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    Bao: A Lightweight Static Partitioning Hypervisor for Modern Multi-Core Embedded Systems

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    MCS-IOV : Real-time I/o virtualization for mixed-criticality systems

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    In mixed-criticality systems, timely handling of I/O is a key for the system being successfully implemented and functioning appropriately. The criticality levels of functions and sometimes the whole system are often dependent on the state of the I/O. An I/O system for a MCS must provide simultaneously isolation/separation, performance/efficiency and timing-predictability, as well as being able to manage I/O resource in an adaptive manner to facilitate efficient yet safe resource sharing among components of different criticality levels. Existing approaches cannot achieve all of these requirements simultaneously. This paper presents a MCS I/O management framework, termed MCS-IOV. MCS-IOV is based on hardware assisted virtualisation, which provides temporal and spatial isolation and prohibits fault propagation with small extra overhead in performance. MCS-IOV extends a real-time I/O virtualisation system, by supporting the concept of mixed criticalities and customised interfaces for schedulers, which offers good timing-preditability. MCS-IOV supports I/O driven criticality mode switch (the mode switch can be triggered by detection of unexpected I/O behaviors, e.g., a higher I/O utilization than expected) and timely I/O resource reconfiguration up on that. Finally, We evaluated and demonstrate MCS-IOV in different aspects

    Towards model-driven engineering for mixed-criticality systems: multiPARTES approach

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    Mixed criticality systems emerges as a suitable solution for dealing with the complexity, performance and costs of future embedded and dependable systems. However, this paradigm adds additional complexity to their development. This paper proposes an approach for dealing with this scenario that relies on hardware virtualization and Model-Driven Engineering (MDE). Hardware virtualization ensures isolation between subsystems with different criticality levels. MDE is intended to bridge the gap between design issues and partitioning concerns. MDE tooling will enhance the functional models by annotating partitioning and extra-functional properties. System partitioning and subsystems allocation will be generated with a high degree of automation. System configuration will be validated for ensuring that the resources assigned to a partition are sufficient for executing the allocated software components and that time requirements are met

    parMERASA Multi-Core Execution of Parallelised Hard Real-Time Applications Supporting Analysability

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    International audienceEngineers who design hard real-time embedded systems express a need for several times the performance available today while keeping safety as major criterion. A breakthrough in performance is expected by parallelizing hard real-time applications and running them on an embedded multi-core processor, which enables combining the requirements for high-performance with timing-predictable execution. parMERASA will provide a timing analyzable system of parallel hard real-time applications running on a scalable multicore processor. parMERASA goes one step beyond mixed criticality demands: It targets future complex control algorithms by parallelizing hard real-time programs to run on predictable multi-/many-core processors. We aim to achieve a breakthrough in techniques for parallelization of industrial hard real-time programs, provide hard real-time support in system software, WCET analysis and verification tools for multi-cores, and techniques for predictable multi-core designs with up to 64 cores

    Quarantine-mode based live patching for zero downtime safety-critical systems

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    150 p.En esta tesis se presenta una arquitectura y diseño de software, llamado Cetratus, que permite las actualizaciones en caliente en sistemas críticos, donde se efectúan actualizaciones dinámicas de los componentes de la aplicación. La característica principal es la ejecución y monitorización en modo cuarentena, donde la nueva versión del software es ejecutada y monitorizada hasta que se compruebe la confiabilidad de esta nueva versión. Esta característica también ofrece protección contra posibles fallos de software y actualización, así como la propagación de esos fallos a través del sistema. Para este propósito, se emplean técnicas de particionamiento. Aunque la actualización del software es iniciada por el usuario Updater, se necesita la ratificación del auditor para poder proceder y realizar la actualización dinámica. Estos usuarios son autenticados y registrados antes de continuar con la actualización. También se verifica la autenticidad e integridad del parche dinámico. Cetratus está alineado con las normativas de seguridad funcional y de ciber-seguridad industriales respecto a las actualizaciones de software.Se proporcionan dos casos de estudio. Por una parte, en el caso de uso de energía inteligente, se analiza una aplicación de gestión de energía eléctrica, compuesta por un sistema de gestión de energía (BEMS por sus siglas en ingles) y un servicio de optimización de energía en la nube (BEOS por sus siglas en ingles). El BEMS monitoriza y controla las instalaciones de energía eléctrica en un edificio residencial. Toda la información relacionada con la generación, consumo y ahorro es enviada al BEOS, que estima y optimiza el consumo general del edificio para reducir los costes y aumentar la eficiencia energética. En este caso de estudio se incorpora una nueva capa de ciberseguridad para aumentar la ciber-seguridad y privacidad de los datos de los clientes. Específicamente, se utiliza la criptografía homomorfica. Después de la actualización, todos los datos son enviados encriptados al BEOS.Por otro lado, se presenta un caso de estudio ferroviario. En este ejemplo se actualiza el componente Euroradio, que es la que habilita las comunicaciones entre el tren y el equipamiento instalado en las vías en el sistema de gestión de tráfico ferroviario en Europa (ERTMS por sus siglas en ingles). En el ejemplo se actualiza el algoritmo utilizado para el código de autenticación del mensaje (MAC por sus siglas en inglés) basado en el algoritmo de encriptación AES, debido a los fallos de seguridad del algoritmo actual

    How to Build a Mixed-Criticality System in Industry?

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    In the last decade, the rapid evolution of diverse functionalities and execution platform led safety-critical systems towards integrating components/functions/applications with different ‘criticality’ in a shared hardware platform, i.e., Mixed-Criticality Systems (MCS)s. In academia, hundreds of publications has been proposed upon a commonly used model, i.e., Vestal’s model. Even so, because of the mismatched concepts between academia and industry, current academic models can not be exported to a real industrial system. This paper discusses the mismatched concepts from the system architecture perspective, with a potential solution being proposed
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