In diesem Whitepaper diskutieren Dr.-Ing. Adam Lackorzynski und Jan Klötzke von Kernkonzept Anwendungsfälle für den L4Re Micro Hypervisor - einen kleinen, Mikrokernel-basierten Hypervisor für MPUs - als skalierbare Lösung, die AArch32 und AArch64 als auch MPU-basierte Systeme unterstützt.
Die Automobilindustrie steht vor der Herausforderung, dass ein immer größerer Anteil des Produktwertes durch Software definiert wird. Dies führt zu einer Zunahme der elektronischen Steuergeräte (ECUs) in Fahrzeugen. Es bedeutet auch, dass immer mehr softwaredefinierte Funktionen sicherheitskritisch sind und gemäß funktionalen Sicherheitsstandards wie ISO26262 entwickelt werden müssen.
Heutzutage ist es nicht ungewöhnlich, dass ein Auto weit über 100 einzelne Steuergeräte besitzt. Diese Zahl steigt seit Jahren. Um den damit verbundenen Anstieg an Kosten, Gewicht und Platzbedarf entgegenzuwirken, beginnt die Industrie, die Rechenleistung stärker zu zentralisieren: Mehrere benachbarte Steuergeräte werden zu "zonalen Steuergeräten" zusammengefasst, was die durchschnittlichen Kosten pro Funktion senkt.
Da diese zuvor physisch getrennten Anwendungen nun die gleichen Rechenressourcen nutzen, braucht es mehr Virtualisierungslösungen. Dies geht z. T. auf den Wunsch zurück, bestehende Steuergeräte-Softwarestacks wiederzuverwenden und sie nahezu unverändert in virtuellen Maschinen zusammen mit anderen virtuellen Steuergeräten einzusetzen. Im Bereich der automobilen HPC-Systeme gilt die Virtualisierung als Best Practice und wird bereits häufig eingesetzt.
Eine weitere Anforderung ist die Interferenzfreiheit zwischen sicherheitsrelevanten Funktionen. Hypervisoren sind die modernste Lösung zur Partitionierung eines gemeinsam genutzten Systems durch Virtualisierung. So können Entwickler sicherstellen, dass Funktionen zeitlich und räumlich getrennt sind und dennoch die Echtzeit- und Sicherheitsanforderungen erfüllen.
Dies gilt auch für andere sicherheits- und echtzeitkritische Anwendungsbereiche wie medizinische Geräte und Luftfahrtelektronik. Ein Hypervisor kann ein System in isolierte Teile aufteilen, was Sicherheit und Störungsfreiheit gewährleistet und gleichzeitig Komfortfunktionen ermöglicht.
Das L4Re Operating System und Hypervisor Framework bietet die Technologie, um das gesamte Spektrum der ARMv8-R Virtualisierung abzudecken. Durch die Nutzung der gleichen APIs an beiden Enden des Ressourcenspektrums können Anwendungen ohne oder mit nur minimalen Änderungen im gesamten Spektrum eingesetzt werden.
Die L4Re-Architektur bietet einen sicheren Upgrade-Pfad, der Investitionen in den Software-Stack einspart. Der L4Re Micro Hypervisor ist die Basis für den Aufbau zertifizierbarer, virtualisierter Sicherheitssysteme auf der ARMv8-R-Technologie. Die kleine Codebasis minimiert den Aufwand und die Zeit für die Zertifizierung und ermöglicht erst den Einsatz von MPUs für Safety- und Security-Zwecke.
Zusammen mit dem L4Re Hypervisor für MMU-basierte Systeme bietet L4Re ein konsistentes Framework von kleinen, sicherheitskritischen Systemen bis hin zu Cloud-Server-Virtualisierungsszenarien.
