CIPのご紹介

(1)

えっ？同じKernelで10年保守を！？

産業向け基盤OSの超長期保守実現に向けた

Civil Infrastructure Platform(CIP)の取り組み

2018/10/27

サイバートラスト株式会社工藤雅司

(2)

ミラクルリナックスとサイバートラストが2017年10月に合併、新生サイバートラストとして活動中

サイバートラストの紹介

2017年

10月

2006 年

2000

年

2016

_年

設立

Embedded

Linux OS

_IoT

ビジネス協業

合併

1995

年

2016

_年

日本初

認証局運用開始

2015 年

SIOTP

IoTソリューション

共同開発

1997 年

設立

2017年

３月

2017年

３月

※SIOTP：Secure IoT Platform

2007 年

Asianux

(3)

3

謝辞

本発表資料は、10月22日にOpen Source Summit Edinburghで発表された

以下の資料を基に作成しました。

講演名：Civil Infrastructure Platform: Two Year Experience of

Industrial Grade Open Source Base-Layer development

講演者：株式会社東芝小林良岳様

Siemens AG Urs Gleim様

本資料の使用を快く許諾頂いたお二方にこの場をお借りして感謝申し上げます。

(4)

本日のアジェンダ

１．CIPの概要

２．CIPの活動状況

３．まとめ

(5)

5

CIPの概要

(6)

交通運輸

エネルギー

産業

その他

鉄道オートメーション

車両制御

自動改札

産業オートメーション

産業用通信

ＣＮＣ

ビルオートメーション

健康管理

放送

発電

送電系監視制御

この文明はLinuxの上に成り立つ

(7)

7

(8)

Linux保守の課題

ある企業での課題：

異なるフレーバ・バージョンの

Linuxを保守

…いくつもの製品に対して

…何年も

picture taken from Pinterest https://www.pinterest.de/pin/554646510344033382/

…事業部毎に

…ビジネス上のメリットなく

同じような課題認識が広まっています

(9)

オープンソースカンファレンス2018 Tokyo/Fall

バックエンドでのエコシステム

異なるレベルで異なる役割を担う複数のユーザ

IoT: Internet of Things IIoT: Industrial IoT SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition

ネットワークゾーン制御

プラント解析

SCADA

プラント（デバイス）管理

ローカル / リアルタイム解析

IoTゲートウェイ

エッジデバイス

データ収集 / プリプロセッシング

センサー / アクター接続

IIoTインフラでのアプリ例

• _{ネットワーク接続された産業グレードデバイスの増加}

• _{セキュリティ管理のために必要な調和のとれたソフトウェア環境}

機能がクラウドから”エッジ”に移動

インダストリアルIoT: エッジ・Fogコンピューティング

9 スマートデバイス

(10)

IoT対応の課題

産業

グレード

• 信頼性

• 機能安全

• リアルタイム性

サステイナ

ビリティ

• 長期に亘る製品寿命

• 互換性

• 標準対応

セキュリティ

• セキュリティ・脆弱性管理

• ファームウェア更新

• デグレードリスクの最小化

つながる数百万の

システムをセキュアに維持

産業システムへのIoTコンセプト

適用

製品品質、

製品寿命の確保

(11)

11

IoT機器に関連する政府の動向

【IoTデバイスを対象とする広範なサイバーセキュリティ法案2020年1月1日施行】

• カリフォルニア州

のJerry Brown知事が、

IoTデバイスを対象とする広範なサイ

バーセキュリティ法案に署名

し、法律として成立させた。

米国の州でこうした法案

が採択されるのは初めて

だ。

• _{Brown氏は米国時間9月28日、同法案（「SB 327」）に署名した。この法律の下で、}

インターネット接続型デバイス（「スマート」デバイス）のメーカーは、「デバイスとそこに保存

された情報を不正アクセス、破壊、使用、変更、および開示から保護」する「相応な」セキュリ

ティ機能をガジェットに搭載することを求められる。

https://japan.zdnet.com/article/35126328/ (2018年10月1日) 11 Open Source Summit Europe 2018

社会インフラ構築のためのソフトブロック

として超長期で使用・実装可能な産業

グレードのオープンソースベースレイヤを

提供

CIPで課題解決

https://www.cip-project.org/

since April 2016

(12)

オープンソースベースレイヤ (OSBL)とは?

• OSBL

• _{産業グレードに向けたオープンソース}

ソフトウェアコンポーネント、ツール、

手法

• レファレンス実装

• 産業グレードシステムの制御に最低限

必要なパッケージを含有

ユー

ザス

ペー

ス

HW

カーネ

ル

非CIPパッケージ

Linuxディストリビューション(例 Debian)

によるCIPパッケージの補完

CIPレファレンスHW

CIP Coreパッケージ

CIPレファレンスファイルシステムイメージ

＋SDK

CIP SLTSカーネル

OSB

L

(13)

会員会社が支えるCIP活動

オープンソースプロジェクト（アップストリーム）

開発者、メンテナー

会員会社

CIP

ソースコード

レポジトリ

貢献 & 使用 & 統合 オプション：特定の プロジェクトにファンド CIP 超長期 サポートプロジェクト

€

¥

£

$

活動費用

Open Source Summit Europe 2018 13

日立製作所ルネサスエレクトロニクス Siemens 東芝

(14)

企業活動へのCIPのマッピング

CIP Core

パッケージ

(数十)

CIPカーネル

(10年以上サポート)

追加パッケージ

(数百)

カーネル, ベースパッケージ, SDK, ビルドチェーン, QA

コーポレート

横断チーム /

セントラルPj

ドメイン専用拡張

会社/事業部

ドメイン専用拡張

…

SBU/製品

CIP Civil Infrastructue Platform project (https://www.cip-project.org/) QA quality ssurance SDK software development kit

Firmware Update Security Hardening Container Runtime …

OSS Open Source Software

OSSライセンスクリア、脆弱性情報監視、カーネル/パッケージメンテナンス、個々の製品へのアプリケーション

移植・テストなどの作業・手間を最大限70％削減可能

(15)

15

CIPの活動状況

(16)

CIP活動スコープ

ユー

ザス

ペー

ス

カーネ

ルス

ペ

ース

Linuxカーネル

アプリケーションコンテナー基盤

(中期目標)

アプリケーションフレームワーク

(オプション：中期目標)

ミドルウェア／ライブラリ

Safe & Secure

Update Monitoring Domain Specific communication

(e.g. OPC UA) Shared config. & logging

Real-time support _{safe virtualization}Real-time /

ツール

コンセプト

Build environment

(e.g. bitbake, dpkg)

Test automation Tracing & reporting tools Configuration management Device management (update, download) Functional safety architecture/strategy, including compliance w/ standards (e.g., NERC CIP, IEC61508) Long-term support Strategy: security patch management Standardization

collaborative effort with others License clearing Export Control Classification

デバイス上のソフトウェアスタック

製品開発・メンテナンス

Application life-cycle management Security Multimedia

Super Long Term Supported Kernel (STLS)

1

3

2

CIP Core Packages

4 ₁

₄

4

5

6

(17)

CIPの開発モデル

アップストリーム

プロジェクト

KernelCI

LTS

mainline

Jailhouse

CIPがすでに連携(貢献、使用、ファンド等)しているプロジェクト

将来の連携候補

CIPオープンソースベースレイヤ (OSBL)

1 “Upstream first”

2 使用

3 統合

SWUpdate

(18)

CIP SLTSカーネル開発 (“Upstream first”開発モデル)

• アップストリームプロジェクト

• Linux mainline / LTS

• アップストリームとの連携

• Mainline

• バックポートパッチはマージ前にすべて

アップストリームに入れるのが原則

• ルネサスボード特有の機能に絡むパッ

チをはじめとしてすでに多くのパッチが

アップストリーム化

• Linux stable

• CIP SLTSはLTSベース

• CIPカーネルチームはLTSレビュー作

業に参加

Mainline / LTS

メンター /

メンテナー

開発者

CIPカーネルチーム

レビュー

テスト結果

フィックス

機能のメイン

ライン化

LTS カーネル

CIP SLTS

カーネル

1

1 ₂

3

1

1 Up-streaming

2 使用

3 統合

(19)

19 Stable Release

LTS

Stable Release

Stable ReleaseStable Release Stable Release

（ご参考）LTSとCIP SLTS

● _{LTSは毎年年末のStable Releaseを選択}

● _{CIP SLTSは２～３年ごとにその時点で最新のLTSを選択}

○ “Upstream First”が原則、LTSとの差分は特定ベンダーのSoC依存程度

○ LTSサポート期間後は、CIPによる独自サポートの方向（議論中）

4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 LTS CIP SLTS 10年～ LTSサポート期間（通常は２年、4.4/4.9は現状６年） LTSに準拠 CIP独自サポート Mainline (Linus Tree) CIP独自サポートリリース Mainlineでのリリース LTSでのリリース

(20)

CIP SLTS (linux-4.4.y-cip) → 10年のメンテナンス期間

• _{CIP SLTSカーネルツリーは kernel.org (CIPグループ配下)}

• https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/cip/linux-cip.git/

• CIP RTカーネルも準備中

• _{メンター: Ben Hutchings (CIPメンバ)}

• メンテナー:

Nobuhiro Iwamatsu (Cybertrust)

、 N.N. (調整中)

CIP SLTSカーネル開発 (メンテナンス)

Mainline

_4.4

CIP SLTS (linux-4.4.y-cip)

セキュリティパッチ

バックポート

された

パッチ

メンテナーにより管理

機能バックポート

1 Stable (linux-stable)

(21)

CIP SLTSカーネル開発

• _{開発ステータス}

• 最新のCIPカーネル：4.4.154-cip28

• _{CIPレファレンスボード}

• _{QEMU x86_64}

• AM335x Beaglebone Black (Armv7)

• RZ/G1M iWave Qseven Development Kit (Armv7)

• _{RZ/G2M-96CE(仮称) (Armv8)}

• _{CIPレファレンスボード候補（検討中）}

• _{Physical x86_64 board}

• Cyclone V Development Kit

1

21 オープンソースカンファレンス2018 Tokyo/Fall

(22)

CIP SLTSカーネル開発 (次期SLTSカーネル)

Mainline

Stable (linux-stable)

4.4 CIP SLTS (linux-4.4.y-cip)

次期CIP SLTS ( based on LTS )

機能バックポート

バックポート

された

パッチ

CI

Pメ

ン

テ

ナ

ー

が

管理

約2-3年

バックポート終了

セキュリティフィックに注力

Stable (linux-stable-x.y)

次期CIP SLTSカーネル

1 LTSから選択

CI

Pメ

ン

テ

ナ

ー

が

管理

(23)

Real-time Linux開発 (PREEMPT_RT)

23

• アップストリームプロジェクト

• Real-time Linuxプロジェクト

• アップストリームとの連携

• PREEMPT_RTメインラインへの貢献

• Real-time Linuxプロジェクトにゴール

ドメンバで参加

• RT stableメンテナンス

• Daniel Wagner (CIPメンバ) が

4.4.y-stable-rtをメンテナンス

• CIP 4.4-rt-cipのカーネルベースは

4.4.y-stable-rt

• CI-RT上でテスト結果参照可能

• https://ci-rt.linutronix.de/RT-Test/

RT patchのメインライン化

1 CIP SLTS

RTカーネル

3 ファンド

1 Mainline / LTS

Stableカーネル

RT patch

Stable-rt

メンター /

メンテナー

CIPカーネルチーム

メンテナー・開発者

として参加

1

2

1 Up-streaming

2 使用

3 統合

(24)

CIPテスト

• アップストリームプロジェクト

• テスト環境としてLAVA2とKernelCIを使用

• CIPメンバ貢献

• Fuego

• アップストリームとの連携

• KernelCIとLAVA2を使い作成したB@Dで

テスト

• CIPテスト結果を公開

• https://lists.cip-

project.org/pipermail/cip-testing-results/

• 作成した機能をパッチとしてポスト

• テスト結果をFuegoからKernelCIに送付

• FuegoでのLAVAサポート

• What’s next?

• KernelCIとのより密な連携

Board@Desk

3 CIPテストプロジェクト

KernelCI

_{KernelCI LAVA2}

コントリビュータ

として参加

1

2 LAVA2

1 ポスト

KernelCI

3

1 検討中

1 Up-streaming

2 使用

3 統合

(25)

CIPテスト

25

CIP テストプロジェクト

(

https://wiki.linuxfoundation.org/civilinfrastructureplatform/ciptesting

)

• B@D の狙い

• カーネルとベースシステムをローカルにテスト

• 開発マシンにHWを接続

• B@D 機能

• kernelci.orgがベース

• ホストOSとしてLinux と Windows 10サポート

• VM / Vagrant ベース環境として提供

• テスト結果とログの共有

•

• https://gitlab.com/cip-project/cip-testing/board-at-desk-single-dev/tree/master

3

(26)

CIP Core

• アップストリームプロジェクト

• Debian

• Debian-LTS

• Debian-Cross

• Deby / ISAR / ELBE / Yocto

• CIP Coreのプロファイル

• Tiny (Bitbake + Debian ソースコード)

• Debian (

Debian バイナリ (dpkg)

)

• アップストリームとの連携

• Debian-LTS へのファンド

• Debian-crossへのパッチ貢献

• CIP CoreはYoctoとDebyを使用

• DebyはPokyでDebianソースコードを

使用

CIP Core

3 CIP Coreプロジェクト

Tiny profile Debian profile

Debian-LTS

へのファンド

1

Debian-cross

クロスコンパイル

パッチの貢献

1

Deby as meta-debian Debian

packages sourcesDebian

Debian

貢献

1

2

ISAR ELBE ビルドツール

4 meta-*

1 Up-streaming

2 使用

3 統合

(27)

CIP Core (Tiny profileの例)

27

CIPベースレイヤーの最小パッケージ例

4

• Flex • Bison • autoconf • automake • bc • bison • Bzip2 • Curl • Db • Dbus • Expat • Flex • gawk • Gdb CIP Core Packages

CIP

Kernel

Dev packages

• Kernel

• Linux kernel + backported patches

• PREEMPT_RT patch

• Bootloader

• U-boot

• Shells / Utilities

• Busybox

• Base libraries

• Glibc

• Tool Chain

• Binutils

• GCC

• Security

• OpenSSL

• Git • Glib • Gmp • Gzip • gettext • Kbd • Libibverbs • Libtool • Libxml2 • Mpclib • Mpfr4 • Ncurses • Make • M4 • pax-utils • Pciutils • Perl • pkg-config • Popt • Procps • Quilt • Readline • sysfsutils • Tar • Unifdef • Zlib Reproducible build対象パッケージ 現状のコンポーネントセット

注意：パッケージごとにメンテナンス作業に差分あり

(28)

CIP Core (DebianとCIPの連携)

4 Debian

Support

▪ _{期間：3 + 2年(Debian-LTS)}

▪ _{ソースpkg数：25000超}

(67776 バイナリpkg)

Build

▪ _{ネイティブbuild提供必須}

▪ _{クロスbuildパッケージ作業中}

(Debian-cross)

▪ _{Reproducible build}

OSS license compliance

▪ _{DEP-5適用作業中}

Testing

▪ _{パッケージテスト必須}

▪ _autopkgtest

▪ _{限定されたパッケージに対する更なる長期}

メンテナンス

(CIPはDebian-LTSに参画)

▪ _{Debian-crossへの貢献}

(Debian-crossへのRFC提出)

▪ ライセンスレビュー結果の交換・共有

▪ _{アップストリームへのテストケースの貢献}

Debianとの連携可能性

Support

▪ _{期間：10+ 年}

▪ _{pkg数：10+ （最小）}

Build

▪ _{ネイティブbuild、クロスbuild両方}

必要

▪ _{バイナリ／ソースコード管理、}

reproducible要件

OSS license compliance

▪ _{レポートの自動生成}

▪ 容易な再配布

Testing

▪ _{全パッケージのタイムリーなテスト}

(29)

オープンソースカンファレンス2018 Tokyo/Fall 29 *: 現在検討中であり、表示のみを目的としています。今後変更になる可能性があります。

Component

S/W Application (sample) User application

Guideline and evidence

Document

Implement for security Evaluation evidence Security requirement Application note Implements guideline User manual Design document Evaluation document User manual Design document Evaluation document H/W User equipment

Certified platform

(e.g. Reference board)board

Linux Kernel (CIP) Middleware (e.g. Device driver)

CIP deliverables*

Compliant environment for evaluation

Test cases Equipment for

evaluation (TBD.)

Security working group

5

Reference implementations

• _{サイバーセキュリティに注力}

する新たなWGをCIP内で

立ち上げ

• _目標

• サイバーセキュリティ標準要件

（IEC 62443）を満たすため

に開発者を支援するガイドライン

とレファレンス実装を提供

• _{ステータス}

• _開始

(30)

Software update working group

SWUpdate /

Suricata

https://github.com/sbabic/swupdate https://www.eclipse.org/hawkbit/

Eclipse IoT hawkBit

SWUpdate

6

• _{ソフト更新に注力する新たなWGを}

CIP内で立ち上げ

• _目標

• CIP coreにソフト更新の共通ソリューション

を追加

• _{ステータス}

• 開始

(31)

連携：EdgeX Foundry on CIP Core

31

• EdgeX FoundryにAssociate Memberとして

参加

• EdgeX Foundry on CIP Core

• 目的

• IoTシステムに向けたベースシステムをCIP Coreで

構築できることを実証

• ゴール

• CIP Core上でEdgeX Foundryを動作させるた

めのサンプル実装を開発

• PoC (Proof of concept) プロジェクト

• ステータス

• ソースコードはCIP GitLabで入手可能

https://gitlab.com/cip-playground/edgex-cip

CIP Core

Docker container

EdgeX Foundry

Sample application

Hardware

(32)

連携：Reproducible Builds

Reproducible

CIP Core

3 CIP Coreプロジェクト

Tiny profile

Debian profile

Reproducible Builds

へのファンド

1

Debian

packages sourcesDebian

2

• _{Reproducible Buildsの}

スポンサー

• _{連携計画（目的）}

• _{reproducible buildをCIP}

Coreのライフタイムに亘る保証

1 Up-streaming

2 使用

3 統合

(33)

この章のサマリ

33

• _{CIPの現在の注力領域：}

• Kernel 開発／メンテナンス: real-timeサポートを含むLinuxカーネル開発と

超長期サポート

• テスト: テストフレームワーク提供、テスト作業推進

• CIP Coreパッケージ: 必須ビルドチェーンを含む超長期サポートに必要な産業

グレードコンポーネントのセット

• Security: セキュリティ機能強化とサイバーセキュリティ標準への準拠

• 連携: Linux stable, Debian/Debian-LTS, Real Time Linux,

Reproducible Builds, EdgeX Foundry

(34)

(35)

全体のまとめ

35

• _{社会インフラには産業グレードのオープンソースベースレイヤが必要}

• CIPはLinuxで対応

• _{サステイナビリティを以下で担保：}

• 大手産業系ベンダー、大手半導体ベンダー、Linuxベンダーの参加

• 成熟したオープンソースプロジェクト (Debian, PREEMPT_RT, KernelCI, …)

との密な連携と活用

• 適切なツールチェーンの提供

• テストの励行

(36)

サイバートラストのCIPへの取り組み

• CIPカーネルメンテナーとして、SLTSカーネル

のメンテナンスに貢献

• 顧客・パートナー、あるいは各種商業イベン

トでCIPを宣伝

• 新しいCIPメンバーの勧誘

• CIPベースの組込み領域向けDistroを計画

https://www.cip-project.org/blog/2018/08/20/cip-member-spotlight-cybertrust https://www.miraclelinux.com/product-service/total-embedded/r-and-d/cip-member-spotlight

CIPスポットライト

(37)

37

CIPをカバーするWeb記事

• _{CIP – Keeping the Lights on with Linux – Linux.com, June 27}

• _{Opening Up New Ways to Build and Secure Civil Infrastructure – Transforming}

Networking Infrastructure, June 20

• _{Cybertrust Joins the CIP Project As Ecosystem for Large Scale Critical Infrastructure}

Initiatives Grows – IoT Evolution World, June 20

• _{Civil Infrastructure Platform wants Linux to save Civilization}

_{- Linux.com, March 28}

• _{ELC Presentations - Hacker News, March 22}

• Super long-term kernel support

- LWN.net, March 19

Linux Foundationから入手（2018.7.17）

CIP Blog: Key Learnings

at OSS Japan

(38)

CIP活動に参加するには？

• CIP Mailing list:

cip-dev@lists.cip-project.org

他のリソース

• CIP Web site:

https://www.cip-project.org

• CIP Blog:

https://www.cip-project.org/blog

• CIPをカバーする記事:

https://www.cip-project.org/news/in-the-news

• CIP Wiki:

https://wiki.linuxfoundation.org/civilinfrastructureplatform/

• CIP White Paper:

https://wiki.linuxfoundation.org/_media/civilinfrastructureplatform/white

paper_short.pdf

CIPソースコード

• CIP GitLab:

http://www.gitlab.com/cip-project

• CIP kernel:

https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/cip/linux-cip.git/

(39)

信頼とともに

ソフトバンク・テクノロジーグループ

ソフトバンク・テクノロジーエムソリューションズフォントワークス環サイバートラストアソラテックリデンモードツー

CIPのご紹介

えっ？同じKernelで10年保守を！？

産業向け基盤OSの超長期保守実現に向けた

Civil Infrastructure Platform(CIP)の取り組み

2018/10/27

サイバートラスト株式会社 工藤雅司

ミラクルリナックスとサイバートラストが2017年10月に合併、新生サイバートラストとして活動中

サイバートラストの紹介

2017年

10月

2000

年

2016

年

設立

Embedded

Linux OS

IoT

ビジネス協業

合併

1995

年

2016

年

日本初

認証局運用開始

SIOTP

IoTソリューション

共同開発

設立

2017年

３月

2017年

３月

Asianux

謝辞

本発表資料は、10月22日にOpen Source Summit Edinburghで発表された

以下の資料を基に作成しました。

講演名：Civil Infrastructure Platform: Two Year Experience of

Industrial Grade Open Source Base-Layer development

講演者：株式会社東芝 小林良岳様

Siemens AG Urs Gleim様

本資料の使用を快く許諾頂いたお二方にこの場をお借りして感謝申し上げます。

本日のアジェンダ

１．CIPの概要

２．CIPの活動状況

３．まとめ

CIPの概要

交通運輸

エネルギー

産業

その他

鉄道オートメーション

車両制御

自動改札

産業オートメーション

産業用通信

ＣＮＣ

ビルオートメーション

健康管理

放送

発電

送電系監視制御

この文明はLinuxの上に成り立つ

Linux保守の課題

ある企業での課題：

異なるフレーバ・バージョンの

Linuxを保守

…いくつもの製品に対して

…何年も

…事業部毎に

…ビジネス上のメリットなく

同じような課題認識が広まっています

プラント解析

SCADA

プラント（デバイス）管理

ローカル / リアルタイム解析

IoTゲートウェイ

データ収集 / プリプロセッシング

センサー / アクター接続

サイバートラスト株式会社工藤雅司

_年

_IoT

_年

講演者：株式会社東芝小林良岳様

_{ネットワーク接続された産業グレードデバイスの増加}

_{セキュリティ管理のために必要な調和のとれたソフトウェア環境}

_{Brown氏は米国時間9月28日、同法案（「SB 327」）に署名した。この法律の下で、}

_{産業グレードに向けたオープンソース}