Dissertação

{en_GB=Paravirtualization of a Real Time Operating System. Development of the AIR hypervisor with RTEMS for ARM} {} EVALUATED

{pt=Com o crescente interesse em transpor o conceito de sistemas aviónicos modulares integrados da aviação para a indústria espacial, a GMV desenvolveu o AIR, um hipervisor que permite um único computador executar múltiplas aplicações e sistemas operativos, mantendo rígida segregação temporal e espacial através de virtualização. Tendo sido originalmente desenvolvido para a arquitetura SPARC, as recentes propostas de utilização de ARM em missões espaciais levaram ao início da migração de AIR para esta arquitetura. Foi anteriormente desenvolvido o suporte de AIR para a placa Arty Z7 baseada nos sistemas integrados Zynq-7000 da Xilinx, capaz de executar aplicações com um sistema operativo barebones, destinado apenas a testar as funcionalidades básicas do hipervisor. Esta dissertação dá continuidade ao trabalho de migração de AIR para ARM através da virtualização de RTEMS, o sistema operativo em tempo real presentemente adotado pela ESA e pela NASA e elegido nas suas futuras missões. A virtualização deste sistema operativo para AIR permite que o hipervisor suporte todas as aplicações desenvolvidas para RTEMS, introduzindo o conceito de Time and Space Partitioning em presentes e futuras missões espaciais. Foi alcançada com sucesso uma versão melhorada de AIR para ARM capaz de suportar RTEMS, permitindo executar testes mais complexos do que anteriormente possível. Foram executados 21 testes de validação, assim como estudos comparativos a nivel funcional e temporal entre RTEMS original e virtualizado, e entre AIR para ARM e para SPARC, que demonstraram a correta operação das funcionalidades do hipervisor., en=With the increasing interest in transposing the concept of integrated modular avionics from aviation to the space industry, GMV developed AIR, a hypervisor that allows a single computer to run multiple applications and operating systems, maintaining strict temporal and spatial segregation through virtualization. Having originally been developed for the SPARC architecture, recent proposals for the use of ARM in space missions have led to the beginning of the migration of AIR to this architecture. It has been previously developed the support of AIR for the Arty Z7 board based on Zynq-7000 SoC by Xilinx, capable of running applications with a barebones operating system, designed to test the basic functionalities of the hypervisor. This dissertation continues the migration of AIR to ARM through the virtualization of RTEMS, the real time operating system presently adopted by ESA and NASA and elected for their future missions. The virtualization of this operating system for AIR allows the hypervisor to be used for every application developed for RTEMS, introducing Time and Space Partitioning to current and future space missions. It was successfully accomplished an improved version of AIR for ARM capable of supporting RTEMS, enabling the execution of tests of higher complexity than previously possible. 21 validation tests were executed, as well as comparative studies at functional and temporal levels between the original and the virtualized RTEMS, and between AIR for ARM and AIR for SPARC, which demonstrated the correct operation of the hypervisor functionalities.}
{pt=IMA, AIR, RTEMS, ARM, virtualização, hipervisor, en=IMA, AIR, RTEMS, ARM, virtualization, hypervisor}

Outubro 21, 2020, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Daniel Silveira

GMV

Avionics and OnBoard Software Division Engineer

ORIENTADOR

João Nuno De Oliveira e Silva

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar