分離內(nèi)核和虛擬機(jī)支持安全的關(guān)鍵任務(wù)邊緣計(jì)算

Separation kernels and VMs enable secure mission critical edge computing

Lynx軟件技術(shù)公司在其MOSA.ic使安全的關(guān)鍵任務(wù)邊緣計(jì)算能力能夠被添加到工業(yè)、航空電子、衛(wèi)星和無人機(jī)應(yīng)用中的平臺(tái)。其中第一個(gè)將用于工業(yè)機(jī)器人。

基于支持多種操作系統(tǒng)的分離內(nèi)核管理程序，MOSA.ic是一個(gè)軟件框架，用于使用獨(dú)立的虛擬化應(yīng)用程序模塊構(gòu)建和集成復(fù)雜的多核安全或關(guān)鍵安全系統(tǒng)。分離內(nèi)核和虛擬機(jī)允許系統(tǒng)架構(gòu)師將系統(tǒng)細(xì)分為更小的、獨(dú)立的堆棧，其中只包含所需的依賴項(xiàng)。這與傳統(tǒng)的RTOS平臺(tái)不同，后者將硬件控制、實(shí)時(shí)調(diào)度、安全性、多媒體和應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)服務(wù)集成到一個(gè)公共堆棧中，為所有CPU核上的所有應(yīng)用程序提供服務(wù)。

與MOSA.ic（右），分離內(nèi)核和虛擬機(jī)允許系統(tǒng)架構(gòu)師將系統(tǒng)細(xì)分為更小的、獨(dú)立的堆棧，其中只包含所需的依賴項(xiàng)。這與傳統(tǒng)的RTOS平臺(tái)不一樣（左）。

因此，山貓最初推出了三款MOSA.ic捆綁包：用于工業(yè)、無人機(jī)/衛(wèi)星和航空電子設(shè)備。這使得開發(fā)者能夠獲得與工業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型、無人機(jī)、個(gè)人航空和商業(yè)航天相關(guān)的機(jī)會(huì)。這些捆綁包繞過了任務(wù)關(guān)鍵型系統(tǒng)的典型嵌入式方法所施加的限制，允許開發(fā)人員創(chuàng)建靈活和智能的邊緣計(jì)算解決方案，這些解決方案具有強(qiáng)健的系統(tǒng)安全機(jī)制、最先進(jìn)的安全性以及具有亞微秒延遲的實(shí)時(shí)確定性。

LYNX是專門為處理新興的使用情況而設(shè)計(jì)的，例如工業(yè)機(jī)器人、無人機(jī)航空，以及越來越大、越來越復(fù)雜的衛(wèi)星星座，它們承載著由多個(gè)用戶擁有和訪問的有效載荷MOSA.ic捆綁包提供了高效部署系統(tǒng)和安全、安全地管理資產(chǎn)所需的工具。

三個(gè)域優(yōu)化包MOSA.ic軟件框架。

三個(gè)域優(yōu)化包包含LYNX的共同特性MOSA.ic軟件框架，它匯集了包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTO）、裸機(jī)和第三方操作系統(tǒng)的資源。MOSA.ic用于航空電子設(shè)備和MOSA.ic無人機(jī)/衛(wèi)星支持Arm和x86處理器架構(gòu)。它們都包括LynxOS-178、Lynx經(jīng)驗(yàn)證的DO-178操作系統(tǒng)、LynxSecure分離內(nèi)核hypervisor、Linux、一套豐富的工具，以及對(duì)PCIe規(guī)范的SR-IOV擴(kuò)展的支持。

最初的α釋放MOSA.ic for industrial刪除了Lynx的RTO，添加了對(duì)x86平臺(tái)的Azure IoT Edge和Windows 10支持，并提供了虛擬PLC功能，使制造企業(yè)能夠快速擴(kuò)展、重新配置和更新軟件驅(qū)動(dòng)的容量。

未來的代碼刪除將進(jìn)一步擴(kuò)展功能，包括來賓操作系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)連接和處理器架構(gòu)。

談到新產(chǎn)品捆綁到embedded.com網(wǎng)站，Lynx Software Technologies營銷和戰(zhàn)略聯(lián)盟副總裁Ian
Ferguson說：“當(dāng)我們看到我們的分離內(nèi)核管理程序時(shí)，我們?cè)絹碓揭庾R(shí)到，它的核心是隔離應(yīng)用程序并提供對(duì)硬件的細(xì)粒度控制，實(shí)際應(yīng)用范圍更廣。因此，我們正在建立分離核的基礎(chǔ)，并將其他技術(shù)圍繞其他垂直方向進(jìn)行。”

“如果我們回到分離內(nèi)核，我們真正關(guān)注的是這些不同分區(qū)中發(fā)生的事情的安全性和隔離性。實(shí)際上，我們?cè)趩?dòng)時(shí)設(shè)置這些分區(qū)，而這些虛擬機(jī)是隔離的。隨著我們從航空航天和國防領(lǐng)域進(jìn)軍工業(yè)領(lǐng)域，并建立了一個(gè)面向工業(yè)的形象，這一問題更多地涉及到這些虛擬機(jī)的安全性。”

Ferguson強(qiáng)調(diào)了一個(gè)工業(yè)客戶的使用案例，在這個(gè)案例中，工廠車間的設(shè)備在歷史上已經(jīng)制造了數(shù)十萬甚至數(shù)百萬的特定產(chǎn)品。現(xiàn)在，在這些工廠中，需要更加靈活地調(diào)整生產(chǎn)的產(chǎn)品，甚至是定制生產(chǎn)的產(chǎn)品MOSA.ic分離內(nèi)核有助于保護(hù)設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的安全性和機(jī)密性。

在MOSA.ic方法，在這個(gè)工業(yè)應(yīng)用程序中，每個(gè)虛擬機(jī)都使用Lynx分離內(nèi)核管理程序與其他虛擬機(jī)隔離開來。

他說他不能詳細(xì)說明，但他說：“想象一下，一臺(tái)機(jī)器需要更靈活地創(chuàng)造一種特定的產(chǎn)品，而它正在制造的秘密醬是由原始設(shè)備制造商擁有的。設(shè)備制造商構(gòu)建該系統(tǒng)并允許原始設(shè)備制造商下載軟件來實(shí)際控制和配置系統(tǒng)如何打印產(chǎn)品。您需要確保原始設(shè)備制造商下載的軟件在沙盒中，并且可以保證該技術(shù)是安全的，不能進(jìn)行逆向工程；并且該軟件在下載時(shí)不會(huì)意外或故意使整個(gè)機(jī)器崩潰。因此，防篡改分區(qū)的想法是：在一個(gè)我們沒有真正考慮過的區(qū)域設(shè)置這些非常孤立的分區(qū)。”

“這基本上就是將多個(gè)東西放到一個(gè)整合的節(jié)點(diǎn)上，確保一個(gè)系統(tǒng)不會(huì)崩潰另一個(gè)系統(tǒng)，并能夠以確定的實(shí)時(shí)方式交付。在設(shè)置核心時(shí)，我們將根據(jù)每個(gè)虛擬機(jī)分配內(nèi)核、I/O和內(nèi)存。無論Linux在做什么，不管Windows在這個(gè)整合的節(jié)點(diǎn)上做什么，該產(chǎn)品的實(shí)時(shí)方面仍然可以訪問所需的軟件，以保證在微秒內(nèi)響應(yīng)實(shí)時(shí)事件的確定性。沒有內(nèi)存共享，你不能讓一個(gè)虛擬機(jī)崩潰另一個(gè)虛擬機(jī)。我們是RTOS不可知論者。我們的一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手將傾向于在其環(huán)境中使用自己的操作系統(tǒng)。”

Ferguson補(bǔ)充說，由于它的hypervisor就在硬件之上，所以它非常適合在異常檢測(cè)、故障隔離以及確保如果發(fā)生故障時(shí)及早發(fā)現(xiàn)并處理故障，這樣故障就不會(huì)級(jí)聯(lián)到其他區(qū)域。“因此，與silicon partners合作，我們將能夠利用我們的一些技能來維護(hù)不同虛擬機(jī)的隔離，并檢測(cè)硬件是否出現(xiàn)故障—例如，部署了一段時(shí)間的硬件確實(shí)會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存故障。我們可以攔截這些東西，對(duì)其進(jìn)行沙箱測(cè)試，并確保硬件不會(huì)造成人員傷害和故障。”

總結(jié)

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