Многоядерная масштабируемая операционная система реального времени, соответствующая стандарту ARINC 653 (ОС РВ БагрОС-4000)

Техническое описание «БагрОС-4000»

Операционная система реального времени «БагрОС-4000» является современной высоконадежной операционной системой реального времени с высокой эффективностью, мобильностью и управляемостью. «БагрОС-4000» предназначена для решения задач управления вычислительными ресурсами, организации вычислительных процессов и функционирования программного обеспечения, работающего в режиме «жесткого» реального времени.

«БагрОС-4000» поддерживает процессорные архитектуры Эльбрус, MIPS64 (в том числе Мультикор), PowerPC, ARMv7, Intel x86 и обеспечивает функционирование многомодульных (многопроцессорных и многоядерных) вычислительных систем.

Завершена сертификация ОС РВ «БагрОС-4000» по требованиям защиты информации в 8 Управлении ГШ ВС РФ. ОС РВ «БагрОС-4000» может использоваться для обработки информации, содержащей сведения, составляющие государственную тайну и имеющие степень секретности «совершенно секретно».

В «БагрОС-4000» реализованы следующие основные принципы:

• Мобильность (возможность работы на различных аппаратных платформах);
• Использование стандартов (спецификация ARINC 653 и стандарт POSIX);
• Инкапсуляция (разбиение системы на слабо взаимодействующие части);
• Гибкие средства планирования, включающие как периодические вычисления, так и использование приоритетов;
• Развитые средства диагностики и обработки ошибок, а также восстановления работоспособности после сбоев;
• Управляемость (управляемое распределение вычислительных ресурсов, в частности, средствами конфигурирования).

ОС РВ «БагрОС-4000» реализует интерфейс прикладного ПО в соответствии со стандартом ARINC 653 и стандартом POSIX. Взаимодействие ARINC-процессов между собой и с POSIX-процессами осуществляется с помощью каналов, соответствующих спецификации ARINC 653. POSIX-процессы могут взаимодействовать между собой с помощью широкого набора средств, предусмотренных стандартом POSIX (семафоры, очереди сообщений и др.).

ОС РВ «БагрОС-4000» обеспечивает одновременное выполнение нескольких процессов разными ядрами процессора. Нежелательное взаимодействие различных процессов исключается путем использования виртуальной адресации и статического распределения памяти между процессами и операционной системой.

Выполнение ARINC-процессов определяется расписанием (расписаниями). Расписание определяет основной период, который разбивается на временные окна. В каждом окне на данном ядре может выполняться не более одного ARINC-процесса. «БагрОС-4000» предоставляет средства, позволяющие контролировать время выполнения прикладных и системных процессов с тем, чтобы одно приложение не могло использовать время, выделенное другим приложениям.

ОС РВ «БагрОС-4000» имеет развитые средства обработки ошибочных ситуаций, а также содержит средства восстановления работы приложений при сбоях. «БагрОС-4000» имеет средства обработки следующих ошибок:

• Сбои и отказы аппаратуры;
• Исключительные ситуации (недопустимый адрес команды, неверные аргументы функций ОС РВ, деление на 0 и т. п.);
• Переполнение стека памяти;
• Ошибки, выявленные прикладной программой (недопустимые данные, превышение допустимого интервала времени и т. п.).

Обработка ошибочных ситуаций осуществляется как на уровне прикладной программы, так и на уровне операционной системы.

В состав ОСРВ «БагрОС-4000» входит библиотека для поддержки системы отладки и мониторинга. С помощью данной системы можно отслеживать значения переменных (глобальных/локальных) в конкретных точках отлаживаемого ПО. Мониторинг производится в реальном времени, что позволяет сохранять работоспособность многопоточной модели вычислений, что невозможно при классическом подходе с остановкой потока управления в точках останова.

Прикладному программисту предоставляется удобная среда отладки с графическим интерфейсом на базе среды Eclipse функционирующая на Host-компьютере и соединенного с БЦВМ. В ОС РВ «БагрОС-4000» реализован ряд сервисных функций, вызов которых доступен как с консоли, так и из контекста ARINC и POSIX процессов, обеспечивающих получение информации об объектах операционной системы:

• Информации о процессе;
• Сведений о состоянии потока управления;
• Время выполнения прикладных и системных процессов;
• Статистики по использованию окон;
• Информации об использовании памяти;
• Информации о расписаниях и окнах;
• Информации о портах с очередью сообщений и без и т.п.