Was ist Binärkompatibilität, und was bedeutet sie für Linux-Distributionen?

Rohan Timalsina

2. Mai 2023. TuxCare-Expertenteam

Binärkompatibilität ist ein wesentliches technisches Konzept, das oft übersehen wird, aber eine entscheidende Rolle dabei spielt, dass Programme über verschiedene Plattformen verteilt werden können. Für Linux-Entwickler stellt die Binärkompatibilität aufgrund der Vielfalt der verfügbaren Linux-Distributionen eine große Herausforderung dar.

In diesem Artikel werden wir einen genaueren Blick darauf werfen, was Binärkompatibilität ist und ihre verschiedenen Zusammenhänge untersuchen. Außerdem werden wir erörtern, was Binärkompatibilität speziell für Linux-Distributionen bedeutet.

WAS IST BINÄRKOMPATIBILITÄT?

Zunächst einmal bezieht sich der Begriff "binär" in der Entwicklung auf kompilierten ausführbaren Code. Im Wesentlichen schreiben die Entwickler Code in höheren Programmiersprachen wie C oder C++ und lassen den Quellcode dann durch einen Compiler laufen, um maschinenlesbaren ausführbaren Code zu erzeugen. Die resultierende Datei wird als Binärdatei bezeichnet.

Binärdateien werden für bestimmte Computerumgebungen kompiliert, was bedeutet, dass eine für ein Linux-Betriebssystem kompilierte Binärdatei beispielsweise nicht unter einem Windows-Betriebssystem ausgeführt werden kann. Während geringfügige Unterschiede in der Umgebung die Kompatibilität von Binärdateien nicht behindern, können größere Unterschiede zu einer fehlerhaften Ausführung führen.

Zwei verschiedene Computerumgebungen sind binärkompatibel wenn der in eine Binärdatei kompilierte Quellcode für die eine Umgebung auch in der anderen Umgebung einwandfrei läuft. Das bedeutet, dass der Entwickler den Code nicht neu kompilieren muss, um ihn in einer anderen Umgebung erfolgreich auszuführen.

WARUM IST DIE BINÄRKOMPATIBILITÄT WICHTIG?

Sie können die Bedeutung der Binärkompatibilität aus zwei Perspektiven betrachten. Wenn Sie Software für einen einzigen, spezifischen Zweck entwickeln, wollen Sie vermeiden, dass Sie eine große Codebasis neu kompilieren müssen, nur um auf eine Änderung der Umgebung zu reagieren.

Aus einem anderen Blickwinkel betrachtet, könnten Sie kommerziell erhältliche Software verwenden, die auf einem bestimmten Betriebssystem getestet wurde und die auf einer Variante dieses Betriebssystems (z. B. einer anderen Linux-Distribution) funktionieren kann oder nicht. Eine Neukompilierung des Codes ist keine Option für Sie, und Ihre Umgebung kann sich von der unterscheiden, in der der Anbieter sein Programm getestet hat.

DAS PROBLEM MIT DER NEUKOMPILIERUNG

Obwohl die Neukompilierung in einigen Fällen eine praktikable Lösung ist, ist sie bei komplexen Anwendungen, die in mehreren Umgebungen eingesetzt werden müssen, nicht immer sinnvoll. Die wiederholte Neukompilierung in solchen Szenarien kann zeitaufwändig und schwierig sein und erfordert oft spezielle Kenntnisse.

In Situationen, in denen die Binärkompatibilität in einer anderen Umgebung nicht gegeben ist, können verschiedene Probleme auftreten. Zu diesen Problemen können Dateien gehören, die sich an unterschiedlichen Positionen befinden, oder leicht unterschiedliche Bibliotheken. Um sicherzustellen, dass die neue Binärdatei in der neuen Umgebung korrekt funktioniert, sind daher viel Zeit, Mühe und Fachwissen erforderlich.

Durch die Neukompilierung können auch neue Bugs oder Fehler auftreten, die in der ursprünglichen Version nicht vorhanden waren, insbesondere wenn sich die zugrunde liegende Architektur oder Plattform ändert. Außerdem kann eine Neukompilierung teuer sein, insbesondere für Unternehmen, die intern entwickelte kundenspezifische Softwarelösungen verwenden.

DURCH DIE BINÄRKOMPATIBILITÄT ENTFÄLLT DIE NOTWENDIGKEIT, NEU ZU KOMPILIEREN

Die Gewissheit, dass eine alternative Umgebung binärkompatibel ist, gibt die Gewissheit, dass kompilierte ausführbare Dateien - unabhängig davon, ob sie intern entwickelt oder von einem Anbieter geliefert wurden - in der Zielumgebung reibungslos funktionieren werden. Die Binärkompatibilität verringert die Notwendigkeit einer Neukompilierung, da Software-Updates ohne Änderungen am abhängigen Code möglich sind. Dies spart wertvolle Zeit und Ressourcen und rationalisiert den Prozess der Softwareaktualisierung.

Verschiedene Umstände können jedoch Zweifel an der Binärkompatibilität aufkommen lassen. Wenn beispielsweise eine neue Version eines Betriebssystems veröffentlicht wird, stellt sich die Frage, ob bestehende Anwendungen weiterhin nahtlos funktionieren werden, was darauf hindeutet, dass das Betriebssystem binärkompatibel ist.

Ähnlich verhält es sich mit dem bevorzugten Betriebssystem einer Organisation, das beispielsweise das Ende seiner Lebensdauer erreicht, CentOS 8. In diesem Fall wird es wichtig, ein alternatives binärkompatibles Betriebssystem zur Verfügung zu haben, um die Notwendigkeit einer Neukompilierung oder eines Anwendungswechsels zu vermeiden. Daher ist es wichtig, die Binärkompatibilität zu berücksichtigen, wenn die Betriebssystemstrategie eines Unternehmens überprüft wird.

DIE GESCHICHTE DER BINÄREN KOMPATIBILITÄT UNTER LINUX

Linux ist ein frei verfügbares Open-Source-Betriebssystem, das es in mehreren Varianten oder Distributionen gibt, die als "Distributionen" oder "Distros" bezeichnet werden. Jede Linux-Distribution dient oft einem bestimmten Zweck. Tails zum Beispiel konzentriert sich auf Sicherheit und Datenschutz, während Kali Linux ausdrücklich für Penetrationstests konzipiert ist.

Da jede Distribution ihren eigenen Satz an Funktionen und Konfigurationen enthält, kann dies zu Kompatibilitätsproblemen für Entwickler führen. Die Software, die für eine Distribution entwickelt wurde, erfordert möglicherweise zusätzliche Änderungen oder Konfigurationen, um auf einer anderen Distribution reibungslos zu laufen.

Verschiedene Linux-Distributionen können sich erheblich voneinander unterscheiden, was zu so unterschiedlichen Umgebungen führt, dass Pakete, die auf einer Distribution laufen, auf einer anderen möglicherweise nicht funktionieren. Angenommen, Sie haben eine Anwendung für Ubuntu, eine bekannte Linux-Distribution, entwickelt. Wenn Sie die Anwendung jedoch auf einer anderen Distribution wie Red Hat oder Fedora ausführen möchten, könnten Sie auf Schwierigkeiten stoßen, weil Systembibliotheken oder andere Abhängigkeiten fehlen.

Unterschiede in den Betriebssystemen der ABI (Application Binary Interface) sind ebenfalls eine häufige Quelle von Kompatibilitätsproblemen. Die ABI legt fest, wie verschiedene Komponenten des Systems interagieren, und jede Änderung der ABI kann zu Kompatibilitätsproblemen führen, wenn versucht wird, Software auszuführen, die mit einer anderen Version des Betriebssystems kompiliert wurde. Diese Inkompatibilitäten können für Softwareentwickler ein großes Hindernis darstellen, da sie die Möglichkeit einschränken, ihre Anwendungen auf verschiedenen Distributionen zu betreiben.

Aber das ist nicht der Fall bei Linux-Binärkompatibilität. Sie garantiert, dass Anwendungen, die auf einer Linux-Version entwickelt wurden, auch auf anderen Versionen funktionieren, wodurch die Zugänglichkeit der Software erweitert und ihre Reichweite für ein breiteres Publikum erhöht wird. Dieser Faktor ist von entscheidender Bedeutung, da er die Portabilität und Zugänglichkeit von Anwendungen für verschiedene Linux-Distributionen beeinträchtigen kann. Um diese Herausforderung zu meistern, müssen Entwickler Folgendes berücksichtigen Linux-Binärkompatibilität.

Einige Linux-Distributionen bieten neben der Binärkompatibilität auch andere Vorteile, wie z. B. reduzierte oder keine Gebühren. Zum Beispiel, FreeBSD, ein freies und quelloffenes Unix-ähnliches Betriebssystem, bietet optionale Binärkompatibilität mit Linux, so dass die Benutzer unveränderte Linux-Binärdateien installieren und ausführen können.

ZWEI ASPEKTE DER LINUX-BINÄRKOMPATIBILITÄT

Es ist wichtig zu beachten, dass die Binärkompatibilität von Linux-Distributionen in zwei Hauptrichtungen von Bedeutung ist. Die erste Richtung betrifft die Binärkompatibilität zwischen zwei verschiedenen Distributionen. Obwohl Ubuntu im Wesentlichen von Debian abgeleitet ist, deuten die an Ubuntu vorgenommenen Änderungen darauf hin, dass Pakete, die für Debian erstellt wurden, nicht unbedingt unter Ubuntu funktionieren.

Im Gegensatz dazu sind sowohl CentOS als auch Oracle Linux binärkompatibel mit RHEL. Dies bedeutet, dass eine Anwendung, die für RHEL entwickelt und zertifiziert wurde, auch unter CentOS und Oracle Linux eingesetzt werden kann.

Selbst wenn zwei Linux-Distributionen nicht binärkompatibel sind, können bestimmte Pakete dennoch auf beiden Distributionen funktionieren, da die Linux-Distributionen den Linux-Kernel und viele andere Komponenten gemeinsam nutzen.

Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Binärkompatibilität von einer Distributionsversion zur nächsten. Im Allgemeinen wird erwartet, dass Version 9 einer typischen Linux-Distribution die Binärkompatibilität mit Version 8 beibehält. Es kann jedoch zu einem bestimmten Zeitpunkt zu Kompromissen kommen, um Verbesserungen in eine Distribution zu integrieren.

Um die Anwendungskompatibilität zu gewährleisten, ist es ratsam, die vom Hersteller oder der Gemeinschaft bereitgestellten Versionshinweise zu beachten. Diese Anleitungen geben Aufschluss darüber, ob eine Überprüfung der Anwendungskompatibilität erforderlich ist oder ob die zu aktualisierende Version binärkompatibel ist. Wenn Letzteres der Fall ist, wird die Aktualisierung des Betriebssystems das ordnungsgemäße Funktionieren der Anwendungen nicht beeinträchtigen.

EIN TYPISCHES BEISPIEL: DIE GESCHICHTE VON CENTOS UND RHEL

Die Anwendungen werden in der Regel nur auf einer bestimmten Linux-Distribution getestet und funktionieren garantiert. Kommerzielle Softwareanbieter konzentrieren sich in der Regel auf unternehmenstaugliche Linux-Distributionen wie Red Hat Enterprise Linux (RHEL) oder Oracle Linux, die mit einem hohen Preis verbunden sind. Die Entwickler können davon ausgehen, dass diejenigen, die bereit sind, hohe Summen für eine Linux-Distribution zu zahlen, auch eher bereit sind, für ihre Software zu zahlen, und daher ihre Software auf kommerziellen Distributionen testen und zertifizieren.

Manche Unternehmen möchten jedoch aus verschiedenen Gründen, wie z. B. aus Kostengründen oder aus Gründen der Abhängigkeit, keine Linux-Distribution für Unternehmen einführen. Hier kommen binärkompatible Linux-Distributionen ins Spiel, darunter bekannte Beispiele wie CentOS. Solche Distributionen zielen darauf ab, Binärkompatibilität mit Linux-Distributionen der Enterprise-Klasse zu bieten, so dass Benutzer Anwendungen ausführen können, die für diese Distributionen entwickelt wurden, ohne dafür zu bezahlen.

Eine Möglichkeit, Binärkompatibilität mit RHEL zu erreichen, ist CentOS, eine von Red Hat herausgegebene freie Distribution, die volle Binärkompatibilität mit ihrer auf Unternehmen ausgerichteten Muttergesellschaft verspricht. Das bedeutet, dass eine Unternehmensanwendung, die für RHEL entwickelt wurde, auch unter CentOS laufen würde. Im Dezember 2020 stellte Red Hat jedoch die Veröffentlichung von CentOS als stabile Version ein, was bei vielen Anwendern zu Bedenken führte. Um dieses Problem zu lösen, hat TuxCare die Lebensdauer von CentOS um mindestens 4 weitere Jahre verlängert und Sicherheits-Patches für neue Sicherheitslücken bereitgestellt.

BINÄRE KOMPATIBILITÄT HILFT - NUR NICHT VORAUSSETZEN, DASS SIE VORHANDEN IST

In vielerlei Hinsicht ist die Aufrechterhaltung der Binärkompatibilität einer Linux-Distribution an sich ein lohnendes Ziel, auch wenn dadurch die Möglichkeiten zur Änderung der enthaltenen Pakete eingeschränkt werden.

Linux-Distributionen hingegen sind in der Regel nicht binärkompatibel. Angesichts der Komplexität von Linux-Distributionen ist Binärkompatibilität etwas, worauf Sie achten sollten, unabhängig davon, ob Sie Ihren eigenen Code entwickeln oder ihn von einem Anbieter kaufen.

Trotzdem sind bestimmte Distributionen binärkompatibel, so dass Sie die Wahl haben, wenn Sie Geld gegenüber einer unternehmensorientierten Distribution sparen wollen oder wenn Sie von einer anderen Distribution umsteigen müssen.

VERPACKUNG

Die Binärkompatibilität ist für die Softwareentwicklung von entscheidender Bedeutung, da sie es den Entwicklern ermöglicht, Software zu erstellen, die auf verschiedenen Plattformen ohne jegliche Änderungen eingesetzt werden kann. Diese Funktion ist für Entwickler von großem Vorteil, da sie ihre Software einem größeren Benutzerkreis zur Verfügung stellen können. Das Erreichen von Binärkompatibilität kann bei Linux jedoch eine Herausforderung sein, da es sich um verschiedene Architekturen und Betriebssysteme handelt.

Infolgedessen müssten die Entwickler für jede Linux-Distribution eigene Versionen ihrer Anwendungen erstellen. Dieser Prozess wäre zeitaufwändig und ineffizient und würde die Zugänglichkeit ihrer Anwendungen einschränken, da die Benutzer eine bestimmte Distribution auswählen müssten, um die Anwendung auszuführen.