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车载系统都在用什么操作系统?

2013-10-19汽车

ISO 26262定义了汽车安全完整性等级ASIL,通过对潜在危险进行风险分析,确定危害事件,并判断危害事件的严重性、暴露性和可控性,将安全等级由低到高划分为QM/A/B/C/D,其中ASIL D级最为严苛。

所有基于AUTOSAR(Automotive Open System Architecture,汽车开放系统架构)的操作系统,如Microsar操作系统、RTA操作系统和EB Tresos安全操作系统都具备功能安全等级认证。汽车ECU中常用的其他三款操作系统为:Integrity RTOS、VxWorks和QNX。

然而功能安全操作系统无法管理具有大型复杂软件代码的ECU,例如车载信息娱乐系统的复杂ECU、ADAS ECU和AV ECU。唯一例外的是QNX操作系统,其在ADAS和AV域ECU方面具有明显优势。

为了使本文重点关注安全性,我们没有分析操作系统的非安全方面(例如调试或分析工具)或操作系统范围之外的其他相关方面(例如支持中间件、编译器等) )。然而,这些也可能是决定操作系统的关键区别因素(最重要的是许可证成本!!)。

从功能安全的角度来看,对操作系统的期望是什么?

  • 高可用性和可靠性(即,不仅保证安全组件的正确执行,而且保证非安全组件的正确执行)
  • 最高性能(中断、事件、任务等的最小延迟)
  • 保证安全相关进程(包括其内存和数据)的隔离
  • 保证执行安全相关任务/线程时不受干扰,最好在不影响系统其余部分的情况下局部恢复故障组件/进程
  • 安全可靠的进程间/任务间/线程间通信
  • 也优选用于汽车以外领域的安全关键产品,例如航空电子设备、铁路、工业设备、医疗设备等
  • 将安全性集成到操作系统架构中
  • security和safety是两个不同的主题,各有其目的。然而,当我们转向 ADAS、V2X、域控制器等时,不仅危险成倍增加,而且由于连接性的增加而产生的威胁(基于互联网的攻击、无线攻击、传感器攻击等)。安全威胁可能会导致安全功能/机制受损或功能不正确。因此,我们已将此方面添加到我们的操作系统考虑因素中。

    ASIL操作系统从哪些方面进行了分析?

    我们分析了各种操作系统可用的公共文献,以了解以下几个方面:

    1. 操作系统达到的最高 ASIL 级别
    2. 操作系统是否符合 AUTOSAR 标准?
    3. 操作系统是否符合 POSIX 标准?
    4. 操作系统实现的其他安全标准(即 ISO26262 以外的标准)
    5. 操作系统是否支持多核和众核架构?
    6. 操作系统是否使用MMU?
    7. 操作系统是否使用MPU?
    8. 操作系统架构(内核性质、调度策略等)
    9. 操作系统如何实现内存(即任务/进程内存)不受干扰
    10. 操作系统如何检测或防止堆栈损坏/上溢/下溢
    11. 操作系统如何实现安全的任务间/进程间通信
    12. 操作系统如何实现定时和执行不受干扰
    13. 操作系统如何确保高可靠性、可用性和性能
    14. 操作系统支持的微控制器
    15. 操作系统如何考虑其架构中的安全性


    ASIL 操作系统的广泛类别


    我们将基于 ASIL 的操作系统大致分为 3 组:

  • 基于经典 AUTOSAR 的操作系统
  • 符合 POSIX 标准的高性能/高可靠性/高可用性操作系统
  • 其他占用空间较小的操作系统

  • 市场上不同的操作系统


    这些是我们分析过的操作系统:

    1. Vector’s Microsar OS
    2. ETAS’s RTA-OS
    3. Elektrobit’s EB Tresos Safety OS
    4. Blackberry’s QOS (QNX for Safety)
    5. Greenhills Integrity RTOS
    6. Windriver’s VxWorks
    7. eSOL's eMCOS POSIX
    8. WHIS’s SAFERTOS
    9. SCIOPTA Safety RTOS and
    10. eT-Kernel Compact
    11. alios
    12. hamony os


    基于经典 AUTOSAR 的操作系统


    属于这一类别的有 - Vector 的 Microsar OS ETAS 的 RTA-OS Elektrobit 的 EB Tresos Safety OS

    所有这些操作系统都支持单核和多核处理器,并通过了 ASIL-D 认证。EB Tresos Safety OS 还获得了 IEC61508 SIL3 认证。