レガシーなプログラム（例えばLinux）と安全性が重視されるプログラムを、同一のマシン上で共存させることが可能になります。

他の仮想化システムとは異なり、PikeOSは空間的リソース（メモリなど）だけでなく、時間的リソース（CPU時間など）も厳密に分割します。このため、リアルタイムシステムにおいても、タイミング特性を維持しながら仮想化を行うことが可能です。PikeOSのスケジューリング方式は特許を取得しています。

空間的および時間的リソースは、PikeOSシステムソフトウェアによって個々のVMへ静的に割り当てられます。PikeOSマイクロカーネルとこのシステムソフトウェアは、システム全体における信頼できるコードの最小レイヤーを形成します。この設計により、PikeOSはIEC 61508、DO-178B、EN 50128、EN 62304といった、安全性に関する工業規格に準拠することが求められるプロジェクトに適しています。実際、エアバスA350 XWBの統合モジュール式航空電子機器やエアバスA400Mのロードマスター・ワークステーションなど、実績のある事例があります。

プログラミングインターフェースと環境

PikeOSでは、以下のようなアプリケーションプログラミングインターフェース、ランタイム環境、およびゲストオペレーティングシステムが利用可能です。

PikeOSネイティブインターフェース
ARINC 653 APEX
POSIX PSE51およびPSE52
Linux
Android
Coqos
リアルタイムJava
Ada
RTEMS
OSEK
* ITRON

さらに、AUTOSARランタイム環境も現在開発中です。

サポートしているハードウェア

PikeOSは、PowerPC、x86、ARM、MIPS、SPARC、SuperHといった幅広いプロセッサアーキテクチャをサポートしています。システムリソースを厳密に分割するためには、プロセッサがメモリ管理ユニット（MMU）を備えている必要があります。バージョン3.1以降では、マルチコアプロセッサもサポートされています。

まとめ

PikeOSは、高い信頼性とセキュリティを必要とする組み込みシステム向けのリアルタイムOSであり、リソースの論理分割と仮想化技術を組み合わせることで、安全性を確保しながら、複数のシステムを単一のハードウェア上で効率的に運用することができます。幅広いプロセッサアーキテクチャのサポートや、各種のプログラミングインターフェースに対応している点も、PikeOSの強みと言えるでしょう。

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