Linux ディストリビューターが語る組込みLinux の今サイバートラスト株式会社伊東達雄 2018年7月27日 Version 1.2 Copyright Cybertrust Japan Co., Ltd. All rights reserved. 公開

(1)

Linux ディストリビューターが語る

「組込みLinux」の今

サイバートラスト株式会社

伊東達雄

(2)

公開

2

今回のイチオシ

この夏、組込みLinuxで抑えておきたいポイントは？

1

2

3 組込み向けLinux、保守は大丈夫？

超長期サポートを実現するための取組み

リアルタイム処理はしたい、でもネットワークやリッチなGUIも実現したい。

LinuxとRTOSの”イイトコ”取りを実現するOpenAMP

そのセキュリティ処理、ほんとに安全？

TrustZoneを活用したOP-Teeでデバイスのセキュリティを確保する。

(3)

(4)

公開

4 新生サイバートラスト：ソフトバンクグループと合併

● 認証局

● IoT脆弱性診断

● Linux Distributor

● 組込み用Linux

ミラクル・リナックス

株式会社

サイバートラスト

株式会社

東証1部上場

ソフトバンクグループ

ソフトバンク・テクノロジーグループ

合併

(5)

サイバートラスト：事業領域

国内電子認証局の運用

Linux/OSS の専門性

電子認証の専門性

ITインフラを支えるLinux提供

組込みLinux

IoT 電子認証

認証・セキュリティ事業

IoT事業

Linux/OSS事業

サイバートラストの認証事業とミラクル・リナックスの組込みLinux 事業の組み合わせで

IoT 時代のデファクトスタンダードへ

(6)

公開

6 OSS事業のコアコンピタンスと製品

専用OS領域

従来型サーバ領域

Linux開発

● 独自カーネル

● ネットワーク

● マルチアーキテクチャ

● FastBoot

コアコンピタンス：OS技術、Linuxディストロ技術、エンタープライズサポート技術

ビジネスセグメント：コアコンピタンスを差別化に活用できるエリア、クラウド領域と組込み（車載）領域に注力

サーバOS/クラウド基盤

● カーネル

● ドライバ作成、解析

● 障害解析、対応

統合監視.統合運用

● HW,SWアプライアンス

● クラスタ対応

● 仮想化、DB、HW監視

テンプレート提供

● 他社、OSSを含む複合環境

の統合HAPI(*1)

Linux

OS

Linux

組込

Linux

デジタル・サイネージ

● 映像再生特化OS

● HWアプライアンス

● 個別開発対応

● リアルタイム性能強化

● ブラウザ技術

映像系

ソリューション

IVI,IoT　デバイス制御

コア・コンピタンス

OS技術

コミュニティ連携

サポート技術

(*1)Hatohol Arm Programming Interface:外部連係通信機能

システムバックアップ

● VMWare、仮想環境や固有

のファイルシステムも完全

バックアップ

●

● 長期間サポート

インフラ

ソリューション

(7)

MIRACLE LINUX採用実績

ファクトリーオートメーション

通信・交換機

鉄道/航空

オートモーティブ

(8)

公開

8 サイバートラストとARMのシナジー

❏ 組込みLinuxでの協業

❏ ヘテロマルチコア環境の活用

(9)

(10)

公開

10 み

ら

く

_る

ちゃん

● オープンで明るく元気

● 葉っぱとペンギンが

モチーフ

● Linuxの

妖精

で人間とLinux

が仲良くなれるようにがん

ばっているよ

(11)

と

ら

す

と

ちゃん

● しっかり者のおねえさん

● 鍵やスーツ、裁判官が

モチーフ

● 信頼と認証の

女神

でみんな

が安心・安全に暮らせるよう

に世界を支えているんだ

(12)

公開

12 かーねる

くん

● Asianuxのカーネルがからうまれ

たLinuxの

妖精

● みらくるちゃんの

子分

なんだ！

● みらくるちゃんと一緒に人間と

Linuxが仲良くなれるようにがん

ばっているよ

(13)

(14)

公開

14 組込みソリューション【EMConnect】

EMTee

EMDuo

EMLinux

同一SoC上でLinux/RTOS同時実行を実現

豊富な実績を持つ国産組込み向けLinux OS

Armの機能を使った組込み向けセキュアOS

商用組込みLinux、SecureOS、Linux/RTOS共存、Web GUI

次世代の組込み業界ニーズに応えるソリューション群

EMBrowser

HMIとして利用できる、

HTML5インターフェース

EMConnectシリーズ

TrustZone

EMLinux

RTOS

EMTee

Cortex-A53

Cortex-R5

Cortex-A53

Cortex-R5

EMBrowser

EMDuo

長期サポート(CIP)

(15)

組込み技術の取組み

(16)

公開

16 IoT機器に関連する政府の動向

【改正民法2020年4月施行】

● IoT機器も5年間はセキュリティパッチ供給が定常化へ

【米議会2017年8月上院提出】

● 国が調達する重要IoT機器はアップデート可能であること

【総務省2017年9月実施】

● 脆弱なIoT機器を調査し、メーカ―と所有者と情報共有

【総務省2017年10月公開】

● IoTセキュリティ総合対策

■

IoT機器のICチップに電子署名

■

適合品への認定プログラム案あり

ソフトウェア・アップデートとRoot of Trustがセキュリティ対策の基本

SW Updateが必須機能へ

（OTA：Over-the Air）

鍵管理が標準へ

（Root of Trust）

(17)

長期サポート体制：OSSコミュニティ及びSoCメーカーとの連携

ソース管理システム

OSS

コミュニティ

MIRACLE LINUX

Asianux

お客様専用Linux

Embeded MIRACLE

SoC

メーカー

コミッターエンジニア

パッチ投稿

機能のバックポート

HWの問題の

エスカレーション

● サイバートラストが長期サポートできる理由

○ 15年間維持しているエンタープライズLinux MIRACLE LINUX／Asinauxの実績

○ MIRACLE LINUX や様々なお客様のカスタマイズLinuxを共通化し一括管理システム

○ SoCメーカーとのアライアンスで、KernelとHWの境界問題もサイバートラストが1stで対応

(18)

公開

18 • Linux Foundation傘下のオープンソースプロジェクトとして2016年4月設立

– ファウンダー：

東芝、日立、シーメンス、

Codethink、Plathome

– その後、ルネサス、Moxa、CTJが参加

• CIPの目的

– 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Industrialグレードの

オープンソースベースレイヤを提供

– Upstreamコミュニティと密に協業

– 新たなLinux Distroをつくるものではない

CIP（Civil Infrastructure Platform）

Platinum Members

Silver Members

(19)

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

発電

_{産業オートメーション}

ＣＮＣ

ビルオートメーション

健康管理

OSSJ 2018 “Civil Infrastructure Platform: 2 Years

Experience of Industrial-grade Open Source Base

Layer Development and Its Future” (Yoshitake

Kobayashi, Toshiba Corporation) をベースに改版

(20)

公開

活動スコープ

User space

Kernel space

Linux Kernel

App container

infrastructure (mid-term)

App Framework

(optionally, mid-term)

Middleware/Libraries

Safe & Secure

Update

Monitoring

Domain Specific communication

(e.g. OPC UA)

Shared config.

& logging

Real-time support

Real-time /

safe virtualization

Tool

s

Concepts

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 Open Source Summit Japan 2018

20

1

2

3

4

1 OSSJ 2018 “Civil Infrastructure Platform: 2 Years

Experience of Industrial-grade Open Source Base

Layer Development and Its Future” (Yoshitake

(21)

CIPが使用するLTSバージョン

OSSJ 2018 “

Using Linux for Long Term -

Community Status and the Way We Go”

(Tsugikazu Shibata, NEC

) から引用・加筆

(22)

公開

22 CIPと他のプロジェクトとの関係

● CTJはCIPに参画し、コミュニティと連携した超長期サポート体制を確立します

● CIPでは各OSSコミュニティの成果と連携し、社会インフラ向けベースレイヤーのLinuxを提供

● CIPはReal-Time Linuxプロジェクトのゴールドメンバーとして連携

● LTS (4.4)をターゲットにしたカー

ネルサポート

● RealTime サポート

● 必要に応じLinus Treeからバッ

クポート

● ユーザランドはDebian LTSを

使用

● Debian スポンサー

Collaboration

● 主要なパッケージに対する

セキュリティアップデート

● ソース、パッチ管理

● アップストリーム

● 厳密なOSSライセンスチェック

● Linuxカーネルパッケージ協調

KernelCI

CI/Test

(23)

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ソースコード

(24)

公開

24 組込み技術の取組み

(25)

Linux

RTOS

OpenAMP

EMDuo：LinuxとRTOSの共存アーキテクチャ

・Linux：

　- クラウド連携

　- OSS資産の活用

・RTOS：

　- リアルタイム性能担保

　- 既存資産の活用

Wifiドライバ

デバイス制御

■ ひとつのSoCでコアごとにRTOSとLinuxを同時に実行

■ ARMが提唱するヘテロコア環境の実現

■ RTOSのリアルタイム性とLinuxの開発効率の両方メリットを享受

(26)

公開

26 RTOSでリアルタイム処理をしながら

Linuxでネットワーク接続やグラフィック処理が可能です

Linuxを使いたい理由

ネットワーク接続

ユーザインターフェース

Cortex-A75

Linux

RPMsg

LTE、Wifi

RTOS

デバイス

Cortex-A55

RPMsg

OpenAMP

Cortex-A75

Linux

RPMsg

RTOS

Cortex-A55

RPMsg

OpenAMP

アニメーション効果

３次元効果、など

CLICK

!!

H.264エンコード

動画

GUI

(27)

EMDuo/OpenAMP性能

● EMDuo RPMsg転送性能

○ RTOSからLinuxにrpmsg_sendで100バイト転送

○ 処理時間

■

RTOS（rpmsg_send処理）

117μs

■

Linux（callback受信処理）

18μs

● OpenAMP上でのTCP/IP実装の課題（

TCP/IP over rpmsg OpenAMP with Udoo Neo

）

○ ARM SoC上のCortex-A9 とCortex-M4でrpmsg上にTCP/IPの通信を実装

■

512バイト（デフォルト）を使用

○ iperf （ネットワーク機器向けベンチマーク）では、約700Kbit/s

ハードウェア

RTOS側ソフトウェア（バージョン）

Linux側ソフトウェア（バージョン）

・ZYNQ 7020（最大 866MHz）

　Dual ARM Cortex-A9 コア

・FreeRTOS（9.01）

・libopenamp(1.3)

・libmetal(1.4)

・Linuxカーネル(4.9.0 (+xilinx patch)

・libmetal(v2017.10)

・OpenAMP(v2017.10)

(28)

公開

28 Linuxのリアルタイム性能向上

● ターゲット: Rasberry Pi 3 (32bit)

● OS: Raspbian 9

● カーネルバージョン : 4.14.33と4.14.34-rt27(PREEMPT_RT適用カー

ネル)

● 測定方法

○ Vanillaカーネルと PREEMPT_RT適用カーネルで cyclictestを

使って性能を測定

○ cyclictest

・nanosleepを定期的に繰り返し、スリープから起きる

　理想的な時刻と実際に起きた時刻の差分を計算する

・cyclictest -p 90 -m -c 0 -i 200 -n -v 100 -q -l 5000

● -p: プロセスプライオリティ

● -i: インターバル

● -l: 測定回数

● -n: nanosleep

リアルタイムパッチによって、応答時間半減、

応答最大最小値５分の１に短縮

Preempt Real Time Patch性能

性能測定条件

リアルタイムパッチ

通常カーネル

レイテンシー（ μs）

個数

　通常カーネル

　Preempt RT Patch

最小値：29us、最大値：150us、平均値：39us　最大最小差：121us

最小値：14us、最大値：39us、平均値：18us　最大最小差：25us

(29)

LinuxとRTOSの比較

Linux

RTOS

起動時間

秒オーダー

・Linux高速起動ソリューション（ FastBoot）で、

　数十秒の立ち上がり時間を一桁秒に短縮可能

ミリ秒オーダー

応答性

数十マイクロ～ミリ秒オーダー

・Preempt Real Time Patchで割込み応答性、応答

　時間の揺らぎを大幅改善

マイクロ秒オーダー

・最悪応答時間の保証

フットプリント

16MB以上

・アプリケーションに依存※

数百KB以上

・アプリケーションに依存

プログラミングモデル

タイムシェアリング（他動式）

FCFS/優先度方式等（自律式）

(30)

公開

30 全4回の連載で

Linux移行の疑問を解消

RTOSから組込みLinuxへの移行支援

掲載から3年が経過した今も

「ITRON」や「VxWorks」などの

ユーザにが参考にしている。

◎第1回：リアルタイム OSからLinuxへ

◎第2回：組込みOSの比較と選択

◎第3回：組込みLinux導入の注意点

◎第4回：組込みLinuxのトラブルと

　　ディストリビューションの必要性

これからLinuxに移行を考えている

人を支援する目的で、組込み

LinuxとRTOSの違いやLinux選定

の注意点などを、４回の連載に分

けて解説。

https://www.miraclelinux.com/product-service/total-embedded/point

(31)

組込み技術の取組み

(32)

公開

32 TrustZone：EMTee (OP-TEE商用版)

Arm TrustZoneを利用：証明書の管理や暗号化、DRM処理などの

秘匿性の高い処理をSecure Worldで実行し、Normal Worldから隔離

Kernel

GlobalPlatform

TEE Client API

GlobalPlatform

TEE Internal API

TEE core

【 Normal World 】

Linux

【 Secure World 】

OP-TEE

Arm® TrustZone®-enabled chipset

Secure

Monitor

HAL

DRM

SW更新

機器証明

optee_core

Trusted

Application

ID

(33)

● IoT機器に埋め込まれた電子証明書は、Secure

World内でのみアクセスできるようにすることで、

電子署名の改ざん、なりすましを防止

● IoT機器からクラウドに送達する情報に電子署名

を行うことで、IoT機器の真正性を担保

● IoT機器情報取得例

1. IoT機器からクラウドにアクセス

2. クラウド上のIoT機器管理サービスからIoT機

器に問い合わせ

3. Normal WorldのアプリからSecure Worldの

電子署名アプリに機器IDを依頼

電子証明書をSecure Worldに格納することで、

IoT機器証明の信頼度をより一層高める

ことができます

EMTee活用例

①

電子署名

④

　　　　　Arm TrustZone-enabled Chip

Linux/

Android

optee

core

Secure World

Normal World

ATF

Uboot

Secure

Storage

optee

client

optee

linuxdriver

アプリ

セキュア

通信

④

⑤

_③

デバイス

ID

①

②

(34)

公開

34

まとめ

この夏、組込みLinuxで抑えておきたいポイントは？

1

2

3 組込み向けLinux、保守は大丈夫？

超長期サポートを実現するための取組み

リアルタイム処理はしたい、でもネットワークやリッチなGUIも実現したい。

LinuxとRTOSの”イイトコ”取りを実現するOpenAMP

そのセキュリティ処理、ほんとに安全？

TrustZoneを活用したOP-Teeでデバイスのセキュリティを確保する。

Linux ディストリビューターが語る 組込みLinux の今 サイバートラスト株式会社 伊東達雄 2018年7月27日 Version 1.2 Copyright Cybertrust Japan Co., Ltd. All rights reserved. 公開

Linux ディストリビューターが語る

「組込みLinux」の今

サイバートラスト株式会社

伊東達雄

公開

今回のイチオシ

この夏、組込みLinuxで抑えておきたいポイントは？

1

2

3

組込み向けLinux、保守は大丈夫？

超長期サポートを実現するための取組み

リアルタイム処理はしたい、でもネットワークやリッチなGUIも実現したい。

LinuxとRTOSの”イイトコ”取りを実現するOpenAMP

そのセキュリティ処理、ほんとに安全？

TrustZoneを活用したOP-Teeでデバイスのセキュリティを確保する。

公開

4

新生サイバートラスト：ソフトバンクグループと合併

● 認証局

● IoT脆弱性診断

● Linux Distributor

● 組込み用Linux

ミラクル・リナックス

株式会社

サイバートラスト

株式会社

東証1部上場

東証1部上場

ソフトバンク グループ

ソフトバンク・テクノロジー グループ

合併

サイバートラスト：事業領域

国内電子認証局の運用

Linux/OSS の専門性

電子認証の専門性

ITインフラを支えるLinux提供

組込みLinux

IoT 電子認証

認証・セキュリティ事業

IoT事業

Linux/OSS事業

サイバートラストの認証事業とミラクル・リナックスの組込みLinux 事業の組み合わせで

IoT 時代のデファクトスタンダードへ

公開

6

OSS事業のコアコンピタンスと 製品

専用OS領域

従来型サーバ領域

Linux開発

●

独自カーネル

●

ネットワーク

●

マルチアーキテクチャ

●

FastBoot

コアコンピタンス：OS技術、Linuxディストロ技術、エンタープライズサポート技術

ビジネスセグメント：コアコンピタンスを差別化に活用できるエリア、クラウド領域と組込み（車載）領域に注力

サーバOS/クラウド基盤

●

カーネル

●

ドライバ作成、解析

●

障害解析、対応

統合監視.統合運用

●

HW,SWアプライアンス

●

クラスタ対応

●

仮想化、DB、HW監視

テンプレート提供

●

他社、OSSを含む複合環境

の統合HAPI(*1)

Linux

Linux ディストリビューターが語る組込みLinux の今サイバートラスト株式会社伊東達雄 2018年7月27日 Version 1.2 Copyright Cybertrust Japan Co., Ltd. All rights reserved. 公開

ソフトバンクグループ

ソフトバンク・テクノロジーグループ

OSS事業のコアコンピタンスと製品

IVI,IoT　デバイス制御

_る