Embedded-OS 15 Betriebssysteme für den Raspberry Pi

Autor / Redakteur: Sebastian Gerstl / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Windows 10 ist die Neuankündigung, das Linux-basierte Raspbian die Standarddistribution. Doch es gibt auf dem Einplatinenrechner noch viele weitere OS-Alternativen. Hier ist für fast jeden Geschmack ein Raspberry-Pi-Betriebssystem dabei - ob ultraschlankes Maker-System, nutzerfreundliches Media Center oder obskure Unix-Fortentwicklung.

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Das bekannteste Betriebssystem für das Raspberry Pi: Raspbian, eine auf Debian aufbauende Linux-Variante.
Das bekannteste Betriebssystem für das Raspberry Pi: Raspbian, eine auf Debian aufbauende Linux-Variante.
(Bild: Screenshot)

Zeitnah zur Veröffentlichung des Raspberry Pi 2 Model B sorgte Microsoft für einige Überraschung, als das Unternehmen ankündigte, auch eine Version von Windows 10 für den Einplatinenrechner herausgeben zu wollen. In erster Linie ist der Minicomputer als Linux-System für Einsteiger in die Programmierung und Bastler für IoT-Anwendungen bekannt und populär.

Anmerkung der Redaktion: Wir haben diesen Beitrag im Juli 2017 komplett überarbeitet und ergänzt. Die aktuelle Fassung finden Sie hier: 40 Betriebssysteme für den Raspberry Pi

Allerdings existieren für den Raspberry Pi zahlreiche unterschiedliche Linux-Varianten, die sich an unterschiedliche Geschmäcker richten. Und auch abseits des weit verbreiteten, freien OS haben sich zahlreiche Entwickler bemüht, auch andere Betriebssysteme auf den Einplatinenrechner zu portieren.

Einstiegsklassiker und Popularitätssieger: Raspbian

Mit Abstand am weitesten verbreitet ist das Debian-basierte Raspbian. Dies hat mehrere Gründe: Zum einen handelt es sich um das Betriebssystem, das offiziell von der Raspberry Pi Foundation unterstützt wird, was es effektiv zur Standarddistribution macht. Zum anderen wurde es von Beginn an auf das direkte Zusammenspiel mit der Raspberry Pi Hardware hin optimiert. Zudem ist Debian eine sehr einsteigerfreundliche Linux-Distribution mit einer fensterbasierten GUI, die es selbst Einsteigern leicht macht, sich an den Umgang mit der kleinen Platine schnell zu gewöhnen.

Dieses Zusammenspiel sorgt für eine große öffentliche Aufmerksamkeit und eine aktive Community, die die Distributionen pflegt und kontinuierlich weiterentwickelt. Zudem existiert für dieses Betriebssystem bereits von Anbeginn an eine große Anzahl an Bildungs- und Lerntools für Programmierung oder Entwicklung, die sich sowohl an Anfänger als auch an fortgeschrittene Nutzer richten. All dies hat Raspbian fest als das Standard-Betriebssystem für Raspberry-Pi-Anwendungen etabliert.

Das Raspberry Pi 2 ist stark genug, auch die aktuelle Distribution von Ubuntu als Betriebssystem zu verwenden.
Das Raspberry Pi 2 ist stark genug, auch die aktuelle Distribution von Ubuntu als Betriebssystem zu verwenden.
(Bild: Screenshot/Ubuntu Mate)

In Laufe der Zeit haben sich einige Entwickler daran gemacht, auch andere Debian-basierte Linux-OS-Varianten auf das Raspberry Pi zu portieren. Eine der jüngsten, aber vielversprechendsten Distributionen ist hier Ubuntu Mate, eine Umsetzung des wohl am weitesten verbreiteten Linux-Betriebssystems. Dank des leistungsstärkeren Raspberry Pi 2 ist es jetzt relativ einfach möglich, die aktuellsten Builds von Ubuntu auf den Einplatinenrechner zu übertragen. Nutzer, die ein einheitliches OS für alle ihre Computeranwendungen bevorzugen, dürfte diese Debian-Variante auf Ihrem Raspberry Pi sehr zusagen.

Schlank für Profis oder freundlich für Einsteiger: Arch Linux und Pidora

Arch Linux mit GNOME 3.2: Die flexible Linuxvariante ist sehr ressourcensparend, erfordert aber mindestens fortgeschrittene Kentnisse.
Arch Linux mit GNOME 3.2: Die flexible Linuxvariante ist sehr ressourcensparend, erfordert aber mindestens fortgeschrittene Kentnisse.
(Bild: Andrea `BaSh` Scarpino)

Arch Linux ist bei vielen Hobbyentwicklern in der Linuxszene als flexibles, ressourcensparendes Betriebssystem beliebt. Zudem bietet das OS den Vorteil, dass es auch in einer für ARM Prozessoren optimierten Distribution vorliegt, was es speziell für den Umgang mit dem Raspberry Pi gut eignet.

Im Laufe der Zeit wurde das Betriebssystem immer mehr auf die Hardware des Einplatinenrechners optimiert: So unterstützt Arch Linux die Pi-Kamera-Schnittstelle und die GPOI-Pins. Diese Linuxvariante lässt sich auch sehr stark auf individuelle Bedürfnisse anpassen, was sie gerade für viele Bastlerprojekte attraktiv macht.

Gerade diese Flexibilität ist aber auch gleichzeitig eine der größten Hürden, denn Arch Linux ist alles andere als einsteigerfreundlich. Eine GUI ist nativ nicht vorhanden, das ressourcenarme OS bootet direkt in die Kommandozeile. Für die Bedienung wird bereits ein umfassendes Linux-Grundwissen vorausgesetzt – anders als Raspbian hält Arch Linux kein benutzerfreundliches Konfigurationsmenü bereit, alles muss von Hand eingerichtet werden.

Wer allerdings bereits mit allen Feinheiten des Systems vertraut ist, für den ist Arch Linux sehr attraktiv: Es lässt sich gezielt nur auf die Funktionen, die auch wirklich für ein Projekt benötigt werden, zurechtstutzen, wodurch mehr Rechenleistung und Speicher für die eigentlichen Anwendungen bleiben.

Das auf Fedora basierende Pidora war zu Beginn des Raspberry Pi Projekts als mögliche Standarddistribution für das Raspberry Pi angedacht, letztlich erhielt aber Raspbian den Vorzug.
Das auf Fedora basierende Pidora war zu Beginn des Raspberry Pi Projekts als mögliche Standarddistribution für das Raspberry Pi angedacht, letztlich erhielt aber Raspbian den Vorzug.
(Bild: Pidora.ca)

Eine weitere, relativ weit verbreitete Alternative ist die Fedora-basierte Linux-Distribution Pidora. Hatte diese Linux-Variante in den ersten Tagen des Raspberry Pi noch mit Performance-Schwierigkeiten auf dem Einplatinenrechner zu kämpfen, ist Pidora seit 2014 auf die ARMv6-Architektur zugeschnitten und lässt sich – mit minimalen Leistungsabstrichen – problemlos für den Einsatz auf dem RasPi konfigurieren. Darüber hinaus bietet das OS Zugriff auf das umfangreiche Angebot an vorgefertigten Fedora-20-Packages. Im Vergleich zu Arch Linux – und, je nach Anwendung, auch zu Raspbian – hat Pidora allerdings immer noch gelegentlich mit Geschwindigkeitsproblemen zu kämpfen. Anfänger oder Linux-Nutzer, die Fedora gegenüber Debian bevorzugen, sollten allerdings gut mit diesem Betriebssystem zurechtkommen.

Embedded- und Sicherheitssysteme: Weitere Linux-Varianten fürs RasPi

Seit der Einführung von Linux haben sich zahlreiche verschiedene Distributionen des freien Betriebssystems entwickelt, die verschiedene Geschmäcker bedienen und unterschiedliche Vor- und Nachteile mit sich bringen. Im Gegensatz zu den zuvor genannten Systemen sind diese zwar nicht so weit verbreitet, haben aber bereits für bestimmte Anwender und Gebiete ihre Nischen gefunden.

Speziell für embedded devices wie beispielsweise Router gedacht: Das linuxbasierte OpenWRT
Speziell für embedded devices wie beispielsweise Router gedacht: Das linuxbasierte OpenWRT
(Bild: Screenshot)

Eine der interessanteren Linux-Portierungen für das Raspberry Pi ist hier OpenWRT, ein offenes, Linux-basiertes Betriebssystem für Embedded Computing. OpenWRT wurde ursprünglich speziell für den Einsatz von Routern aufgebaut, ist inzwischen aber auch für andere Einsatzgebiete mit dem Schwerpunkt auf Wireless-Betrieb optimiert. OpenWRT ist ein offenes, Community-getriebenes Projekt und legt großen Wert auf hohe Flexibilität und einfache Gestaltungsmöglichkeiten für Embedded Devices.

Das relativ junge Kali Linux ist speziell für sicherheitsrelevante Anwendungen interessant.
Das relativ junge Kali Linux ist speziell für sicherheitsrelevante Anwendungen interessant.
(Bild: Kali Linux Bureau / CC-SA-4.0)

Eine vergleichsweise junge Linux-Distribution, um die sich aber schnell eine große Fangemeinde gebildet hat, ist Kali Linux. Die 2013 erstmals veröffentlichte Distribution basiert ursprünglich auf Debian und ist speziell auf Sicheheitstests und –anwendungen optimiert. Kali Linux wurde schnell auf diverse Prozessorarchitekturen angepasst und unterstützt seit Version 1.0.9 (August 2014) auch das Raspberry Pi B+. Die derzeit aktuellste Vewrsion 1.1.0 liegt auch in einem für das Raspberry Pi 2 optimierten Build vor.

Früher weit verbreitet, hat OpenSUSE zwar im Laufe der Jahre etwas an Beliebtheit eingebüßt. Die Community ist geschrumpft und die Entwicklung hinkte in letzter Zeit etwas den großen Konkurrenten wie Debian oder Fedora hinterher.

Dennoch besitzt die vor allem in Deutschland noch relativ weit verbreitete Linux-Distribution noch eine treue Fangemeinde. OpenSUSE unterstützt auch die ARM-Prozessorarchitektur und lässt sich auch für den Einsatz auf dem Raspberry Pi anpassen. Die Einrichtung erfordert allerdings etwas Fingerspitzengefühl, zudem ist das OS nicht optimal auf die Hardware des RasPi zurechtgeschnitten, so dass die Installation von OpenSUSE auf dem Einplatinenrechner wohl nur wirklich eingefleischten Fans zu empfehlen ist.

Neben den hier genannten haben auch andere Linux-Varianten auf die eine oder andere Art ihren Weg auf den Einplatinenrechner gefunden, beispielsweise gentoo. Diese sind aber in der Regel nicht für einen idealen Einsatz auf dem Raspberry Pi ausgereift.

Kostengünstige Mediacenter-Betriebssysteme: OpenELEC und OSMC

Eines der beliebtesten Einsatzgebiete des Rasberry Pis als energiesparendes Mediacenter ist das Abspielen von Film-, Audio- und Bilddateien über das heimische Netzwerk. Diese de facto eingebetteten Systeme sind zwar sehr spezialisiert, aber entsprechend ausgereift und erfreuen sich gerade bei Heimanwendern großer Beliebtheit. Die offenen, frei erhältlichen Betriebssysteme verwandeln das RasPi auch ohne große Entwickler- oder Programmierfertigkeiten in einen Mediaplayer mit hervorragendem Preis-Leistungs-Verhältnis.

OpenELEC ist ein schlankes, schnelles Betriebssystem für diejenigen, die ihr Raspberry Pi als heimisches Media Center nutzen möchten.
OpenELEC ist ein schlankes, schnelles Betriebssystem für diejenigen, die ihr Raspberry Pi als heimisches Media Center nutzen möchten.
(Bild: Screenshot)

Im Laufe der Jahre haben sich hier in erster Linie zwei Distributionen hervorgetan. Beide basieren auf dem urspünglichen XBMC (Xbox Media Center), heute unter dem Namen Kodi bekannt. OpenELEC ist eine sehr schlanke, auf wesentliche Funktionen reduzierte Variante, die in erster Linie auf Leistung optimiert ist. Während hier vor allem die Video-Performance überzeugt, bemängeln manche Einsteiger hier den Funktionsumfang und die geringen Möglichkeiten zum Einbinden zusätzlicher Erweiterungen.

Genau dieses bietet hingegen OSMC, das die Nachfolge des früher weiter verbreiteten, aber inzwischen eingestellten RaspBMC angetreten hat. Dieses System ist in erster Linie auf eine einfache Benutzerführung und das Einbringen zusätzlicher Add-Ons ausgelegt.

Außerhalb der Linux-Welt: RISC OS und Windows 10 IoT

Das auf ARM-Prozessore spezialisierte RISC OS war bereits früh eine Alternative zu den überwiegend Linux-basierten Betriebssystemen für das Raspberry Pi.
Das auf ARM-Prozessore spezialisierte RISC OS war bereits früh eine Alternative zu den überwiegend Linux-basierten Betriebssystemen für das Raspberry Pi.
(Bild: Screenshot)

Eine bereits seit längerer Zeit etabliertere Alternative zu den Linux-Betriebssystemen auf dem Raspberry Pi ist RISC OS. Ursprünglich Ende der 80er Jahre von der britischen Firma Acorn für den ARM-basierten Archimedes-Heimcomputer entwickelt, wird das OS seit 2006 in einer offenen Variante weiter gepflegt. Da es speziell für den Einsatz auf ARM-Architektur ausgelegt ist, eignete sich das schnelle und auf kooperatives Multitasking ausgelegte Betriebssystem gut für den Einsatz auf schlanken, sparsamen Einplatinenrechnern. RISC OS fand schon 2008 seinen Weg auf die BeagleBoards und findet seit 2012 auch auf dem Raspberry Pi eine aktive Fangemeinde.

Versuche, Windows-Betriebssysteme auf dem Raspberry Pi zum Laufen zu bekommen, schlugen in der Vergangenheit meist fehl. Windows-Systeme sind meist sehr Hardwarehungrig, so dass die frühen Raspberry Pi Modelle nicht die nötige Leistung aufbringen konnten. Zudem waren frühere Windows-Versionen meist nicht auf die ARM-Prozessorarchitektur ausgelegt, so dass ein stabiler Betrieb nicht möglich war. Selbst das eigentlich auf ARM-Betrieb ausgelegte Betriebssystem Windows RT benötigte mindestens 1 Gigabyte RAM, ein Anspruch, der selbst für ein RasPi 2 noch zu hoch ist. Einigen Hobbyisten gelang es allerdings, Windows 95 in einer emulierten Umgebung auf dem Raspberry Pi zum Laufen zu bekommen – allerdings mit einer entsprechend schlechten Performance.

Derzeit ist Windows 10 IoT nur in einer Preview-Version für Entwickler verfügbar, eine fertige Version soll voraussichtlich im Herbst 2015 erscheinen.
Derzeit ist Windows 10 IoT nur in einer Preview-Version für Entwickler verfügbar, eine fertige Version soll voraussichtlich im Herbst 2015 erscheinen.
(Bild: Steve T-S/Twitter)

Von daher kam Microsofts Ankündigung, eine spezielle Windows 10 IoT Version herauszubringen, die auf dem Raspberry Pi 2 sowie speziellen Arduino- und anderen Einplatinensystemen läuft, für viele etwas überraschend. Seit kurzem ist nun dieInsider Preview Release Windows 10 IoT Core erhältlich, quasi als eine „freie“ Vorab-Version für Entwickler. Der Vorab-Release soll dafür sorgen, dass Microsoft bis Herbst ein fehlerfreies, schlankes und komplett für Anwender optimiertes Windows 10 IoT herausbringen kann. Microsoft wendet sich mit Release damit wieder mehr der Maker-Szene zu – wohl auch, um auf diese Weise engagierte Entwickler für hauseigene Produkte wie die AR-Brille HoloLens zu erreichen.

Sonderfälle und Kuriositäten

Da das Raspberry Pi vor allem bei Hobbyentwicklern und Makern großen Zuspruch findet, überrascht es wohl kaum, dass auch einige eher unbekannte oder kuriose Betriebssysteme für den Einplatinenrechner umgesetzt werden. Das meiste sind Hobbyentwicklungen und einige Bemühungen wurden zwischenzeitlich wieder eingestellt. An diesen vier Beispielen wird aber aktuell noch gearbeitet, und sie finden zumindest in eingefleischten Communities noch rege Beachtung.

Firefox OS: Das browserbasierte Betriebssystem soll im Laufe von 2015 voll auf das Raspberry Pi optimiert werden.
Firefox OS: Das browserbasierte Betriebssystem soll im Laufe von 2015 voll auf das Raspberry Pi optimiert werden.
(Bild: Richard King)

Am vielversprechendsten sind hierbei wohl Mozillas Pläne, FirefoxOS auf das Raspberry Pi zu bringen. Mozilla veröffentlichte hierzu Ende 2014 eine Art offizielle Roadmap für die Entwicklung im weiteren Verlauf des aktuellen Jahres. Bei Firefox OS handelt es sich um ein quelloffenes, linuxbasiertes Betriebssystem, dessen gesamte Benutzeroberfläche einschließlich Apps komplett aus dem gleichnamigen Webbrowser realisiert wird. Das Betriebssystem findet seit einiger Zeit auf Smartphones Anwendung.

Ebenso gibt es verschiedene Bemühungen, das Smartphone- und Tablet-Betriebssystem Android auf das Raspberry Pi zu portieren. Dem „Razdroid“ genanngen Hobbyprojekt fehlt es noch an der nötigen Hardwarebeschleunigung, um das Betriebssystem flüssig und fehlerfrei auf dem Minicomputer zum Laufen zu bringen.

Es existiert allerdings bereits eine relativ stabile, wenn auch sehr langsame, Portierung von Android 2.3 („Gingerbread“). Auch eine, wenn auch sehr fehlerhafte, Version von Android 4.0 („Ice Cream Sandwich“) konnte schon auf dem RasPi demonstriert werden. Das „Razdroid“-Projekt ist allerdings eine reine Community-Angelegenheit und wird von Google offiziell nicht unterstützt.

Eher eine Kuriosität: Bei der Raspberry Pi Variante von AROS handelt es sich um eine freie, auf ARM Prozessoren angepasste Weiterentwicklung des AmigaOS von Commodore.
Eher eine Kuriosität: Bei der Raspberry Pi Variante von AROS handelt es sich um eine freie, auf ARM Prozessoren angepasste Weiterentwicklung des AmigaOS von Commodore.
(Bild: Stephen Jones / YouTube)

Eine weitere Kuriosität ist AROS. Hierbei handelt es sich um eine unabhängige, freie und portable Weiterentwicklung des AmigaOS von Commodore aus den 1990er Jahren. Seit 2013 existiert eine Version von AROS, die nativ auf der Hardware des Raspberry Pi lauffähig ist. Das Betriebssystem wird langsam, aber stetig in Nightly Builds weiterentwickelt.

Ebenfalls erwähnenswert ist „Plan 9 from Bell Labs“. Das ursprünglich von Mitgliedern der Computing Science Research Center der Bell Labs entwickelte OS ist eine logische Weiterentwicklung von Unix und existiert seit 2002 in einer vierten, quelloffenen Edition. Wer das System ohne komplexe Installation austesten möchte, kann seit Januar 2013 direkt von der Entwicklerseite ein vollständiges, vorkompiliertes Image des Open Source Betriebssystems Plan 9 für das Raspberry Pi herunterladen. An dem System wird offiziell noch gearbeitet. Inwiefern das OS allerdings in Zukunft noch weiterentwickelt wird, ist eher unklar.

Dieser Beitrag stammt von unserer Schwesterpublikation ELEKTRONIKPRAXIS.

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