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embedded brains Echtzeitbetriebssystem RTEMS umkreist den Mars – und kann noch mehr

| Redakteur: Franz Graser

Die quelloffene Systemplattform RTEMS kann sich auf eine weltweite Entwickler- und Support-Community stützen. Das Entwicklungshaus embedded brains aus Puchheim bei München setzt voll auf das freie Echtzeitsystem.

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Thomas Dörfler (links) und Peter Rasmussen (rechts) leiten gemeinsam das Entwicklungshaus Embedded Brains in Puchheim bei München. Sie haben sich insbesondere auf Echtzeitlösungen auf Basis des Betriebssystems RTEMS spezialisiert.
Thomas Dörfler (links) und Peter Rasmussen (rechts) leiten gemeinsam das Entwicklungshaus Embedded Brains in Puchheim bei München. Sie haben sich insbesondere auf Echtzeitlösungen auf Basis des Betriebssystems RTEMS spezialisiert.
(Bild: embedded brains)

Das Kürzel RTEMS steht heute für „Real-Time Executive for Multiprocessor Systems“. Das war nicht immer so – die letzten beiden Buchstaben bedeuteten einstmals „Missile Systems“ und später „Military Systems“.

In der Embedded-Welt ist es allerdings kein Nachteil, wenn ein System Wurzeln im militärischen Umfeld hat. Denn dort wird viel Wert auf Robustheit und Zuverlässigkeit gelegt – Eigenschaften, die auch von Anwendern aus dem Automobilbereich, der Industrie oder der Luft- und Raumfahrttechnik geschätzt werden.

Das System kam Anfang der neunziger Jahre auf den Markt und zeichnet sich unter anderem durch seine Kompaktheit aus: „RTEMS hat einen sehr kleinen Memory-Footprint, der bei 20 bis 25 Kilobyte liegt“, erläutert Peter Rasmussen, einer der Geschäftsführer des Entwicklungshauses embedded brains aus Puchheim bei München. „Darüber hinaus ist es sehr gut skalier- und für den jeweiligen Anwendungsfall erweiterbar“, so Rasmussen.

embedded brains, das Rasmussen vor acht Jahren zusammen mit seinem jetzigen Mit-Geschäftsführer Thomas Dörfler gründete, entwickelt Lösungen auf Basis des freien Betriebssystems. Nach wie vor besteht Beratungsbedarf darüber, wie sich der Open-Source-Charakter konkret auf die Arbeit mit RTEMS auswirkt. „Es gibt Kunden, die bei Betriebssystemen bisher den kommerziellen Weg gegangen sind, die dann skeptisch sind und nach dem Pferdefuß suchen“, erzählt Dörfler.

RTEMS steht unter einer industriefreundlich modifizierten GPL 2 (General Public License). Das Prinzip, dass Weiterentwicklungen an die Community zurückgegeben werden müssen, gilt deshalb auch hier: „Wenn am Kernel und an den Treibern Änderungen vorgenommen werden, dann muss man diese veröffentlichen“, sagt Dörfler.

Er betont jedoch die Vorteile dieses Prinzips: „Wenn Sie Verbesserungen und neue Funktionalität ins System einbauen, dann wird dieser Code auch von mehreren Leuten getestet, verwendet, geprüft und auch in die Codebasis integriert und gepflegt. Wenn Sie nun nach drei Jahren ein Upgrade auf die aktuelle Betriebssystemversion wünschen, dann sind Ihre Änderungen schon darin enthalten. Sie müssen sich also nicht von neuem fragen, wie Sie Ihre Änderungen wieder hinein bekommen.“

Die Veröffentlichungspflicht besteht jedoch nicht bei Anwendungen, die auf Basis von RTEMS entwickelt worden sind. Diese Applikationen können problemlos unter einer kommerziellen Closed-Source-Lizenz vermarktet werden, versichert Peter Rasmussen. Das hängt mit einer technischen Eigenart des Betriebssystems zusammen. Unter RTEMS, erläutert Dörfler, werden der Betriebssystemcode und der Applikationscode statisch miteinander gebunden. Bei der Linux-Lizenz GPL würde damit der gesamte Code veröffentlichungspflichtig. Anders bei RTEMS: „Bei der RTEMS-Lizenz ist das ganz klar ausgenommen“, so Dörfler.

RTEMS ist unter anderem im Weltraum zuhause

Struktureller Aufbau des Echtzeitbetriebssystems RTEMS (Real-Time Executive für Multiprocessor Systems)
Struktureller Aufbau des Echtzeitbetriebssystems RTEMS (Real-Time Executive für Multiprocessor Systems)
(Grafik: embedded brains)
Die Zuverlässigkeit des Echtzeitsystems zeigt sich unter anderem daran, dass RTEMS sehr häufig für unbemannte Weltraummissionen eingesetzt wird. Es spielt eine wichtige Rolle beim europäischen Satellitennavigationssystem Galileo, ist für die europäisch-russische Marsmission ExoMars vorgesehen und umkreist den Roten Planeten bereits im Mars Reconnaissance Orbiter, wo es ein wichtiger Bestandteil des Funksystems ist.

Aufgrund dieser Erfolgsgeschichte sieht embedded brains RTEMS durchaus als gangbare Alternative zu Betriebssystemen, die für hohe Sicherheitsanforderungen nach der IEC-Norm 61508 oder dem US-Standard DO-178 B der Luftfahrtbehörde FAA zertifiziert sind. Das Entwicklungshaus unterstützt auch Kunden, die Lösungen mit entsprechenden Zertifizierungen benötigen.

Allerdings geht embedded brains hier differenziert vor. Viele Kunden benötigen Lösungen, die den Sicherheitsleveln SIL 1 und 2 der IEC 61508 entsprechen. Ein kommerzielles Betriebssystem, das für SIL 3 ausgelegt ist, wäre hier unnötig und zu teuer. „Das Betriebssystem ist bei sicherheitsrelevanten Projekten nur ein kleiner Part, der zu zertifizieren wäre“, sagt Rasmussen: „Wenn ich bei einem solchen Projekt Projektleiter wäre, würde ich mir genau überlegen, ob ich eine zertifizierte Variante zukaufe oder mir einen kleinen und effektiven Scheduler schreibe, der exakt meine Anforderungen trifft und ihn dann selber zertifizieren lasse.“

Auch für den Fall, dass ein Kunde eine Lösung mit dem hohen Sicherheitslevel 3 braucht, findet er bei den Puchheimern Unterstützung. „Aber wir skalieren die Funktionalität des Systems so herunter, dass wir nur die notwendige Teilmenge nutzen“, weiß Rasmussen. „Und genau die qualifizieren wir dann – nicht mehr und nicht weniger.“

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