AUTOSAR Adaptive Platformのアーキテクチャ：AUTOSARを使いこなす（8）（2/3 ページ）

車載ソフトウェアを扱う上で既に必要不可欠なものとなっているAUTOSAR。このAUTOSARを「使いこなす」にはどうすればいいのだろうか。連載の第8回では、新たに登場したAUTOSAR Adaptive Platformのアーキテクチャについて説明する。

[櫻井剛，MONOist]

Adaptive Platform Foundationとは

　まず、APの基本機能を提供するライブラリ群である、Adaptive Platform Foundationについて説明します。

　これらをAAから利用する際には、procedure call（processを持たずに実現できるもの)またはMachine内IPCを介して行います（Library-based）。

• ara::com Communication Management（CM）
  • Virtual Function Bus（VFB）におけるインタフェースの主要な実現手段です。AA間のインタフェースでは、PSE51の制限上IPCを使用しないことから、AA間で直接インタフェースを持つことはできません。代わりに、CMがそのインタフェースの役割を果たします
  • CMは、Process内通信、Process間通信およびMachine間通信の実現も担い^※6）、必要に応じてEnd-to-End Protection （E2E）やSecure Communication（TLS、DTLS、SecOCおよびIPSec）も行います。サービス指向通信として、Machine内ローカル用のIPCや、Machine間のSOME/IP（Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP）、DDS（Data Distribution Service for Real-time Systems）に対応します
  • なお、NMの項目で後述するように、Ethernetへの対応を最優先して開発が進められています

• ara::rest RESTful
  • WebサービスのHTTP/JSONクライアントなどで使われる、REST（REpresentational State Transfer）による通信を可能にします
  • 木構造のメッセージペイロード（Object Graph）、URIとrequest method（HTTPのGET/POST）が基本となります

• ara::tsync Time Synchronization
  • ECU間の時間同期をつかさどります（CPにおけるStbMとEthTSynに相当）
  • これにより、X-by-WireやSensor Fusionでの複数ECU間の動作の時間同期や、ECU間の相互監視（タイムスタンプ付き）、Secured Communicationにおけるfreshness value（FV）の同期とReplay attackによるなりすまし対策などを可能にします

• ara::per Persistency
  • Key-Value-Storage（キーと暗号鍵の格納と、キーを指定することによる読み出し）とFile-Proxy（ファイルシステムに類するもの）の2つのメカニズムによる、不揮発メモリアクセスを提供します

• ara::phm Platform Health Management
  • ソフトウェアの実行を監視（Supervision）し、異常が生じた場合には指定されたActionを実行することができます（CPにおけるWdgMに相当）
  • 監視内容は以下の4種類です
    • Alive Supervision：周期処理が適切な間隔で行われていることの監視（実行間隔が短すぎる場合も検出）
    • Deadline Supervision：非周期処理などでの、ある区間内の実行時間制約の監視（最長/最短範囲内にあることの確認）※CP WdgMとは違い、Start-Endの区間のEndの通知がなくとも、タイムアウトを検出可能
    • Logical Supervision：制御フローの監視（Control Flow Monitoring）
    • Health Channel Supervision：RAM testやROM test、電圧監視などの外部監視メカニズム（external supervision）からの監視結果の利用 ※CP R4.4.0 WdgMにはまだない機能です
  • Action内容としては、SM/EMによる動作モードの切り替え（Machineレベル、Function Group単位またはApplication単位）、Processのリスタート（EMによる）、ウォッチドッグデバイスを介してのリセットなどがあります（後述のDMでのイベントメモリにはまだ対応していません）
  • なお、AP PHMやCP WdgMの共通機能仕様として整備が進められているFO SWS Health Management仕様書は、改訂作業の都合でFO R1.4.0のものが変更なしにR1.5.0に含められていますが、次回のリリースで、AP SWS PHMの構成見直しとともに更新される予定です

• ara::core Core Types
  • Core Typesでは、複数のFCのpublicインタフェースで使用される共通クラスと機能を定義します。各種エラー関連のものが中心となっています

• ara::exec Execution Management（EM）
  • EM自身を除き、FCやAAはRAM上にロードされ実行されます。このロード、起動やシャットダウンをつかさどるのがEMです
  • また、プロセスの起動やシャットダウンの条件、および、プロセス起動順序などを制御することができます。また、CP OsにおけるTiming ProtectionやMemory Protectionに相当する部分もEMが担当します

• ara::iam Identity and Access Management（IAM）
  • セキュリティ面でのアクセスコントロールをつかさどります
  • CPUやRAMなどのリソース割当はカバーしません（IAMではなく、主にManifestやEMの範囲となります）

• ara::log Log and Trace（L&T）
  • CPにおけるDltに相当し、ログ情報を、規定のプロトコル（LT Protocol、参照文献［4］）でネットワーク上に送信したり、ファイルとしての記録、シリアル出力することが可能です
  • これにより、例えば、当該AP ECU内部の振る舞いを外部から参照すること（CPにおけるRTE VFB Tracingと同様）などが、現時点では未完成ではあるものの、将来的に可能になります

• ara::crypto Cryptography
  • 暗号関連演算（Cryptographic Operations）と暗号鍵管理（Key Management）を提供します。
  • 暗号関連演算（Cryptographic Operations）：
    • Hash計算
    • MAC生成/検証
    • 暗号化/復号（Cipher）
    • 署名生成/検証（Signature）
    • 乱数生成（Random）
  • 暗号鍵管理（Key Management）：
    • 鍵設定、鍵抽出、鍵複製、鍵生成
    • 秘密鍵導出（KDF）、秘密鍵交換
    • 証明書復号/検証（現時点では未サポートだが今後サポート予定）
    • なお、AP SWS Crypto仕様書は、APIの全面見直し中のためFO R1.5.0では改訂せず、暫定的にR1.4.0のままとなっていますが、今後のリリースで更新される予定です

• POSIX PSE51 / C++ Standard Template Library（STL）：Operating System Interface
  • OS関連APIに関しては、IEEE Std 1003.13-2003における、単一プロセス向けのMinimal Realtime System Profile（PSE51）のものに限定して使用します。このプロファイルは、移植性とFreedom from Interference（FfI、自動車向け機能安全規格であるISO 26262の基本的な要求事項の1つである「cascading failureが発生しないこと」）の観点から選択されています
  • また、C++のStandard Library（STL）をARAの一部として利用することも可能です（ただし、注意点あり）

※6）なお、CMに限った話ではないのですが、FC間ではInter-Functional-Cluster（IFC）と呼ばれる専用インタフェースも利用されます。これはR18-03より導入されました。