150年間使い続けられるRTOS「RODOS」はドイツの人工衛星に欠かせない：リアルタイムOS列伝（33）（2/2 ページ）

[大原雄介，MONOist]

「RODOS」の設計目標は引き続き“Simplicity”

図2　「RODOS」のロゴ 出所：GiLab

　さて、そんなわけでRODOSはBOSSの特徴を引き継いで、より機能を引き上げたものとなっている（図2）。RODOSの設計目標は引き続き“Simplicity”である。ただし、Simplicityを実装するに当たり、「機能を削って簡素化するわけではない」としている。具体的には、リアルタイムスケジューリング、リソース管理、同期メカニズム、ミドルウェア、スレッド間通信といった機能が全てマイクロカーネルにより「可能な限りシンプルな形で」提供される。RODOSのコアの特徴は以下の通りだ。

• オブジェクト指向のC++インタフェース
• 超高速ブート
• リアルタイム優先制御のプリミティブなマルチスレッディング
• 時間管理
• スレッドセーフな通信／同期メカニズム
• イベントプロパゲーション

　アプリケーションはターゲットハードウェアないしLinux上のアプリケーションとして開発可能なので、例えばある程度までLinux上で開発を進め、実機検証が必要になった段階でターゲットに移すことも容易である（再コンパイルだけで移行可能な場合もある）。

　アプリケーションは、Active Object／Passive Objectを利用できる。Active Objectはタイマー／割り込み／メッセージなどのイベントを受け取ることができ、またObjectから逆にイベントを発生させることも可能である。一方、Passive Objectは単にデータとMethodをActive Objectに提供するだけの存在である。このため、アプリケーションは通常、スレッドやイベント、あるいはInstantiate Subscriber objects（これはミドルウェアへのAPIである）を継承する形でActive Objectを生成して実行をスタートする形となる。

　ちょっと独特なのは時間管理だろうか。RODOSではコアがシステムの時間を制御するが、これは0からスタートし、150年後のEnd-of-Timeまでの間、ns単位の時間を提供する。150年、というのは衛星の運用寿命を考えると納得いく数字である。例えば、ボイジャー1号と同2号はどちらも1977年に打ち上げられ、機能停止（搭載する原子力電池を使い切る予定時期）は2025年ごろとされているから、50年弱動作することを想定している。一般的な組み込み機器よりも想定寿命が長く、しかも何かあっても簡単にはリセットすらできない（ボイジャーは既に1号と2号とも太陽系を脱出している）から、このくらいの設計寿命が必要なのは当然だろう。

　ちなみにコアそのものには多くの機能はない。周辺回路へのアクセスなどは全てミドルウェア経由となっており、これは移植性の向上につながっている。RODOSの最新バージョンは202となっているが、ここでは以下のようなターゲットが挙げられている。

• Linux上での動作
• POSIX環境での動作
• STMicroelectronics STM32F4
• Microchip SmartFusion 2
• Raspberry Pi 3

　また、過去にはベアメタルで以下のプロセッサをサポートしている。

• arm_cortex（Armv8-A汎用）
• arm-cortexA8（Cortex-A8汎用）
• arm-cortexA9（Cortex-A9汎用）
• arm-cortexA9_zinq（Cortex-A9コア内蔵のXilinx Zynq）
• arm_v4（Armv4汎用）
• avr32（AtmelのAVR32）
• bf561（ADIのBlackfin BF501）
• imx（NXP Semiconductosのi.MX）
• leon（SPARCv8ベースのLEONプロセッサ）
• microblaze（XilinxのMicroBlaze）
• raspberrypi（Raspberry Pi）
• smatfusion（Microchip SmartFusion）
• virtex4（Xilinx Virtex-II搭載のPowerPC 405）

　これらの他、FreeRTOS、RTEMS、Windowsなどの環境上でも動作するとしている。

　RODOSで「Hello, World」を記述するとリスト1のようになる。

#include "rodos.h"
static Application appHW("HelloWorld");
class HelloWorld : public Thread {
public:
  HelloWorld() : Thread("HelloWorld") { }
  void init() {
    PRINTF("Printing Hello World");
  }
  void run(){
    PRINTF("Hello World!\n");
  }
}
static HelloWorld helloworld;

リスト1　RODOSにおける「Hello, World」の記述

　スレッドを作るHelloWorld()と、初期化のinit()、実際にHello, Worldを出力するrun()の2つのメソッドを生成し、あとは一番下でHelloWorldを呼び出すことで実行されるというわけだ。C++としてはごく標準的な記述でコーディングできているのが分かる。

　RODOSは現在もKamaro EngineeringやWuSpaceなどで人工衛星のシステム構築に利用されている。日本ではあまりなじみがないが、主にドイツの人工衛星構築では欠かせないRTOSである。