Embedded-OS 40 Betriebssysteme für den Raspberry Pi

Autor: Sebastian Gerstl

Neueinsteiger greifen zu „Raspbian“, Bastler bevorzugen ein schlankeres „Linux“ oder „RiscOS“ und Microsoft will Cloud-Entwickler und Hobbyisten mit „Windows 10 IoT Core“ locken. Doch für den Raspberry Pi gibt es noch viele weitere OS-Alternativen - ob als Maker-System, IoT-Plattform, Media-Center, Netzwerk-Boot-bares Multiuser-OS oder obskure Kuriosität.

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Die Standarddistribution: Von Beginn an ist das Debian-basierte Raspbian das empfohlene Einsteiger-Betriebssystem für alle Varianten des Raspberry Pi. Die aktuelle Version, Raspbian "Jessie", wurde im März 2016 auf Kernel-Version 4.1 aktualisiert. Für Einsteiger, Fortgeschrittene oder Experimentierfreudige existiert allerdins noch eine breite Anzahl an Betriebssystem-Alternativen für den Einplatinenrechner.
Die Standarddistribution: Von Beginn an ist das Debian-basierte Raspbian das empfohlene Einsteiger-Betriebssystem für alle Varianten des Raspberry Pi. Die aktuelle Version, Raspbian "Jessie", wurde im März 2016 auf Kernel-Version 4.1 aktualisiert. Für Einsteiger, Fortgeschrittene oder Experimentierfreudige existiert allerdins noch eine breite Anzahl an Betriebssystem-Alternativen für den Einplatinenrechner.
(Bild: Screenshot / Raspberry Pi Foundation)

Mehr als 14 Millionen Mal (Stand: Juni 2017) hat sich der Mini-Rechner Raspberry Pi in seinen verschiedenen Variationen bereits verkauft. Das sind mehr Exemplare, als der seinerzeit beliebteste Heimcomputer, der Commodore 64, absetzen konnte – und das in einem deutlich kürzeren Zeitraum! Erstmals 2012 erschienen, trat der günstige Single Board Computer ein neues, breites Interesse an hardwarenaher Programmierung los und befeuerte so die Trends, die heute als Makerszene oder das Internet der Dinge bekannt sind.

Inzwischen sind zwölf verschiedene Varianten des Einplatinenrechners erschienen, wobei der schlanke Winzling „Raspberry Pi Zero W“ das jüngste, der „Raspberry Pi 3 Model B“ dagegen weiter das leistungsstärkste Exemplar der Produktlinie darstellt.

In erster Linie als Linux-System für Einsteiger in die Programmierung und Bastler für IoT-Anwendungen bekannt, findet der Minicomputer Raspberry Pi zunehmend auch serienreife, praktische Anwendung in diversen Industriezweigen. Der Raspberry Pi hat sich zu weit mehr gemausert, als nur ein kleines, bequemes Bastel-Spielzeug für zuhause zu sein. Kein Wunder also, dass mit der zunehmenden Breite an Anwendungsmöglichkeiten auch immer mehr Betriebssysteme für den Einplatinenrechner erscheinen, die mal mehr, mal weniger speziell auf bestimmte Anforderungen zurechtgeschnitten sind.

(Anmerkung: Bei diesem Beitrag handelt es sich um ein Update der vorhergehenden Artikel:Embedded-OS, 23 Betriebssysteme für den Raspberry PiDie Zahl der besprochenen Betriebssysteme hat sich seither erweitert, die Texte wurden unter Berücksichtigung der aktuellen Entwicklungen entsprechend angepasst).

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Für den ersten Start empfiehlt die Raspberry Pi Foundation, die Programmsammlung NOOBS (New Out Of the Box Software) zu verwenden. Der NOOBS-Installer stellt einem in der aktuellen Version beim ersten Systemstart acht empfohlene Betriebssysteme zur Auswahl.

Neben dem Standard-OS Raspbian sind das derzeit die Mediacenter-Systeme „LibreELEC“ und, bei angeschlossenem Netzwerkkabel zum Erststart, „OSMC“, „RISC OS“, Microsofts Windows 10 IoT Core, „Recalbox“, „Lakka“ sowie die Digitalen Signierungsplattformen „Screenly OSE“ und „TLXOS“ (letztere nur in einer kostenlosen 60-Tage-Trial-Fassung). Dabei ist es mit NOOBS inzwischen möglich, direkt mehrere Betriebssysteme parallel auf dem Raspberry Pi zu installieren.

Damit sind die Möglichkeiten aber noch lange nicht erschöpft: Für den Raspberry Pi existieren noch zahlreiche unterschiedliche Linux-Varianten, die sich an unterschiedliche Geschmäcker richten und verschiedene Spezialitäten oder Anwendungsmöglichkeiten mit sich bringen. Und auch abseits des weit verbreiteten, freien OS haben sich zahlreiche Entwickler bemüht, diverse andere Betriebssysteme auf den Einplatinenrechner zu portieren.

Zusammen mit dem Standard-OS Raspbian möchten wir daher an dieser Stelle 40 Betriebssysteme vorstellen, die Sie auf Ihrem Raspberry Pi einsetzen können. 36 Davon sind aktuelle Betriebssysteme, die aktive Pflege und Support erhalten. Hinzu kommen vier OS-Varianten, die war bereits seit Längerem nicht mehr weiterentwickelt wurden, die aber – aufgrund ihrer Geschichte, ihres Hintergrunds oder auch nur als Kuriosum – dennoch einen Blick wert sind.

Das Standardsystem: Raspbian (und abgespeckte Varianten)

Das Debian-basierte Raspbian ist das empfohlene Einsteiger-Betriebssystem für alle Varianten des Raspberry Pi. Die aktuelle Version, Raspbian "Jessie", wurde im März 2016 auf Kernel-Version 4.1 aktualisiert.
Das Debian-basierte Raspbian ist das empfohlene Einsteiger-Betriebssystem für alle Varianten des Raspberry Pi. Die aktuelle Version, Raspbian "Jessie", wurde im März 2016 auf Kernel-Version 4.1 aktualisiert.
(Bild: Screenshot / Raspberry Pi Foundation)

Betriebssystem 1: 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.

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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. Die frühen Raspbian-Versionen basierten auf dem dritten Debian-Kernel, genannt „Wheezy“. Der zum Zeitpunkt dieses Artikels aktuellste OS-Standard, Raspbian „Jessie“, verwendet Kernel-Version 4.9 (Stand 21. Juni 2017).

Freundlich zu Einsteigern

Mit dem Umstieg auf Kernelversion 4 ist das Betriebssystem im Vergleich zu früher eine Spur einsteigerfreundlicher geraten: Statt in dem Terminal startet Raspbian nun standardmäßig direkt in die grafische Nutzeroberfläche. Neben einer verbesserten Performance bekam das OS zudem einige zusätzliche Komfortfunktionen spendiert, etwa ein integriertes LibreOffice, grafische Konfigurationsmenüs oder ein Auswurfknopf zum sicheren Entfernen von USB-Geräten direkt auf dem Desktop. Version 4.9 brachte neben zusätzlichen Gerätetreibern eine wesentliche Optimierung von Performance und Security mit sich.

Da sich Raspbian in erster Linie an Einsteiger richtet, besitzt das Betriebssystem standardgemäß einige Features, die für zielgerichtete Anwendungen unnötig sind. Die integrierte grafische Programmierumgebung „Scratch 2.0“ eignet sich beispielsweise dazu, mit Hilfe von Blöcken und Modulen an die Programmierung herangeführt zu werden – bestens geeignet Für Kinder und Neueinsteiger, für erfahrene Anwender allerdings unnötig. Das ebenfalls integrierte Programmpaket „Mathematica“ eignet sich zwar hervorragend für mathematisch-naturwissenschaftliche Anwendungen, wird aber im durchschnittlichen Rechneralltag eher weniger benötigt.

Betriebssystem 2: Wer bei Raspbian bleiben, sich aber in der Anwendbarkeit des Raspberry Pi auf die wesentlichen Hardware-Aspekte konzentrieren möchte, dürfte sich für „Minibian“ interessieren. Minibian zielt auf Embedded- oder Server-Applikationen ab und verzichtet auf das GUI sowie auf vorinstallierte Programmpakete, was die Boot-Zeiten beschleunigt und viel Arbeitsspeicher freiräumt.

Das Betriebssystem ist deutlich schlanker, so dass eine 1GByte-SD-Karte für den Betrieb ausreicht. Allerdings wurde Minibian schon länger nicht mehr aktualisiert, die jüngste Version (Stand März 2016) basiert noch auf dem bereits etwas veraltetem „Jessie“-Kernel 4.1.18; längere Entwicklungspausen sind hier aber nicht ungewöhnlich.

Betriebssystem 3: Auf leichte Anwendbarkeit abzielend und deutlich besser gepflegt ist hingegen „DietPi“, dessen bislang jüngste Version 1.52 ist (zum Zeitpunkt 17. Juni 2017). Dabei handelt es sich nicht explizit um ein abgespecktes Raspbian; das OS setzt allerdings ebenfalls auf dem Debian „Jessie“ Kernel 4.9 auf.

Anders als Miniban verwendet DietPi eine grafische Benutzeroberfläche. Dennoch ist es wesentlich leichtgewichtiger und damit auch performanter als Raspbian, da standardmäßig RAM-Verbrauch als auch CPU-Belastung geringer sind. DietPi unterstützt neben dem Raspberry Pi auch andere Single Board Computer mit speziell auf sie zugeschnittenen Versionen, darunter etwa das „Asus Tinker Board“, den „Banana Pi“ oder das „Odroid“.

Ubuntu-Variationen: Ubuntu Mate und Snappy Ubuntu Core

Die Raspberry Pi 2- und 3-Modelle sind stark genug, auch die aktuellen Distributionen von Ubuntu als Betriebssystem zu verwenden. Eine Anwendung wie LibreOffice läuft bereits mit Ubuntu Mate 15.10 auf dem Raspberry Pi 2 relativ flüssig. In neueren Betriebssystemversionen wurde die Performance weiter verbessert.
Die Raspberry Pi 2- und 3-Modelle sind stark genug, auch die aktuellen Distributionen von Ubuntu als Betriebssystem zu verwenden. Eine Anwendung wie LibreOffice läuft bereits mit Ubuntu Mate 15.10 auf dem Raspberry Pi 2 relativ flüssig. In neueren Betriebssystemversionen wurde die Performance weiter verbessert.
(Bild: Robert di Marcoberardino/Screenshot)

Im 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. Seit dem leistungsstärkeren Raspberry Pi 2 ist es relativ einfach möglich, die neueren Builds von Ubuntu auf den Einplatinenrechner zu übertragen.

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Betriebssystem 4: Zum Zeitpunkt dieses Artikels ist Ubuntu Mate 16.04.02 (Xenial Xerus); eine Umsetzung der (zum Zeitpunkt dieses Beitrags) aktuellsten Variante 17.04 ist in Vorbereitung. Nutzer, die ein einheitliches OS für alle ihre Computeranwendungen bevorzugen, dürfte diese Debian-Variante auf Ihrem Raspberry Pi sehr zusagen. Die Linux-Distribution konnte im Praxistest auf einem Raspberry Pi 2B überzeugen.

Betriebssystem 5: Ein weiterer, speziell auf Cloud-Computing und das Internet der Dinge (IoT; Internet of Things) ausgelegter Ubuntu-Ableger ist das minimalistische „Snappy Ubuntu Core“, das ebenfalls für die Verwendung auf Raspberry Pi Modellen der 2. und 3. Generation ausgelegt ist.

Snappy Ubuntu Core für Raspberry Pi wird über ein Terminal mit einer Handvoll einfacher Befehle gesteuert. Im Unterschied zu Debian oder sonstigen Ubuntu-Varianten wird Snappy nicht über den Paketmanager Apt nachgerüstet. Vielmehr besitzt Snappy ein eigenes Paketformat mit abweichender Befehlsstruktur, das das Paketieren von Web-Apps vereinfachen soll.

Einsteiger in das Internet der Dinge finden hier eine gute, leicht aufzusetzende Plattform, die Dank einer überaus aktiven Community bereits einen ordentlichen Schatz an direkt verwendbaren IoT-Anwendungen besitzt.

Raspberry Pi fürs Klassenzimmer: PiNet und Kano Os

Klassenzimmerlösung: PiNet ist ein über Netzwerk bootbares OS für das Raspberry Pi, was den Einplatinenrechner für eine Reihe von Useraccount-basierten Desktopanwendungen interessant macht.
Klassenzimmerlösung: PiNet ist ein über Netzwerk bootbares OS für das Raspberry Pi, was den Einplatinenrechner für eine Reihe von Useraccount-basierten Desktopanwendungen interessant macht.
(Bild: PiNet Team / pinet.org.uk)

Das Raspberry Pi war von jeher als eine Lernplattform gedacht, auf der Neueinsteiger an hardwarenahe Programmierung herangeführt werden sollten. Als kostengünstiger Minicomputer hat sich die Plattform allerdings auch für generelle Unterrichts- und Bildungszwecke bewährt. Daraus resultierten auch Betriebssystemvarianten, die speziell auf diese Bedürfnisse zurechtgeschnitten sind.

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Betriebssystem 6: Als eine „Klassenzimmerlösung“ versteht sich „PiNet“, das ebenfalls auf Ubuntu aufsetzt. PiNet ist ein Raspberry-Pi-OS, das als Client-System über ein lokales Netzwerk gebootet werden kann, während ein Ubuntu-PC als Host dient.

Anwender können somit ein günstiges, Raspberry-Pi-basiertes Netzwerksystem anlegen: Useraccounts werden zentral auf einem Server gespeichert, Anwender melden sich an einem beliebigen PiNet-Rechner innerhalb des LAN-Netzes an und erhalten umgehend Zugriff auf Ihre individuellen Daten und die am Account installierte Software.

Aus Gründen von Bandbreite und Geschwindigkeit unterstützt PiNet ausschließlich Ethernet-Verbindungen, ein Support für WiFi-Dongles existiert offiziell nicht. PiNet unterstützt die Raspberry Pi Modelle 2 und 3 in ihren jeweiligen Varianten. Auch wenn das OS in der zum öffentlichen Download angebotenen Version seit 2016 nicht mehr wesentlich weiterentwickelt wurde, zählt es dennoch weiterhin zu den von der Raspberry Pi Foundation in NOOBS integrierten Betriebssystemen.

Betriebssystem 7: Einem expliziten Bildungs-Fokus besitzt auch „Kano OS“. Kano trat 2013 mit einem nur 150 Euro teurem Kickstarter-Kit erstmals an, um eine kostengünstige Bausatz-Lösung zum Erstellen eines eigenen Computers – inklusive Tastatur und Lautsprecher - auf Basis eines Raspberry Pi auch für finanziell schwächer Gestellte und in Dritte-Welt-Ländern zu ermöglichen.

Insbesondere Kinder sollen hiermit auf einfach zu erlernendem Weg an Computer herangeführt werden. Entwickelt worden sei das Kano Kit nach Angabe der Entwickler für Menschen jeden Alters, aber es habe sich gezeigt, dass es vor allem Kinder zwischen sechs und 14 Jahren anspricht.

Speziell auf diese Zielgruppe zielt das Kano OS: Ein kindgerechtes Betriebssystem auf Basis von Debian Linux, mit dem auch Kinder im Alter um 10 Jahren problemlos umgehen können, um so auf verspielte Art und Weise an den Umgang mit Computern zu erlernen. Vorinstalliert ist etwa eine Software, die Grundlagen des Programmierens lehren soll, indem Blöcke hin- und hergeschoben werden – eine simplifizierte Variante des in Raspbian enthaltenen Scratch 2.0.

Schlankes OS für Fortgeschrittene und Profis: Arch Linux

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: By Andrea `BaSh` Scarpino, via Wikimedia Commons)

Betriebssystem 8:Arch Linux“ ist bei vielen Hobby-Entwicklern in der Linux-Szene als flexibles, ressourcensparendes Betriebssystem beliebt. Schon seit den ersten Tagen des Raspberry Pi hat sich diese Linux-Variante daher als eine beliebte Variante als Raspberry Pi Betriebssystem etabliert.

Das liegt nicht nur an seinem hohen Grad an individueller Anpassbarkeit, sondern ebenfalls an dem Umstand, dass das OS auch in für „ARMv6“, „ARMv7“ und „ARMv8“-Architekturen optimierten Distributionen vorliegt. Das macht es es speziell für den Umgang mit dem Raspberry Pi gut geeignet, da es alle auf dem Markt verfügbaren Varianten einschließlich des jüngsten, leichtgewichtigen Raspberry Pi Zero W unterstützt.

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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 Linux-Variante lässt sich auch sehr stark auf individuelle Bedürfnisse anpassen, was sie gerade für viele Bastlerprojekte attraktiv macht. Arch Linux schöpft auch die Möglichkeiten der auf dem Leistungs-Zugpferd Raspberry Pi 3 eingesetzten ARMv8-Architektur vollumfänglich aus.

Die große Flexibilität des Betriebssystems 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.

Für Security-Ansprüche: Kali und Alpine Linux

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 Desktop.png / Kali Linux Bureau, vie Wikimedia Commons / BY-SA 4.0)

Betriebssystem 9: Eine vergleichsweise junge Linux-Distribution, um die sich aber schnell eine große Fangemeinde gebildet hat, ist „Kali Linux“. Das 2013 erstmals veröffentlichte Betriebssystem basiert ursprünglich auf Debian und ist speziell auf Sicheheitstests und –anwendungen optimiert.

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Kali Linux wurde schnell auf diverse Prozessorarchitekturen angepasst und unterstützt seit Version 1.0.9 (August 2014) auch das Raspberry Pi B+. Der derzeit aktuellste „Rolling Release“, Kali 2017.1 (Stand 25. April 2017), verwendet Kernel-Version 4.9 und lässt sich auch auf dem Raspberry Pi 2 und dem Raspberry Pi 3 installieren.

Betriebssystem 10: Ebenfalls vergleichsweise jung ist das Security-orientierte „Alpine Linux “. Das OS ist um die C-Standard-Bibliothek „musl“ und das Programm „busybox“ herum aufgebaut. Das macht die Distribution trotz Verwendung einer GUI sehr leichtgewichtig, so dass das vollständig installierte Betriebssystem von Grund auf nicht mehr als 130 MByte einnimmt. Der Kernel verwendet eine eigene proprietäre Variante von „grsecurity/PaX“ , die speziell auf Hackerschutz und andere proaktive Security-Maßnahmen abzielt.

Seit Version 3.2.0 ist Alpine Linux auch offiziell auf den verschiedenen Varianten von Raspberry Pi 2 und 3 lauffähig. Die derzeit aktuellste Version (Stand 17. Juni 2017) ist Alpine 3.6.2.

Weitere Linux-Beispiele: Fedora (und Fedberry), CentOS und OpenSUSE

Wer früher gerne Pidora auf dem Raspberry Pi eingesetzt hat oder generell Fedora gegenüber Debian (und dem Debian-Derivat Raspbian) bevorzugt, kann inzwischen zu Fedberry greifen. Die für das Raspberry Pi 2 optimierte Linux-Distribution ist ein Remix der aktuellen Fedora-Version und kann auf dessen App-Repository zurückgreifen, inkludiert allerdings auch einige zusätzliche Applikationen.
Wer früher gerne Pidora auf dem Raspberry Pi eingesetzt hat oder generell Fedora gegenüber Debian (und dem Debian-Derivat Raspbian) bevorzugt, kann inzwischen zu Fedberry greifen. Die für das Raspberry Pi 2 optimierte Linux-Distribution ist ein Remix der aktuellen Fedora-Version und kann auf dessen App-Repository zurückgreifen, inkludiert allerdings auch einige zusätzliche Applikationen.
(Bild: Fedberry.org)

Betriebssystem 11(eingestellt): Eine lange Zeit ebenfalls weit verbreitete Alternative, die lange Zeit auch im NOOBS-Installer integriert war, war die Fedora-basierte Linux-Distribution „Pidora“. Diese Linux-Variante war ab 2014 auf die in den Raspberry-Pi-1-Modellen verwendete ARMv6-Architektur zugeschnitten. Allerdings wird Pidora bereits seit geraumer Zeit nicht mehr weiterentwickelt, so dass sich das OS bereits auf dem Raspberry Pi 2 nicht mehr vernünftig einsetzen ließ.

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Betriebssystem 12: Ab 2015 sprang hierfür der Fedora-Remix „Fedberry“ in die Bresche. Dieses OS läuft auch auf den Modellen Raspberry Pi 2 und 2B respektive 3 und 3B. Es bietet Zugriff auf das umfangreiche Angebot an vorgefertigten Packages der aktuellen Fedora-25-Fassung, integriert aber auch einige zusätzliche Anwendungen, die im Standard-Repositorium von Fedora nicht zu finden ist. Dies kann allerdings bisweilen zu Stabilitäts- oder Geschwindigkeitseinbußen führen mit Geschwindigkeitsproblemen zu kämpfen.

Betriebssystem 13: Linux-Nutzer, die Fedora gegenüber Debian bevorzugen, können inzwischen auch direkt zu Fedora selbst greifen. Seit Version 25 unterstützt die Linux-Variante auch ARMv7- und ARMv8-basierte Geräte. Das macht das Betriebssystem direkt auf allen Raspberry Pi 2 und 3 Modellen lauffähig.

Allerdings wird auch Fedberry immer noch weitergepflegt. Der Vorteil des Remixes gegenüber der „Vanilla“-Fedora-Version ist, dass Fedberry bestimmte Tools und Programme in sein Repositry integriert die bei Fedora nicht vorhanden sind,beispielsweise den OpenSource-Browser „ Chromium“.

Betriebssystem 14: Bei „CentOS“ handelt es sich um eine Community-basierte Linux-Distribution, die auf dem „Red Hat Enterprise Linux“ (RHEL) aufbaut und somit zu letzterem komplett binärkompatibel, allerdings kostenfrei erhältlich ist. Es ist somit besonders auf Stabilität ausgelegt und unterstützt auch für RHEL gedachte Software, was das Betriebssystem auch für kommerzielle Applikationen attraktiv macht.

CentOS gilt als einer der am häufigsten auf Web-Servern eingesetzten Linux-Versionen. Die zum Zeitpunkt dieses Artikels aktuellste CentOS-Version 7.3 (Stand 12. Dezember 2016) unterstützt auch ARM-Architekturen und ist damit auf dem Raspberry Pi einsatzfähig.

Betriebssystem 15: Neben den hier genannten haben auch andere Linux-Varianten auf die eine oder andere Art ihren Weg auf den Einplatinenrechner gefunden. So unterstützt etwa auch „OPENSuse“, früher weit verbreitet und in Deutschland noch mit einer treuen Fangemeinde, die ARM-Prozessorarchitektur und lässt sich auch für den Einsatz auf dem Raspberry Pi 2 und inzwischen auch dem Raspberry Pi 3 anpassen. Allerdings ist das OS nicht optimal auf die Hardware des „RasPi“ zurechtgeschnitten, so dass die Installation von OpenSUSE auf dem Einplatinenrechner nur wirklich eingefleischten Fans zu empfehlen ist.

Auch andere Linix-Distributionen haben einen Weg auf den Einplatinenrechner gefunden, so etwa gentoo. Ähnlich wie auch OpenSUSE sind diese aber in der Regel nicht für einen idealen Einsatz auf dem Raspberry Pi ausgereift.

Für Spezialanwendungen: OpenWRT, OctoPi und Max2Play

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

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.

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Betriebssystem 16: 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, von einer aktiven Community getriebenes Projekt und legt großen Wert auf hohe Flexibilität und einfache Gestaltungsmöglichkeiten für Embedded Devices.

Betriebssystem 17: Wer einen 3D-Drucker verwendet und eine schlanke Alternative zum Desktop-PC-Anschluss sucht sollte einen Blick auf das Raspberry-Pi-OS „OctoPi“ werfen. Dabei handelt es sich um eine explizit auf die Bedürfnisse der bewährten, kostenlosen 3D-Drucker-Host-Software OctoPrint zugeschnittene Linux-Distribution.

Nutzer eines 3D-Drucker können somit beispielsweise über eine Internetverbindung den aktuellen Status ihres 3D-Druck-Projektes live auch aus der Ferne mitverfolgen und schnurlos kontrollieren. Eine Videoanleitung gibt es im folgenden Videoclip zu sehen.

Betriebssystem 18:Eine Lösung zur schnellen Umsetzung spezifischer Anwendungen stellt das kommerziell auftretende „Max2Play“ dar. Ursprünglich für den Einplatinenrechner Odroid konzipiert, ist dieses System nun auch für Raspberry Pi 2 und 3 verfügbar.

Hinter dem Konzept steckt eine abgewandelte Raspbian-Distribution, die dem NOOBS-Installer der Raspberry Pi Foundation. Über eine Browser-basierte Anwenderoberfläche sollen Nutzer selbst ohne tiefergehende Linux-Kenntnisse unkompliziert auch parallel mehrere als Plug-Ins bezeichnete Applikationen wie Mediacenter oder Hausautomatisierung einrichten und konfigurieren können.

Die Idee ist solide und der Umgang, solange man sich nur mit den Basiseinstellungen befasst, recht einfach geraten. So ganz ohne Linux-Vorkenntnisse, wie der Hersteller verspricht, kommt man allerdings aktuell bei dem OS nicht aus, wenn es etwa um die Konfiguration von USB-Geräten geht.

Zudem sind bestimmte „Premium“-Anwendungen erst gegen eine Lizenzgebühr verfügbar. Wer allerdings nach bestimmten Komplettlösungen für das Raspberry Pi sucht, ohne groß selbst basteln zu müssen, kann einmal einen Blick auf das vorhandene Max2Play-Angebot und seine aktuell 40 verschiedenen erhältlichen Plugins werfen. Wer lieber ausgiebig selbst Hand anlegt, greift eher zu einem anderen spezialisierten OS oder gleich zum zuvor erwähnten ArchLinux.

Für Musik-Streaming: Volumio und RuneOS

Volumio ist ein schlankes, leicht per Fernzugriff über Weboberfläche steuerbares OS, um das Raspberry Pi als dedizierten Musikspieler zu verwenden.
Volumio ist ein schlankes, leicht per Fernzugriff über Weboberfläche steuerbares OS, um das Raspberry Pi als dedizierten Musikspieler zu verwenden.
(Bild: volumio.org)

Wer das Raspberry Pi als reines Audiosystem betreiben möchte, kann schon ein Max2Play-Plugin wählen. Alternativ dem stehen allerdings auch verschiedene kostenfreie Optionen offen. Einige Lösungen haben sich hier ob ihrer leichten Konfigurabilität und bewährten Anwendung besonders hervorgetan.

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Betriebssystem 19: Bewährt hat sich vor allem die OS-Lösung „Volumio“ werfen. Dabei handelt es sich um eine abgespeckte, spezialisierte Raspbian-Variante, die den Musikserver „mpd“ verwaltet und sich über ein Webinterface per Smartphone, Tablet oder PC fernsteuern lässt.

Die Einrichtung und das Einhängen von USB-Geräten wie etwa leistungsfähigeren Soundkarten oder einer NAS sind selbst für Laien angenehm unkompliziert. Zudem lassen sich Musik-Streaming-Dienste wie „Spotify“, aber auch eigene Musikstreams von der hauseigenen NAS problemlos einbinden.

Das Diskimage von Volumio ist für verschiedene Einplatinenrechner vorhanden, darunter auch das „Tinkerboard“, verschiedene Odroid-Varianten, das „Beaglebone Black“ oder das x86-basierte „Udoo“, und seit Februar 2016 auch für die verschiedenen Raspberry-Pi-Modelle. Im Juni 2017 erschien eine für Raspberry Pi Boards optimierte Version 2.201 von Volumio.

Betriebssystem 20: Eine Alternative zu Volumio ist „RuneOS“, das etwas schlanker und leichtgewichtiger daherkommt, aber einen stärkeren Fokus auf leichte Bedienbarkeit legt.

RuneOS befindet sich offiziell noch in der Beta-Phase, unterstützt aber alle Raspberry Pi Modelle – auch wenn die Website es nicht explizit sagt, ist der Build für die erste Generation von Raspberry Pi A, A+, B und B+ auch auf den Varianten Zero und Zero W lauffähig. Wer mit der Handhabung von Volumio Schwierigkeiten hat, darf hier gerne einen Blick riskieren.

Mediacenter: OpenELEC, LibreELEC und OSMC

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)

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.

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Im Laufe der Jahre hatten sich hier in erster Linie zwei Distributionen hervorgetan, die auch beide zu empfehlenswerten Standardinstallationen der NOOBS-Sammlung zählen. Sie basieren auf dem ursprünglichen „XBMC“ (Xbox Media Center), heute unter der Bezeichnung „Kodi“ bekannt.

Unter Betriebssystemanhängern – und in diesem Fall auch speziell unter Anhängern von Audio- und Videoplayern – treten aber bisweilen gerne Glaubenskriege auf, die eine Player-Gemeinschaft spalten. Das ist auch hier der Fall, in mehr als einer Form.

Betriebssystem 21:OpenELEC“ ist ein solches Beispiel. Bei dem Mediacenter handelt es sich um eine sehr schlanke, Kodi-basierte Variante, die vor allem auf den frühen Raspberry Pi Modellen durch die optmierte Leistung überzeugen konnte.

Auch auf den neueren Raspi-Modellen liefert besitzt das Mediacenter eine äußerst gute Video-Performance. Zudem lässt sich OpenELEC dank einer aktiven Community, auch durch diverse Plugins erweitern. Am System selbst ist hingegen nicht viel Feintuning möglich.

Betriebssystem 22: Im Mai 2016 kam es unter den Entwicklern von OpenELEC zu einem Zwist, der dazu führte, dass sich ein Teil des Entwicklerteams vom Projektgründer abspalteten und eine eigene Variante des OpenSource-Projektes weiterentwickelten. Das „LibreELEC“ genannte Resultat hat inzwischen OpenELEC als in NOOBS vorab integriertes Mediacenter-OS abgelöst.

LibreELEC ist ebenfalls auf Leichtgewichtigkeit ausgelegt, fokussiert sich aber nach eigener Aussage stärker auf Testing und Change Management. Sowohl OpenELEC und LibreELEC werden immer noch weiterentwickelt und gepflegt und sind auf allen Raspberry Pi Modellen, inklusive der ersten Varianten und den Ultra-Lichtgewicht Raspberry Pi Zero W, lauffähig.

Betriebssystem 23: Einer der Vorzüge von „OSMC“, dem offiziellen Nachfolger des früher weit verbreiteten „RaspBMC“, ist der hohe Grad an individueller Konfigurier- und Erweiterbarkeit. Dieses System besitzt nicht nur eine flüssige Benutzerführung, sondern erlaubt mehr Spielraum für Konfiguration und Anpassungen auf tiefergehender Linux-Ebene, was vor allem für Bastler und fortgeschrittene Programmierer interessante Optionen bietet. Auch für OSMC sind diverse Add-ons vorhanden.

Spielestationen für Zocker: RecalBox, RetroPie und Lakka

Die GUI Emulation Station bildet die Benutzeroberfläche von Recalbox und Retropie, zwei Projekte, die beide das Raspberry Pi in eine Emulationsplattform für zahlreiche klassische Spielesysteme verwandelt. Unter der Haube weisen die beiden Betriebssysteme allerdings einige Unterschiede auf.
Die GUI Emulation Station bildet die Benutzeroberfläche von Recalbox und Retropie, zwei Projekte, die beide das Raspberry Pi in eine Emulationsplattform für zahlreiche klassische Spielesysteme verwandelt. Unter der Haube weisen die beiden Betriebssysteme allerdings einige Unterschiede auf.
(Bild: Screenshot / Recalbox.com)

Betriebssystem 24: Das Kodi Media Center ist auch Bestandteil des „Recalbox“-OS, ein mit zahlreichen Emulatoren gespicktes System, das sich zu 100 Prozent an Zocker und Retro-Fans richtet. Neben dem auf seine wesentlichen Grundfunktionen beschränkten, bewährten Mediaplayer hält dieses System über 30 Emulatoren parat, darunter klassische Konsolen wie das „Atari 2600“, die originale „Sony Playstation“ oder die Adventure-Umgebung „ScummVM“. Über das heimische Netzwerk können Anwender so genannte ROM-Dateien in den Emulator ihrer Wahl laden.

Aus rechtlichen Gründen hält Recalbox keine originalen Spiele von anno dazumal parat, für die Bespeisung mit Spielen muss der Anwender überwiegend selbst sorgen. Dem Image liegen aber einige lizenzfreie Public-Domain-Titel bei, mit dem neugierige Zocker das System schnell testen können.

Aus Performance-Gründen ist es empfehlenswert, mindestens ein Raspberry Pi 2, besser noch ein Raspberry Pi 3B zu verwenden. Die aktuell jüngste Recalbox-Version ist recalbox 4.0.1 final (Stand 18. Februar 2017). Ein Vorteil von Recalbox ist die leichte Anwendbarkeit: Ein Image ist ohne größere Konfiguration aufgespielt, übertragung von Spielen auf das SBC erfolgt über ein grafisches Interface per Web-Browser am PC.

Betriebssystem 25:Ebenfalls an Retro-Gamer richtet sich das Raspberry-Pi-Image „RetroPie“. Diese Variante verzichtet auf das Kodi Media Center, bietet dafür allerdings auch Support für Emulatoren die Recalbox nicht bietet, beispielsweise für „Commodore Amiga“. Dies geht aber auch mit einer etwas aufwändigeren Konfiguration einher.

Das Projekt besteht schon länger als RecalBox und unterstützt auch Raspberry Pi Zero- und Raspberry Pi 1 Varianten. RetroPie unterstützt gegenwärtig 53 53 verschiedene klassische Computer- und Konsolensysteme (Stand 20. März, Version 4.2) per Emulation.

Oberflächlich sehen sich RecalBox und Retropie sehr ähnlich. Der Eindruck täuscht: Beide Systeme verwenden nur mit „EmulationStation“ dasselbe grafische Front-End. Während Recalbox effektiv eine Ready-to-Use-Lösung darstellt, gilt RetroPie als die vielseitigere Lösung, die allerdings auch umständlicher in Handhabung und Konfiguration ist. RetroPie verfügt als das ältere Projekt dafür auch über eine überaus aktive Community und lässt sich auf Wunsch direkt als Standalone-Boot, aber auch im Nachgang zu einem bereits bestehenden Raspbian-OS dazu installieren.

Betriebssystem 26: Lakka“ geht einen etwas anderen Weg. Es verwendet als Front-End RetroArch, dessen GUI von der Optik und Handhabung her etwas an das Betriebssystem der „Playstation 3“ erinnert.

Lakka wurde mit den Ziel entwickelt, möglichst schlank und schnell in RetroArch zu laden. Lakka unterstützt dabei sowohl ARM- als auch x86-basierte Plattformen und ist somit als schlanke Linux-Distrubution auch für den Einsatz auf älteren, schwächeren PCs geeignet. Anders als RetroPie und Recalbox, die zum Teil auch andere Bibliotheken verwenden, stützt sich Lakka einzig und allein auf Emulatoren auf Basis der „libretro“-API-Cores.

Das schränkt die Vielseitigkeit ein, soll aber der Stabilität zuträglich sein – auch wenn für manche Systeme wahrscheinlich bessere Software verfügbar ist. Lakka gilt dafür als eine äußerst schnell zugängliche Variante, was auch am vertraut wirkenden GUI liegen mag.

Auch wenn die Retro-Gaming-Stationen eine relativ junge Entwicklung sind, hat ihre Popularität dazu beigetragen, dass sowohl Recalbox als auch Lakka als empfohlene Startplattformen in NOOBS (Stand: Juni 2017) integriert wurden.

Nicht Linux-basiert: RISC OS, Windows 10 IoT Core und BSD-Varianten

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

Betriebssystem 27: 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.

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RISC OS fand schon 2008 seinen Weg auf die „BeagleBoards“ und findet seit 2012 auch auf dem Raspberry Pi eine aktive Fangemeinde. RiscOS zählt auch zu den Betriebssystem, die von der Raspberry Pi Foundation als Alternative zu Raspbian empfohlen werden.

Betriebssystem 28: Versuche, Windows-Betriebssysteme auf dem Raspberry Pi zum Laufen zu bekommen, schlugen in der Vergangenheit meist fehl. Windows-Systeme sind meist sehr Hardware-hungrig, 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. Drittanbieter wie der in Moskau ansässige Software-Entwickler Eltechs bieten Emulatoren an, die entsprechende x86-Anwendungen auf Einplatinenrechner wie das Raspberry Pi, Odroid und Konsorten bringen soll. Die Performance-Eindrücke sind aber eher gemischt und eher zum Spielen älterer MS-DOS-Titel geeignet.

Von daher kam Anfang 2015 Microsofts Ankündigung, eine spezielle Windows 10 IoT Version herauszubringen, die auf dem Raspberry Pi 2 sowie speziellen Arduino- und anderen Einplatinensystemen läuft, seinerzeit etwas überraschend. Inzwischen ist Windows 10 IoT Core kostenloser, vollwertiger Release für Raspberry Pi 2&3, das Dragonboard 410c und das „MinnowBoardMax“ erhältlich. Es zählt auch mittlerweile zu den von Grund auf in NOOBS integrierten Betriebssystemen.

Microsoft wendet sich mit dem Release damit wieder mehr der Maker-Szene zu – wohl auch, um auf diese Weise engagierte Entwickler für hauseigene Produkte wie die AR-Brille HoloLens oder die Azure IoT Plattform zu erreichen. Dafür veröffentlicht Microsoft auf einem eigenen Blog samt GitHub-Repository immer wieder neue Projekte auf Windows 10 IoT Core Basis, beispielsweise einen kostenlosen, online zugänglichen Raspberry Pi Simulator. Für einen effizienten Einsatz ist hier allerdings ein Windows-10-PC sowie idealerweise ein kostenloser „Azure IoT“- oder „Visual-Studio“-Account notwendig.

Betriebssystem 29: Auch das Unix-ähnliche Open-Source-OS „FreeBSD“ hat seinen Weg auf das Raspberry Pi gefunden. Die Release-Version FreeBSD 10.2 unterstützte zunächst nur das Raspberry Pi Modell B, Release-Candidate- und Current-Builds von FreeBSD 11 können aber von geübten Nutzern so konfiguriert werden, dass sie auf den Raspberry Pi Modellen A, B, 2 und 3 lauffähig sind.

Wer sich den Aufwand sparen und dennoch FreeBSD auf seinem Einplatinenrechner einsetzen möchte, für den hält Entwickler Brad Davis mit „RaspBSD“ eine (nur für Raspberry Pi 2 und Raspberry Pi 3 Modelle) vorgefertigte Distribution bereit, die den Funktionsumfang von FreeBSD 11-Stable enthält und auch für SBCs wie BananaPi, BeagleBone Black & Green sowie Pine64 erhältlich ist.

Betriebssystem 30: Auch die BSD-Variante „NetBSD“, das Derivat mit der breitesten Hardwareabdeckung, ist in Versionen für das Raspberry Pi verfügbar. Im Gegensatz zu FreeBSD lässt sich NetBSD auch auf leistungsschwächeren Pi-Modellen sinnvoll betreiben: Die im März 2017 veröffentlichte Version NetBSD 7.1 bietet nun auch Support für den Raspberry Pi Zero.

Hardwarevirtualisierung für Docker-Container: Hypriot und ResinOS

Das weiterhin eifrig Community-gepflegte HypriotOS war eines der ersten Projekte, um die Anwendungscontainer-Plattform Docker auf das Raspberry Pi zu bringen.
Das weiterhin eifrig Community-gepflegte HypriotOS war eines der ersten Projekte, um die Anwendungscontainer-Plattform Docker auf das Raspberry Pi zu bringen.
(Bild: Screenshot / The Docker Pirates / hypriot.com)

Docker“ ist eine offene Plattform, mit der Entwickler und Systemadministratoren auf leichtem Weg verteilte Anwendungen erstellen, ausliefern und ausführen können, indem sie mit Hilfe von Betriebssystemvirtualisierung in Containern isoliert werden. Das funktioniert auf Laptops, virtuellen Maschinen im Rechenzentrum, in der Cloud – oder, mit der richtigen Konfiguration, auch auf dem Raspberry Pi. Letzteres ist vor allem deshalb praktisch, da der Single Board Computer signifikant weniger Energie benötigt als andere Plattformen.

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Betriebssystem 31: Eines der ersten Betriebssysteme, um Docker auf das Raspberry Pi zu bringen, was das Anfang 2015 erstmals gestartete „HypriotOS“. Dabei handelt es sich um ein schlankes Debian-Derivat, das speziell auf die Ansprüche der Open-Source-Software zurechtgeschnitten wurde, um Docker-Container zu betreiben.

Die Community hinter HypriotOS, „Docker Pirates“, ist sehr aktiv und hält das Betriebssystem fleißig up-to-date, wenngleich die bislang jüngste Version 1.4.0 (Stand 19. März 2017) noch einige Monate zurückliegt. Etwa zur selben Zeit wurde eine potentielle Sicherheitslücke im Debian-Linux-Kernel entdeckt, die potentielle Gefahren für einen Docker-Host bietet . Projekt und Entwickler-Community sind aber weiterhin rege aktiv.

Betriebssystem 32:ResinOS“ stützt sich statt auf Debian auf einen „Yocto“-Core, um eine breitere Plattform für Applikationen und Repositories zu bieten. Während Hypriot vorrangig für den Einsatz auf den Raspberry-Pi-Modellen und Odroid-Boards ausgelegt ist, bietet ResinOS Unterstützung für insgesamt 20 verschiedene Hardwareplattformen, darunter neben den bereits genannten etwa auch das BeagleBone oder Intel-Boards. ResinOS 2.0 ist seit dem 17. April 2017 für alle Raspberry Pi Boards verfügbar.

Echtzeitbetriebssysteme für Raspberry Pi: ChibiOS/RT und FreeRTOS

Die Echtzeitbetriebssysteme ChibiOS/RT und FreeRTOS unterstützen auch bestimmte ARM-Architekturen. Das eignet sie prinzipiell zum Betrieb auf einigen Raspberry Pi Modellen wie dem Raspberry Pi 2 und 2B. (Im Bild: YouTube-Screenhot einer ChibiOS/RT-Demo auf einem Raspberry Pi).
Die Echtzeitbetriebssysteme ChibiOS/RT und FreeRTOS unterstützen auch bestimmte ARM-Architekturen. Das eignet sie prinzipiell zum Betrieb auf einigen Raspberry Pi Modellen wie dem Raspberry Pi 2 und 2B. (Im Bild: YouTube-Screenhot einer ChibiOS/RT-Demo auf einem Raspberry Pi).
(Bild: Vergil Cola / YouTube / lightsurge2.blogspot.de)

Raspberry Pi ist in zunehmendem Maß auch als Plattform für Embedded Systeme interessant geworden. Anders als bei Media- oder Web-Servern kommt es bei zahlreichen Embedded-Anwendungen allerdings explizit auf vorhersehbares Timing mit niedrigen Latenzzeiten an – Anforderungen, die selbst ein leichtgewichtiges Raspbian-Derivat oder eine der geläufigen Linux-Varianten nur unzureichend erfüllen kann.

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Schon seit dem Erscheinen des Single Board Computers gab es einige Bemühungen, Mikrokernel auf dem Raspberry Pi zu betreiben und mit zufriedenstellender Funktionalität einzusetzen. Zwei der aktuell vielversprechendsten Portierungen sind die Umsetzungen der auf Open-Source-Kernel aufbauenden Echtzeitbetriebssysteme „ChibiOS/RT“ und „FreeRTOS“.

Betriebssystem 33:ChibiOS/RT ist ein äußerst schnelles RTOS, das über eine GPL3-Lizenz vertrieben wird und für Embedded-Anwendungen auf Basis von 8-, 16- und 32-Bit-Mikrocontrollern konzipiert ist. Es bietet eine gute Leistung beim Context-Switching und unterstützt Externe Komponenten (uIP, lwIP, FatFs) sowie C++ Applikationen.

Eine offizielle Unterstützung für das Raspberry Pi besteht nicht, eine Portierung muss eigenhändig kompiliert werden. Es bestehen aber erfolgreiche Ports des RTOS, die zumindest auf einem Raspberry Pi Model 2 erfolgreich und stabil laufen. Eine hier im Detail beschriebene Portierung auf das Raspberry Pi bietet Treiber für GPIO- und serielle Ports, GPT (General-Purpose Timer), I2C, SPI und PWM. Ein zweites, älteres Beispiel mit einigen Codeauszügen ist auch auf diesem Blog zu finden, zusammen mit einem Video einer hierauf aufgesetzten Demo.

Betriebssystem 34: Das über GPL-Lizenz kursierende FreeRTOS ist bereits länger erhältlich und eines der populärsten freien Echtzeitbetriebssysteme. Es bietet einen extrem schlanken Mikrokernel, der gerade einmal aus drei C-Files besteht und damit nur ein Minimum an Arbeitsspeicher benötigt. FreeRTOS wurde bereits auf 35 Mikrocontroller portiert und existiert auch in einer Variante, die ARMv7-Architekturen unterstützt; damit eignet sich das Echtzeitbetriebssystem prinzipiell auch für den Einsatz auf einem Raspberry Pi 2 Model B.

Eine funktionale Demo besteht und kann seit Mitte 2016 von einem Github-Repository frei bezogen werden. Für den Einsatz in individuellen Anwendungen muss das System allerdings eigenhändig kompiliert werden. Die Portierung ist ein Community-Projekt, weshalb es für den aktiven Einsatz derzeit keinen Support seitens des Entwicklers gibt.

Zu bedenken ist, dass es sich in beiden Fällen um aus der Community stammende, grundsätzliche Portierungen handelt. Ein Einsatz ist damit mit sehr viel eigenhändigem Aufwand verbunden, eine Funktionalität nicht garantiert.

Nachtrag 06. Juli 2017

Seit der ersten Veröffentlichung dieses Beitrags sind wir auf zwei weitere RTOS-Systeme aufmerksam gemacht worden, die ihren Weg auf den SBC gefunden haben. Besonders interessant ist hier der „Preempt-Realtime-Patch für das Raspberry Pi“, den das OSADL (Open Source Automation Development Lab) beschreibt. Dieser Lösungsansatz bietet sich für das Raspberry Pi 3 mit dem „BCM2709“-Chipsatz von Broadcom an.

Auch das Echtzeitbetriebssystem RTEMS wurde vor einigen Jahren für die Benutzung auf dem Raspberry Pi portiert. Wie in den Fällen von ChiboOS/RT und FreeRTOS handelt es sich dabei um die Portierung eines OpenSource-Kerlnel durch einen einzelnen unabhängigen Entwickler. Die Umsetzung scheint nicht ganz so gelungen wie in den letztgenannten Fällen zu sein. Der Entwickler verfolgt das Projekt allerdings weiterhin und stellt seine Daten in einem Github-Repository zur Verfügung.

Android-Portierungen (und andere Google-Betriebssysteme)

Raspand: Seit Android 5.1 ("Lollipop"), von welchem erstmals vom Linux-Entwickler Arne Exton eine Portierung auf Raspberry Pi 2 und 3 demonstriert wurde, ist ein stabiler Betrieb von Googles Open-Source-Betriebssystem auch auf dem Einplatinenrechner möglich. Neuere Versionen ab Android 7 laufen deutlich flüssiger und bieten mehr App-Support.
Raspand: Seit Android 5.1 ("Lollipop"), von welchem erstmals vom Linux-Entwickler Arne Exton eine Portierung auf Raspberry Pi 2 und 3 demonstriert wurde, ist ein stabiler Betrieb von Googles Open-Source-Betriebssystem auch auf dem Einplatinenrechner möglich. Neuere Versionen ab Android 7 laufen deutlich flüssiger und bieten mehr App-Support.
(Bild: Arne Exton / raspex.exton.se)

Schon seit Erscheinen von Version 2.3 des Android-Betriebssystems gab es zahlreiche Bemühungen, das Smartphone- und Tablet-OS Android auf das Raspberry Pi zu portieren. Als eines der aktivsten hatte das Community-Projekt „Razdroid“ verschiedene Versuche mit diversen Android-Versionen gestartet, die wegen mangelnder Hardwarebeschleunigung aber nicht flüssig und fehlerfrei auf dem Minicomputer laufen. So existieren schon seit Jahren langsame und instabile Portierungen von Android 2.3 („Gingerbread“), Android 4.0 („Ice Cream Sandwich“) und Android 4.4.2 („KitKat“), welche aber zunächst nichts mehr als generelle Machbarkeitsstudien darstellten.

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Betriebssystem 35: Deutlich besser läuft dagegen das „RaspAnd“-Projekt von Linux-Entwickler Arne Exton. Von ihm stammt ein stabiler Android 5.1 („Lollipop“) Build, der sowohl auf Raspberry-Pi-2- als auch Raspberry-Pi-3-Modellen zufriedenstellend läuft. Über den Aptoide App Manager können auch einige Android-Anwendungen auf dem Rasperry-Pi-System installiert werden. Inzwischen ist sein „RaspAnd“-OS-Build auch in einer Version, die Android 7.1.2 „Nougat“ verwendet, verfügbar.

Alternativ beschreibt das Technik-Blog Canox.net mit einer detaillierten Beschreibung, wie man selbst ein Android 7.1-OS auf einem Raspberry Pi 3 aufsetzen kann.. Zusammenfassend kann man sagen, dass sowohl Android-OS in seinem Hardware-Support als auch die Raspberry Pi Hardware in ihrer Leistung fortgeschritten genug sind, als dass sich Android als echte Betriebssystem-Alternative für den Single Board Computer in Betracht ziehen lässt – zumindest auf den Raspberry-Pi-3-Varianten.

Betriebssystem 36(eingestellt): Android ist übrigens nicht das einzige im Kern quelloffene Betriebssystem von Google, das auf das Raspberry Po portiert werden sollte. Überaus vielversprechend war der Versuch, das Browser-basierte Betriebssystem Chromium OS auf das Raspberry Pi zu portieren.

Im Februar und im April 2016 folgten in sehr kurzen zeitlichen Abständen zwei funktionale Builds für das Raspberry Pi 2. Der Open-Source-Ableger von Googles hauseigenem „Chrome OS“ lässt sich mit einem Google-Konto verknüpfen. Daten, die in einem Google-Drive-Account in der Cloud abgelegt wurden, lassen sich so nahtlos auf dem Einplatinenrechner weiternutzen, so dass man etwa Google-Docs-Dokumente gleich weiterbearbeiten kann.

Der RasPi hätte somit, wenigstens in der Theorie, eine preiswerte Alternative zum Chromebook abgeben können. Die im April 2016 veröffentlichte Version war auch in einer auf das Raspberry Pi 3 angepassten Variante erhältlich.

Die aktuellste Version von Chromium OS 0.5 für Raspberry Pi war allerdings noch recht hakelig. Vor allem hapert es noch an der Videobeschleunigung, aber auch die generelle Performance lässt zu wünschen übrig. Zudem werden WLAN, manche Monitor-Typen sowie im Falle des Raspberry Pi 3B das Board-eigene Bluetooth nicht unterstützt.

Chromium OS hätte eine interessante Alternative für das Raspberry Pi darstellen können. Leider scheint das Projekt tot: Die offizielle Webseite existiert nicht mehr, seit November 2016 gab das Communitygetriebene Projekt kein Lebenszeichen mehr von sich. Der letzte veröffentlichte Build steht weiterhin auf Sourceforge zum kostenlosen Download bereit.

Vielleicht haben sich die Entwickler einem anderen, aktuelleren Google-Betriebssystem-Projekt verschrieben: Der Mikrokernel Magenta, Basis des nächsten geplanten Smartphone-OS „Fuchsia“, ist prinzipiell auf einem Raspberry Pi 3 lauffähig.

Sonderfälle und Kuriositäten: AROS, Tizen 3 und Plan 9

Eher was für Experimentierfreudige: Bei dem auch aufs Raspberry Pi portierten Betriebssystem AROS handelt es sich um eine freie, auf ARM Prozessoren angepasste Weiterentwicklung des AmigaOS von Commodore.
Eher was für Experimentierfreudige: Bei dem auch aufs Raspberry Pi portierten Betriebssystem AROS handelt es sich um eine freie, auf ARM Prozessoren angepasste Weiterentwicklung des AmigaOS von Commodore.
(Bild: Stephen Jones / YouTube)

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

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Betriebssystem 37:Eine solche 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 (AEROS genannt), die auf Linux gehostet wird und so nativ auf der Hardware des Raspberry Pi lauffähig ist.

Auch wenn es auf der News-Seite des Projekts seit Dezember 2016 eher still geworden ist, wird das Betriebssystem weiterhin langsam, aber stetig in Nightly Builds weiterentwickelt (letzter Stand: 26. Juni 2017) und funktioniert zumindest in rudimentärer Form auf Raspberry Pi 1 und 2.

Für den Smartphone- und Tablet-Markt existieren neben Android auch andere quelloffene Betriebssysteme, die es engagierten Entwicklern auch privat ermöglichen sollen, Anpassungen und Portierungen auf andere Plattformen vorzunehmen. Da diese Geräte überwiegend auf ARM-Prozessorarchitekturen aufbauen, erscheint es naheliegend, diese Open-Source-OS auch auf Einplatinenrechner wie dem Raspberry Pi zu übertragen.

Betriebssystem 38: Mitte Februar 2016 hat die Samsung Open Source Group angekündigt, das linuxbasierte „Tizen 3.0 erfolgreich auf das Raspberry Pi 2“ umgesetzt zu haben. Samsung hatte in der Vergangenheit bereits Smartwatches und in einigen Märkten sogar Smartphone-Modelle mit dem OS veröffentlicht.

Auf dem Raspberry Pi 2 bootet das System zuverlässig, allerdings fehlen noch einige Funktionalitäten. Zudem existiert unter Tizen noch keine standardisierte Methode, um auch Apps auf dem Einplatinenrechner zu installieren. Nach einer kurzen Phase eifriger Aktivität scheint sich an dieser Front seit Mitte 2016 zumindest im englischsprachigen Raum allerdings wenig getan zu haben – was aber auch daran liegen mag, dass das Betriebssystem in Asien deutlich mehr Verbreitung findet.

Wer jedenfalls mit dem Tizen-OS auf seinem Raspberry Pi experimentieren möchte, für den hält die Samsung Open Source Group auf ihrem Blog eine ausführliche Anleitung bereit. Laut offiziellem Wiki werden prinzipiell alle Raspberry Pi Modelle von Tizen 3 unterstützt.

Betriebssystem 39(eingestellt): Recht engagiert waren auch 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, Linux-basiertes Betriebssystem, dessen gesamte Benutzeroberfläche einschließlich Apps komplett aus dem gleichnamigen Web-Browser realisiert wird. Das Betriebssystem fand bis Ende 2015 auf einigen Smartphones Anwendung,. Inzwischen hat Mozilla allerdings die Smartphone-Entwicklung eingestellt.

Im Februar 2017 zog Mozilla schließlich auch beim Betriebssystem Firefox OS selbst den Stecker. Das quelloffene Betriebssystem selbst soll zwar in der einen oder anderen Form bestehen bleiben. Die Weiterentwicklung für eine vollständige Portierung auf das Raspberry Pi 2 ist offiziell nur „on Hold“. Seit April 2016 hat sich hier allerdings nichts Nennenswertes getan. Eine echte Zukunft des Projekts ist zweifelhaft, weswegen es in der aktuellen Aufzählung hier als eingestellt betrachtet wird.

Betriebssystem 40(eingestellt?): Ebenfalls nicht mehr ernsthaft weiterverfolgt, aber immer noch erwähnenswert ist dagegen „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 zwar offiziell noch gearbeitet. An der Raspberry Pi Portierung hat sich allerdings seit Jahren nichts mehr getan. Inwiefern das Betriebssystem Plan 9 selbst noch eine Zukunft hat ist ungewiss.

Hinweis:Die umfangreiche Übersicht entstammt der PublikationElektronik Praxis“. Sebastian Gerstl ist hier Redakteur.

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