Zwei spezialisierte Linux-Systeme Mit vereinten Kräften in die Cloud

SSV Software Systems erweitert die Embedded-System-Firmware durch ein Cloud-Betriebssystem und vereinfacht so den Aufbau und Betrieb verteilter Systeme.

Komplexe eingebettete Systeme wie Computer-on-Modules zusammen mit einem speziellen Betriebssystem auszuliefern, ist inzwischen bei fast allen Herstellern eine Selbstverständlichkeit. SSV Software Systems geht nun noch einen Schritt weiter: Neben dem Embedded-Betriebssystem wird für ausgewählte Baugruppen ein Cloud-Betriebssystem als Zubehör angeboten. Dieses kommt auf einem Root-Server im Internet zum Einsatz. Beide Betriebssysteme werden zu einem verteilten System zusammengeschaltet.

Linux ist dabei das Embedded-Betriebssystem, dessen Kernel für den minimalen Ressourceneinsatz optimiert wurde. Mit anderen Worten: Der Kernel beinhaltet nur die für eine bestimmte Hardware notwendigen Treiber und Funktionen. Dadurch ergeben sich ein sehr geringer Speicherbedarf und ein sehr schnelles Boot-Verhalten. Neben dem Kernel mit einem TCP/IP-Stack für IPv4 und IPv6 gehört ein für Flash-Speicherbausteine entwickeltes Root-Dateisystem zum Lieferumfang. In diesem Dateisystem sind eine Laufzeitumgebung für in C/C++ geschriebene Anwendungen mit Bibliotheken für alle wichtigen Systemfunktionen, verschiedene Server (HTTP, HTTPS, SSH/Telnet, SFTP usw.) sowie eine PHP-Engine und eine SQlite-Datenbank abgelegt. Zu den Besonderheiten des SSV-Embedded-Linux gehören die SSV/ECC-Treiber für die Cloud-Kommunikation.

Die Basis des Cloud-Betriebssystems bildet ein Debian-Server-Linux für x86-Plattformen, das durch ein spezielles (Cloud-)Service-Framework erweitert wurde. Innerhalb dieses Frameworks arbeiten unterschiedliche, skalierbare Dienste, von denen einige direkt mit den Bausteinen des Embedded-Betriebssystems korrespondieren. Weitere Dienste bieten zum Beispiel Web-basierte Benutzerschnittstellen (SSV/WebUI), um den aktuellen Betriebszustand eines Embedded Systems per Internet zu überwachen. Neben einem Datenloggerdienst zur Langzeitdatenaufzeichnung ist auch ein Benachrichtigungsdienst für den automatischen Status- oder Alarm-E-Mail-Versand im Cloud-Linux vorgesehen, der in Abhängigkeit von einem bestimmten Embedded-System-Zustand eine Nachricht verschickt. Darüber hinaus steht ein spezieller VPN-Rendezvous-Dienst zur Verfügung, der den Aufbau eines SSL/TLS-basierten VPN zwischen Embedded-Systemen und den Fernwartungs-PCs externer Support-Mitarbeiter ermöglicht.

Die Kombination beider Betriebssysteme und der Cloud-Softwarekomponenten bietet bereits heute völlig neue Standardfunktionen, die für andere Plattformen erst entwickelt werden müssten. Hier einige Beispiele:

  • Monitoring-Website: In der Cloud wird eine individuelle Web-Seite für jedes eingebettete System abgelegt. In dieser Web-Seite existieren Platzhalter für die letzen aktuellen Daten, die vom jeweiligen Embedded System in bestimmten Zeitabständen per Internet übermittelt werden. Das Ergebnis, also den aktuellen Zustand und die letzten wichtigen Systemmeldungen, kann sich der autorisierte Benutzer jederzeit mit einem beliebigen Web-Browser via PC oder Smartphone anschauen.
  • Fernüberwachung wichtiger Systemfunktionen: Ein Embedded-System übermittelt periodisch bestimmte Systemereignisse (Anzahl der Boot-Vorgänge, Temperatur, Flash-Schreibzugriffe, Speicherauslastung usw.) an einen Dienst in der Cloud. Dort werden die Daten verdichtet und geprüft. Beim über- oder Unterschreiten vorgegebener Grenzwerte wird ein Servicemitarbeiter automatisch alarmiert. Auf diese Art und Weise lässt sich beispielsweise die Anzahl der Flash-Speicherbaustein-Löschzyklen in Photovoltaik-Datenloggern oder anderen Systemen im Dauereinsatz sicher überwachen.
  • Konfigurationsdaten- und Softwaremanagement: In der Cloud existiert eine spezielle »Geräte-Datenbank«. Jedes Embedded-System kann über einen besonderen Schlüssel als Zugangsberechtigung und einem Identifier als Adresse die jeweils aktuellen Konfigurationseinstellungen in der Datenbank speichern bzw. auslesen. Darüber hinaus werden in der Datenbank für jedes eingebettete System die Versionsnummern der installierten Softwaremodule abgelegt.
  • VPN-gesicherter Fernzugriff: Embedded-Systeme und die PCs von Service- und Support-Mitarbeitern werden per Internet zu einem hochsicheren VPN (Virtual Private Network) zusammengeschaltet. Über das VPN kann auf alle Ressourcen eines eingebetteten Systems zugegriffen werden. Dadurch sind beispielsweise auch neue Service-Dienstleistungen möglich, zum Beispiel ein Inbetriebnahme-Support oder regelmäßiger Software-Update per Internet.


Durch die Kombination des Embedded-Betriebssystems und der Cloud-Dienste lassen sich die Herausforderungen der Zukunft an die Vernetzungs- und Kommunikationsfähigkeiten dezentraler Systeme, beispielsweise durch Smart Grids und dem Internet der Dinge (Internet of Things), deutlich schneller und kostengünstiger lösen. Darüber hinaus ergibt sich ein deutlich höherer Kundennutzen, da die Cloud-Dienste besonders die Inbetriebnahme und die Handhabung Embedded-System-basierter Lösungen vereinfachen.

embedded world 2012, Halle 4, Stand 444i