QNX (произносится как "кью-эн-икс") — POSIX-совместимая операционная система реального времени, предназначенная преимущественно для встраиваемых систем. Считается одной из лучших реализаций концепции микроядерных операционных систем.

Описание

Как микроядерная операционная система, QNX основана на идее работы основной части своих компонентов, как небольших задач, называемых сервисами. Это отличает её от традиционных монолитных ядер, в которых ядро операционной системы — одна большая программа, состоящая из большого количества «частей», каждая со своими особенностями. Использование микроядра в QNX позволяет пользователям (разработчикам) отключить любую ненужную им функциональность, не изменяя ядро. Вместо этого можно просто не запускать определённый процесс.

Система достаточно небольшая, чтобы в минимальной комплектации уместиться на одну дискету, вместе с этим она считается очень быстрой и должным образом «законченной» (практически не содержащей ошибок).

QNX Neutrino, выпущенная в 2001 году, перенесена на многие платформы, и сейчас способна работать практически на любом современном процессоре, используемом на рынке встраиваемых систем. Среди этих платформ присутствуют семейства x86, MIPS, PowerPC, а также специализированные семейства процессоров, такие, как SH-4, ARM, StrongARM и xScale.

Система платная, при этом для некоммерческого использования и для обучения она предлагается бесплатно.^[1][2]

История

В 1980 году студенты канадского Университета Ватерлоо Гордон Белл и Дэн Додж закончили изучение базового курса по разработке операционных систем, в ходе которого они создали основу ядра, способного работать в реальном времени. Разработчики были убеждены, что в их продукте была коммерческая потребность, и переехали в город Каната в провинции Онтарио (город высоких технологий, иногда это место называют северной Силиконовой долиной Канады) и основали компанию Quantum Software Systems. В 1982 году была выпущена первая версия QNX, работающая на платформе Intel 8088.

Одно из первых применений QNX, получивших широкое распространение, не относилось к встраиваемым системам — она была выбрана для собственного компьютерного проекта Министерства образования Онтарио, Unisys ICON. В те годы QNX использовалось в основном только для «больших» проектов, так как ядро, имеющее размер 44 килобайта, было слишком большим, чтобы работать на однокристальных чипах того времени. В середине 1980-х годов была выпущена QNX2. Благодаря своей надёжности, система имела завидную репутацию и получила широкое распространение для управления промышленными машинами. QNX2 и сейчас иногда применяется в ответственных системах.

В середине 1990-х в Quantum поняли, что на рынке быстро завоёвывает популярность POSIX, и решили переписать ядро, чтобы оно было более совместимым на низком уровне. Так появилась QNX4. Она была доступна со встраиваемой графической подсистемой, названной Photon microGUI, и портированной под QNX версией X Window System. Перенесение программ в QNX4 из операционных систем, основанных на Unix, стало намного проще, также были убраны многие из «причуд» более ранних версий. Также, в начале 1990-х компания была переименована в QNX Software Systems (QSS), чтобы избежать путаницы с другими компаниями, в первую очередь с производителем жёстких дисков, имеющим такое же имя.

В конце 1990-х было решено создать операционную систему, соответствующую свежей редакции POSIX и в максимальной степени совместимую с NetBSD и Linux, в то же время сохранив предсказуемое поведение и микроядерную архитектуру. Результатом этих разработок стала QNX Neutrino, выпущенная в 2001 году. Эта версия поставляется вместе с QNX Momentics Tool Suite, интегрированной средой разработки (IDE), основанной на Eclipse, различными утилитами GNU и программным обеспечением, ориентированным на Интернет: веб-браузерами Voyager и Mozilla, а также веб-сервером. В отличие от предшествующих версий, работавших только в PC-совместимых архитектурах, QNX6 легко адаптируется практически к любой аппаратной конфигурации. Кроме того, особое внимание было уделено проработке архитектуры с тем, чтобы её можно было эффективно масштабировать: как «вверх» (добавляя новые сервисы и расширяя функциональность), так и «вниз» (урезая функциональность, чтобы «втиснуться» в ограниченные ресурсы). Иными словами, QNX6 можно установить там, где QNX4 не уместилась бы. Также, в QNX6 все драйверы были приведены к единой модели и все интерфейсы стали открытыми.

4 февраля 2004 года Государственная техническая комиссия при Президенте РФ выдала компании «СВД Встраиваемые Системы» сертификат № 846, удостоверяющий, что операционная система реального времени QNX 4.25 (изделие КПДА.00001-01) проверена по 2 уровню контроля отсутствия недекларированных возможностей (НДВ). Сертификат разрешает использовать изделие при разработке систем защиты для автоматизированных систем до класса 1Б включительно в соответствии с требованиями руководящих документов Гостехкомиссии России.^[3]

18 мая 2004 года в Государственный реестр сертифицированных средств защиты информации внесён сертификат № 906, удостоверяющий, что защищённая система реального времени QNX 4.25 (КПДА.00002-01) соответствует требованиям руководящих документов Гостехкомиссии России по 3 классу защищённости от несанкционированного доступа (НСД) и 2 уровню контроля отсутствия НДВ.^[4]

27 октября 2004 года компания QSS была куплена международной корпорацией Harman, активно работающей на рынке мультимедийных устройств и систем автомобильной электроники, но далекой от разработки ОС реального времени. При этом Harman сохранила полную автономию^[5] компании QSS, а генеральный директор компании Дэн Додж одновременно занял пост вице-президента корпорации Harman по информационным технологиям.

После 2004 года интерес в мире как к QNX^[6], так и к конкурирующим продуктам^[7][8][9], начал угасать. QNX сохранила популярность в основном в Японии, Германии, России и, в последнее время, в Китае благодаря активному развитию рынка автомобильной электроники и интегрированных систем управления производством^[10].

Осенью 2007 года компания QNX Software Systems приступила к поэтапному открытию исходного кода QNX Neutrino на условиях лицензии гибридного типа в рамках сообщества Foundry27.^[11] Эта лицензия позволяет энтузиастам бесплатно получать доступ не только к исходным текстам операционной системы, но и к инструментальным средствам. При этом для коммерческого использования QNX Neutrino по-прежнему необходимо приобретать соответствующие лицензии.^[12][13] Кроме того, лицензия QNX Neutrino прямо запрещает проведение сертификаций продуктов, производных от исходного кода QNX Neutrino, без письменного разрешения компании QSS.

В сентябре 2009 года на портале Foundry27 был создан проект, предназначенный для сопровождения QNX4 в публичной форме.^[14]

9 апреля 2010 года канадская компания Research In Motion, владеющая брендом BlackBerry, заключила соглашение о выкупе у компании Harman International подразделения, занимающегося разработкой QNX.^[15] В этот же день на сайте Foundry27, появилось объявление, что доступ к исходным кодам QNX для широкой общественности с этого момента ограничен.^[16]

27 сентября 2010 года на конференции BlackBerry DEVCON-2010 был представлен планшетный компьютер BlackBerry PlayBook c BlackBerry Tablet OS на основе QNX Neutrino.^[17]

Примеры применения QNX

В 1982 году QNX попала под запрет комитета COCOM, как технология двойного назначения. Этот запрет был снят в 1990 году, однако жёсткая политика лицензирования привела к тому, что в странах Восточного блока система не получила широкого распространения.

На сегодняшний день единственным ограничением на широкое использование QNX является высокая стоимость лицензии и сильная зависимость от QNX Software Systems в плане лицензирования разработанного программного обеспечения. Но, тем не менее, она занимает лидирующую позицию среди ОС реального времени на платформе ПК.

Примеры применения QNX за рубежом

• Наиболее ярким примером применения QNX является работа с кредитными карточками VISA во всех региональных офисах Северной Америки.^{[источник не указан 141 день]}
• Управление дорожным движением. В канадском городе Оттава-Карлтон на базе QNX разработана система управления движением городского муниципального транспорта. Эта система объединяет около 700 светофоров и 3000 придорожных датчиков на протяжении 1100 километров шоссе. Пропускная способность этих шоссе — 5,4 млрд автомобилей в год.^{[источник не указан 141 день]} Кроме времени и продолжительности переключения сигналов светофоров на каждом перекрёстке города данная система управления должна фиксировать происходящие события, анализировать работоспособность оборудования через придорожные датчики.
• Управление ядерным реактором. Одно из отделений канадской компании Atomic Energy of Canada, которая известна как разработчик, производитель и продавец ядерных реакторов, специализируется на разработке программных продуктов по управлению и мониторингу. На основе QNX этим отделением разработана система управления ядерным реактором, которая называется «Распределённая система управления с открытой архитектурой» (Open Architecture Distributed Control System).^{[источник не указан 141 день]}
• Кроме применения QNX в области управления, она также успешно используется и для научных исследований: моделирования процессов, отслеживания хода экспериментов.^{[источник не указан 141 день]}
• Cisco Systems использует оптимизированную версию микроядра QNX Neutrino в программном обеспечении IOS XR. Программный пакет IOS XR предназначен для управления коммутаторами Cisco CRS-1, обеспечивает непрерывный режим работы и поддерживает развитые функции управления терабитными коммутаторами с распределённой архитектурой.
• На март 2009 года решения на базе QNX лицензированы для использования на более, чем 10,1 миллионах единиц техники от практически всех ведущих производителей автомобилей, включая BMW, Chrysler, Daimler, Fiat, Ford, General Motors, Honda, Hyundai, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Saab, SsangYong, Toyota и Volkswagen.^[18] В частности, такие автомобили выпускаются под марками Acura, Alfa Romeo, Audi, Buick, Cadillac, Chevrolet, Dodge, Honda, Hummer, Infiniti, Jeep, Lancia, Mini, Mercedes, Opel, Pontiac, Saturn и другими.^[19]
• Используется для управления роботом BigDog.

Примеры применения QNX в России и СНГ

Как правило, это системы в промышленности, которые управляют довольно сложным и ответственным производством с очень высокими требованиями по времени реакции на аварийные ситуации, требованиями к надёжности и непрерывности управления.

• Наиболее известным применением QNX в России является система автоматизированного контроля и управления разводкой Троицкого моста через Неву в Санкт-Петербурге, реализованная ЗАО НПП «Промтрансавтоматика».^{[источник не указан 141 день]} Эта система эксплуатируется с апреля 2002 года. После реконструкции мост ни разу не выбился из графика разводки.
• Система автоматизированного управления оперативно-диспетчерским комплексом цеха водоснабжения в Сургутнефтегазе, которая работает совместно с российским продуктом СУБД ЛИНТЕР.^{[источник не указан 141 день]}
• Система управления северными магистральными нефтепроводами, расположенная в Ухте. Система включает в себя шесть операторских мест с горячим резервированием, которые выполняют управление одновременно по четырём направлениям магистрального нефтепровода на участке Ярославль-Ухта (протяжённость 1500 км).^{[источник не указан 141 день]}
• Цифровая система коммутации «ДНЕПР», разработанная и производимая ГАХК «ДМЗ», а также модернизируемые ЭАТС-ЦА типа С-32, работающие в DOS и OS/2.^{[источник не указан 141 день]}
• Система «Сириус-QNX», предназначенная для оперативного диспетчерского контроля и управления технологическим процессом перекачки нефти по участкам восьми магистральных нефтепроводов ОАО «Сибнефтепровод».^{[источник не указан 141 день]} Общая протяжённость системы нефтепроводов в однониточном исполнении составляет 3696 км.
• Система автоматизации станов холодной прокатки на базе QNX внедрена на 5-клетевом стане Магнитогорского металлургического комбината. Системы управления металлургическим производством на базе QNX работают в Норильске, Нижнем Тагиле, Электростали.^{[источник не указан 141 день]}
• Система по закачке эфиров целлюлозы для Ромашкинского месторождения (Альметьевск).^{[источник не указан 141 день]}
• Информационно-управляющая система компрессорного цеха газоперекачивающего предприятия, внедряется на объектах предприятия ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород», входящего в ОАО «Газпром». В настоящее время система внедрена в Моркинском ЛПУ МГ, Вятском ЛПУ МГ, Вязниковском ЛПУ МГ и Владимирском ЛПУ МГ, КС «Вязники».^{[источник не указан 141 день]}
• ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», АСУ ТП производством бензола на базе SCADA Realflex.^[20] Система управления оперирует более чем 16 тыс. физических каналов.
• ДО СМУ-4 «Мосметрострой». АСУ водооткачки и дымоудаления Гагаринского железнодорожного тоннеля на базе SCADA СТАТУС-4. Гагаринский тоннель является самым длинным в Европе железнодорожным тоннелем в черте города.^{[источник не указан 141 день]}
• Вычислительные комплексы для решения задач противоаварийной автоматики и противоаварийного управления различных уровней в энергетических системах производства ЗАО «Институт автоматизации энергетических систем» (Новосибирск). В настоящее время в эксплуатации находятся УВК АПНУ Таймырской и Норильской энергосистем, УВК АДВ западной и центральной части ОЭС Сибири.^{[источник не указан 141 день]}
• Система автоматизации диагностирования и контроля, удалённого мониторинга устройств СЦБ (АДК-СЦБ) на базе QNX Neutrino внедрена более, чем на 177 станциях и 1173 км АБТЦ^{[уточнить]} шести железных дорог ОАО «РЖД». Система автоматизации сортировочной станции (ГАЦ-МП) — 5 сортировочных станций в различных регионах. Разработчик: ООО НПП «Югпромавтоматизация», Ростов-на-Дону.^{[источник не указан 141 день]}
• Система управления машинами термической резки металла (МТР), применяется в качестве операционной системы УЧПУ (CNC) производства ОАО «Зонт» (Одесса)^[21], ООО «Автогенмаш» (Тверь)^{[источник не указан 141 день]}.
• АСУ ТП парового котла производительностью 500 т/ч на Ново-Иркутской ТЭЦ. Проект реализован на базе программного комплекса «Делин», разработанного ЗАО НПК Дельфин-Информатика.^{[источник не указан 141 день]}
• Пульт космонавтов «Нептун-МЭ» транспортного корабля «Союз ТМА»^{[источник не указан 141 день]}, НИИАО, Жуковский.
• Многоканальные, информационно-управляющие комплексы огневых стендовых испытаний узлов ракетных двигателей, выполненные на QNX 6 и программном продукте Octavo.^[22]
• АСУ ТП браго-ректификационного отделения Немировского спиртового завода выполнено на базе QNX 6.3.2 и SCADA/Softlogic S3.^[23]
• Система автоведения электропоездов «Движение» метрополитенов Санкт-Петербурга и Казани.^{[источник не указан 141 день]}
• Cистема управления режимами и контроля работы главных электроприводов стана «Cлябинг 1150» на ЗАО «Запорожсталь» под управлением QNX4.25, выполненная НПО «Доникс» (Донецк, Украина).^{[источник не указан 141 день]}
• Системы автоматизации азотно-кислородной станции и система управления комплексом удаления водорода на Курской АЭС под управлением QNX 4.25, выполненная ФГУП ЭЗАН (Черноголовка, Россия).^{[источник не указан 141 день]}
• Информационно-управляющие комплексы на Оренбургском газоперерабатывающем заводе, Оренбургском гелиевом заводе, Управлении по эксплуатации соединительных продуктопроводов на базе ОС QNX 4.25 и SCADA-пакета RealFlex 4.2, выполненные НПП «АВМ-ГАЗ» и ООО «ВолгоУралНИПИгаз» в 1994—2004 годах.^{[источник не указан 141 день]}
• Блок управления пассажирским двухсистемным электровозом ЭП20 TRTrans

Конкуренты

Наиболее крупными конкурентами QNX являются Windows CE, VxWorks, OS-9, INTEGRITY, LynxOS, а также некоторые ОС на ядре Linux (RTLinux и др.).

Примечания