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Eingebettetes Linux: Eine Kurzanleitung für Anfänger
Claudia Cejas
9. November 2022. TuxCare-Expertenteam
Was ist ein eingebettetes System?
Bevor wir uns mit Embedded Linux befassen, sollten wir zunächst erörtern, wofür es verwendet wird: für eingebettete Systeme.
Eingebettete Systeme gibt es überall: in Konsumgütern, Industriemaschinen, Telekommunikationsgeräten und sogar in medizinischen Geräten. Eingebettete Systeme sind überall um uns herum und führen eine bestimmte Funktion in Echtzeit aus.
Die Komplexität eingebetteter Systeme kann variieren, von einem einfachen Thermometer bis hin zu modernen Smartphones. Da immer mehr Spitzentechnologien, wie maschinelles Lernenihren Weg in die Unterhaltungselektronik finden, steigt die Nachfrage nach leistungsfähigen eingebetteten Systemen.
Wofür wird Embedded Linux verwendet?
Ein Kernel ist das Herzstück eines Betriebssystems, das den Computer und seine Hardware-Operationen, insbesondere den Speicher und die CPU, verwaltet. Anders ausgedrückt: Der Kernel dient als Schnittstelle zwischen Software und Hardware.
Eine spezielle Art von Linux-Kernel namens eingebettetes Linux wurde für eingebettete Geräte und Anwendungen entwickelt. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um eine kompakte Version von Linux, die die notwendigen Funktionen und Dienste bereitstellt, die für die Betriebs- und Anwendungsanforderungen des eingebetteten Systems erforderlich sind.
Es verwendet zwar immer noch denselben Kernel, unterscheidet sich aber deutlich vom Standard-Linux-Betriebssystem. Embedded Linux ist auf eingebettete Systeme zugeschnitten, daher ist es deutlich kleiner, benötigt weniger Rechenleistung und enthält weniger Funktionen, da es nur gerätespezifische Anwendungen ausführen muss.
Vorteile von Embedded Linux
Ein wesentlicher Vorteil von Linux ist die Verfügbarkeit von Standard-Netztopologien und -protokollen. Durch die richtige Auswahl der eingebetteten Hardware können Sie im gesamten Netzwerk die gleichen Komponenten verwenden, ohne sich Gedanken über die CPU-Architektur machen zu müssen.
Dann können Sie sich auf die Entwicklung einer Linux-Version konzentrieren, die die Treiber für die gewünschten Netzwerk- und Kommunikationsprotokolle verwendet, und sicherstellen, dass die Versionen auf allen Computern konsistent sind.
Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Linux ist die Verfügbarkeit von Standard-Entwicklungs- und Debugging-Tools. In diesem Fall kann der Anbieter von Entwicklungsplattformen, Compilern, Editoren, Debuggern und Code-Analysatoren die gleichen Werkzeuge auf jeder von Linux unterstützten Architektur verwenden. Alles, was auf dem Desktop zur Verfügung steht, ist auch für den Embedded Server, die Sensorschnittstelle und den Controller verfügbar.
Darüber hinaus bedeutet die Notwendigkeit der Verwendung von Open-Source-Software, dass die Tools im schlimmsten Fall selbst erstellt werden müssen, was den Vorbereitungsprozess für die Entwicklungsplattform um ein oder zwei Stunden verlängert.
Die Kosten für Entwicklungssoftware bestehen daher aus der Zeit, die für die Beschaffung und eventuell für die Entwicklung dieser Werkzeuge aufgewendet wird. Der Kauf dieser Werkzeuge von Drittanbietern kann dagegen Zehntausende von Dollar kosten.
Sie können auch von zentralisierten Entwicklungsservern unter Linux profitieren. Im Labor können Entwickler ihre gesamten Entwicklungs- und Debugging-Aktivitäten auf einem einzigen Server oder einer Desktop-Workstation zusammenfassen.
So kann der Code auf einem einzigen Computer erstellt und dann für jede einzelne Prozessorarchitektur als Cross-Targeting verwendet werden, wobei das Debugging durch den Einsatz der Programme auf dem nativen Ziel erfolgt.
Embedded Linux Entwicklung
Auf dem heutigen Markt wählen praktisch alle neuen Projekte für eingebettete Geräte Linux als ihr Betriebssystem der Wahl.
Die Open-Source-Gemeinschaft verbessert ständig die robuste, anpassungsfähige Kernel- und Laufzeitarchitektur von Linux, und die Hardwarehersteller erweitern sie, um mehr CPUs, Busse, Geräte und Protokolle zu unterstützen.
Durch die Nutzung der Stärke und Flexibilität, die ein echtes Multitasking-Betriebssystem für eingebettete Geräte bietet, können bei Projekten mit eingebetteten Geräten häufig Hardwarekosten eingespart werden.
Der Linux-Kernel und die zugehörige Open-Source-Infrastruktur bilden den Kern eines neuen Ökosystems für die Entwicklung, das Testen und den Einsatz von eingebetteten Betriebssystemen, Infrastrukturen und Anwendungen.
Schlussfolgerung
Es gibt viele Gründe dafür, dass sich Embedded Linux als ideales Betriebssystem für eingebettete Geräte und Anwendungen weltweit durchgesetzt hat. Linux bietet ein höheres Maß an Skalierbarkeit, Flexibilität und Geschwindigkeit und erleichtert so die Verwaltung von Umgebungen mit eingebetteten Systemen.
Es bleibt jedoch eine Herausforderung, diese eingebetteten Systeme mit den neuesten Sicherheits-Patches auf dem neuesten Stand zu halten.
Eingebettete Geräte und Appliances stellen nicht nur ein hohes Risiko für die Ausnutzung von Schwachstellen dar, sondern Unternehmen sind auch oft gezwungen, ihre Systeme neu zu starten, um CVE-Patches anzuwenden oder die Bereitstellung kritischer Patches auf ein geplantes Wartungsfenster zu verschieben. Häufig ist das Patchen von Linux-Schwachstellen auch mit Ausfallzeiten verbunden, wodurch der Service für Kunden unterbrochen wird.
Glücklicherweise können Teams mit automatisiertem Live-Patching sicherstellen, dass alle eingebetteten Systeme, die Linux verwenden, die neuesten CVE-Patches erhalten, ohne dass ein Neustart erforderlich ist oder Ausfallzeiten des Systems geplant werden müssen.
Die Live-Patching-Lösung von TuxCare, KernelCare Enterprisestellt automatisch In-Memory-Linux-Schwachstellen-Patches bereit, so dass Teams ihre Systeme nicht neu starten oder Patches aufschieben müssen, bis sie ein Wartungsfenster planen können.
Mit KernelCare minimieren Unternehmen das Risiko, beschleunigen die Patching-Lebenszyklen und halten ihre Systeme sicher, ohne den Zugriff auf die Lösungen, die sie ihren Kunden anbieten, unterbrechen zu müssen.
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