Raspberry Pi: 10 Betriebssysteme für den Mini-Computer im Überblick

Der 2012 veröffentlichte Einplatinencomputer Raspberry Pi ist innerhalb weniger Jahre zu einem der beliebtesten Werkzeuge in der Entwicklerszene geworden. Hobbybastler und Programmierneulinge aus aller Welt nutzen den Minirechner zur Realisierung der verrücktesten Projekte wie sprachgesteuerte Kaffeemaschinen oder Videospiel-Automaten. Darüber hinaus ist der mittlerweile meistverkaufte britische Computer aller Zeiten auch als Server-Lösung gefragt – für Web-, Mail- und DNS-Server ebenso wie für Cloud-Server. Grundbasis ist immer ein funktionierendes Betriebssystem, wobei diverse Open-Source-Distributionen und andere kostenfreie Anwendungen zur Verfügung stehen. Dieser Ratgeber stellt einige der interessantesten Betriebssysteme für den Raspberry Pi im Kurzporträt vor.

Raspbian ist ein freies Betriebssystem, das auf der Linux-Distribution Debian basiert und für die Hardware des Raspberry Pi optimiert ist. Eine erste Version der Debian-Portierung, die hauptsächlich von den Entwicklern Mike Thompson und Peter Green angestoßen wurde, erschien bereits kurz nach Release des Raspberry Pi im Juni 2012. Seitdem gilt Raspbian als das offizielle Raspberry-Pi-Betriebssystem. Bereits zum damaligen Zeitpunkt umfasste die Distribution über 35.000 Softwarepakete, die dem Nutzer nach der Installation zur Verfügung gestellt wurden. Dank kontinuierlicher Weiterentwicklung wuchs der Umfang des Repositorys aber stetig und umfasst mittlerweile sogar Office-Programme wie ein Textverarbeitungsprogramm oder einen E-Mail-Client.

Um Raspbian zu nutzen, können Sie das System mithilfe des downloadbaren RaspbianInstaller selbst auf einer SD-Karte installieren oder ein fertiges Image herunterladen und auf die gewünschte SD-Karte kopieren. Hierbei haben Sie die Wahl zwischen offiziellen Images von der Raspberry Pi Foundation und Abbildern, die Mitglieder der sehr aktiven Raspbian-Community zur Verfügung stellen. In ersterem Fall stehen Ihnen sowohl eine Version mit Desktop-Interface (setzt mindestens eine 8-GB-SD-Karte voraus) als auch eine schlanke Variante ohne GUI (Lite) zur Verfügung – jeweils als ZIP- oder Torrent-Datei. Download und Installation lassen sich alternativ durch den Einsatz des Software-Managers NOOBS vereinfachen. Im Raspberry-Pi-Shop kann man zudem Karten mit installiertem Image erwerben.

Ein weiterer Debian-Abkömmling, der in seiner ARM-Edition als Raspberry-Pi-Distribution eingesetzt werden kann, ist Kali Linux. Das Open-Source-Programm wurde von Mati Ahoni und Devon Kearns von der amerikanischen Firma Offensive Security entwickelt und am 13. März 2013 in einer ersten Version veröffentlicht. Die Distribution lässt sich als gewöhnliche Betriebssystem-Software nutzen, wird in erster Linie jedoch für ausgiebige Sicherheits- und Penetrationstests von Computersystemen und Netzwerken genutzt. Zu diesem Zweck enthält die Anwendung über 600 Werkzeuge: wie beispielsweise den Netzwerk-Scanner Nmap, das Metasploit Framework (Exploit-Testplattform) oder den Passwort-Knacker John the Ripper. Kali Linux ist der offizielle Nachfolger von BackTrack, das auf der Linux-Distribution Ubuntu basierte.

Da Kali Linux den Fokus auf das Thema Sicherheit legt, bezieht das Rasberry-Pi-Betriebssystem regelmäßig Sicherheits-Updates und Software-Aktualisierungen aus dem Debian-Repository. Das gewährleistet, dass das System immer auf dem aktuellen Stand ist. Standardmäßig ist das Softwarepaketeher minimalistisch gehalten, um die kleinstmögliche Angriffsfläche zu bieten. Zusätzliche Anwendungen lassen sich aber bei Bedarf jederzeit hinzufügen. Die große Community ist durch verschiedene Foren, IRC-Channel und das offene Bug-Tracker-System stark an der Entwicklung und Instandhaltung der Linux-Distribution beteiligt. Um das Betriebssystem für Ihren Raspberry Pi zu nutzen, laden Sie einfach die passende Kali-Image-Datei herunter und kopieren diese auf Ihre SD-Karte (mindestens 8 GB). Anschließend führen Sie das Image per dd-Kommando auf dem Minicomputer aus.

Ein Haupt-Feature von Pidora ist der sogenannte Headless-Modus. Dieser gewährt Ihnen die Möglichkeit, ohne Monitor bzw. Display auf Ihren Minicomputer zuzugreifen. Bei Problemen mit der Raspberry-Pi-Distribution gibt es verschiedene Anlaufstellen: In den Community-Foren und Wikis von Raspberry Pi und Fedora finden Sie nicht nur diverse Hilfestellungen, sondern können sich auch problemlos mit anderen Benutzern austauschen. Auch das Seneca College stellt ein eigenes Wiki sowie einen IRC-Channel zur Verfügung. Wenn Sie Softwarefehler oder Sicherheitslücken melden wollen, können Sie entweder das Bugzilla-System (für Probleme mit Fedora-Paketen) oder den Pidora-Bug-Tracker nutzen. Um Pidora zu installieren, müssen Sie ein Image des Betriebssystems herunterladen und dieses auf eine SD-Karte (mindestens 2GB) kopieren. Download-Links und ausführliche Anleitungen finden Sie auf der bereits ausgewiesenen Pidora-Homepage.

Mit Windows 10 IoT Core brachte Microsoft 2015 sein erstes Betriebssystem für IoT-Geräte wie den Raspberry Pi (2 oder 3) auf den Markt. Die Anwendung richtet sich in erster Linie an Entwickler und Hobbybastler, die Alltagsgegenstände mit dem Internet vernetzen oder neue vernetzte Dinge kreieren möchten. Zu diesem Zweck stützt sich Windows 10 IoT Core auf die hauseigene „Universal Windows Platform“-API (UWP), die es ermöglicht, Apps für die eigenen Geräte zu schreiben. Als Entwicklungssoftware dient die kostenfreie Community-Edition von Microsoft Visual Studio. Ferner zeichnet sich das proprietäre Raspberry-Pi-Betriebssystem durch Bitlocker-Verschlüsselung und „Secure Boot“-Funktionen aus, die aus der Desktop-Variante übernommen wurden. Dank der Unterstützung von Pulsweitenmodulation (PWM) lassen sich mit der Systemsoftware unter anderem auch Elektromotoren ansteuern.

Microsoft kümmert sich selbst um die Weiterentwicklung der Software und bietet mehrere Lernvideos sowie eigenen Support an. Im Community-Forum können Sie sich darüber hinaus mit anderen Entwicklern austauschen – unter anderem gibt es einen eigenen Raspberry-Pi-Bereich. Sowohl der Download als auch die Benutzung der Raspberry-Pi-Software ist kostenlos, Veränderungen am Systemkern können Sie jedoch nicht vornehmen. Die passende Installationsdatei für Ihre Raspberry-Version finden Sie im Developer-Center. Voraussetzung für den Download und die anschließende Installation auf die SD-Karte (manuell oder mithilfe von NOOBS) Ihres Minicomputers ist eine aktuelle Version von Windows 10.

Ubuntu zählt seit Jahren zu den beliebtesten Linux-Distributionen: Gleichermaßen als Betriebssystem für den Heimcomputer wie für den Server geeignet, ist Ubuntu beispielsweise auch auf internationalen Raumstation im Einsatz und zentrale Betriebseinheit des BYU Mars Rovers. Die Software, die auf Debian basiert und seit 2004 von Canonical entwickelt wird, zeichnet sich dabei in erster Linie durch ihre hochgradige Anpassbarkeit und Nutzerfreundlichkeit aus. Unter dem Namen Ubuntu Core haben die Entwickler 2014 eine Variante veröffentlicht, die eine minimalistische Abwandlung der Server-Edition darstellt und auch als Raspberry-Pi-Betriebssystem verwendbar ist. Ein ähnliches Paket gab es mit JeOS (Just Enough Operating System) bereits seit Ubuntu 8.04.

Ubuntu Core unterscheidet sich vor allem dadurch von anderen Raspberry-Pi-Betriebssystemen, dass jedes Softwarepaket eine einzelne Einheit („Snap“) darstellt – das gilt sogar für den Linux-Kernel. Kritische Sicherheitslücken, die dank automatischer Updates schnell behoben werden, gefährden dadurch in den meisten Fällen nur einzelne Komponenten und nur selten das ganze System. In Anleitungen und Tutorials erfahren Sie, wie Sie eigene Snaps programmieren und mit der Community teilen können, falls Sie sich an der Erweiterung der Raspberry-Pi-Software beteiligen wollen. Wenn Sie Probleme, Fragen oder Verbesserungsvorschlägen haben, können Sie sich entweder direkt an Canonical wenden oder Hilfe in den Community-Foren suchen. Informationen über den Installationsprozess, für den Sie einen Ubuntu SSO-Account, eine SD-Karte und das passende Image benötigen, erhalten Sie im Ubuntu-Developer-Bereich.

RISC OS, das ursprünglich Arthur hieß, ist ein Betriebssystem, das bereits Ende der 80er-Jahre von der britischen Firma Acorn für den ARM-basierten Computer Archimedes entwickelt wurde. Mittlerweile ist RISC OS Open Limited (ROOL) für die Entwicklung der Software verantwortlich, deren Quelltext seit 2006 frei verfügbar ist. Besitzer ist die Castle Technology Ltd., die unter anderem den Verkauf der kostenpflichtigen Lizenz für den kommerziellen Einsatz des Betriebssystems regelt. Dank der Auslegung für den Einsatz auf ARM-Architekturen fand RISC OS schon bei den Einplatinencomputern BeagleBoard und PandaBoard Verwendung. Mit Veröffentlichung des Raspberry Pis wurde es ebenso schnell zu einer der wichtigsten Linux-Alternativen für den Betrieb des Minicomputers.

Insbesondere in Großbritanien hat RISC OS aufgrund seiner Historie eine große Fangemeinde, die auf die Möglichkeiten des modular aufgebauten Systems setzt. Für Neulinge, die nicht mit den alten Acorn-Computern vertraut sind, erweist sich das System-Programm auf den ersten Blick allerdings als eher ungewöhnlich: RISC OS setzt nämlich sehr stark auf Drag-and-drop-Technik. So lassen sich Dateien beispielsweise nicht direkt in einem Programm öffnen, sondern nur, indem sie aus dem jeweiligen Verzeichnis in das Fenster des Programms gezogen werden – egal, ob es sich um ein Zeichenprogramm oder einen Texteditor handelt. Für die Nutzung des Betriebsystem für Ihren Raspberry Pi benötigen Sie ein Image, das Sie auf der RISC-OS-Homepage herunterladen und auf einer beliebigen SD-Karte (ab 2GB) installieren können. Im ROOL-Store gibt es darüber hinaus auch Karten mit bereits installiertem System zu kaufen.

Auch nach über 20 Jahren werden Slackware und seine ARM-Portierung (seit 2002) noch weiterentwickelt. Etablierte Komponenten verleihen der Distribution, die regelmäßig um neue Pakete erweitert wird, eine hohe Stabilität und Sicherheit. Das Paket-Management-System (pkgtool) gewährt dem Administrator dabei große Freiheiten: So werden Bibliotheken und andere Anwendungen, die für die Funktionalität eines Programms notwendig sind, nicht automatisch mitinstalliert, sondern bedürfen ebenfalls einer manuellen Installation. Dabei besteht eine große Chance, dass Sie Pakete, die in der Raspberry-Pi-Distribution nicht enthalten sind, im SlackBuilds.org-Repository finden. Für die Installation der Image-Datei empfiehlt das SARPi-Team eine SD-Karte mit mindestens 16 GB Speicherkapazität. Ausführliche Informationen zu der System-Software sowie zum Support-Angebot erhalten Sie in den Slackware-Online-Manuals.

Arch Linux ARM greift auf das Paketprogramm Pacman zurück, das eigens für die Original-Distribution entwickelt wurde. Seit Version 4 (2011) unterstützt dieser Software-Manager auch signierte Pakete, sodass er die Authentizität von Paketen beim Download überprüfen kann. Offizielle neue Pakete des Arch-Linux-Teams erhalten noch während des Erstellungsprozesses und vor Verlassen der sicheren Entwicklungsumgebung ihre digitale Signatur, um Manipulationen zu verhindern und so für die maximale Sicherheit zu sorgen. Über ein einziges Kommando („pacman -Syu“) sorgen Sie dafür, dass das Raspberry-Pi-Betriebssystem auf dem neuesten Stand ist. Das Arch Linux User-Community Repository (AUR), das von Nutzern erstellte Anwendungen enthält, erweitert das Paketsortiment zusätzlich.

Um Arch Linux ARM zu installieren, laden Sie einfach die entsprechende tar.gz-Datei für Ihre Raspberry-Version herunter und extrahieren diese anschließend auf eine formatierte SD-Karte (ab 2 GB).

Als 1993 erschienenes Derivat der berühmten Berkeley Software Distribution (BSD) – die aufgrund der eigenen BSD-Lizenz erstmalig dem Ansatz eines freien Betriebssystems gerecht wurde – zählt FreeBSD auch heute noch zu den wichtigsten Open-Source-Projekten. Rund 400 offiziell aufgeführte Entwickler sowie tausende, weitere Mitwirkende arbeitenaktiv an der Weiterentwicklung der FreeBSD-Software, die unter anderem durch ihre Sicherheits- und Speicherfunktionen, vor allem aber durch ihre erstklassigen Netzwerk-Features überzeugt. Dank der Unterstützung von ARMv6- und ARMv7-Architekturen lässt sich das BSD-Derivat auch als Raspberry-Pi-Betriebssystem (1 und 2) nutzen. Zukünftig soll auch die dritte Ausführung des Minicomputers mit der aktuellen FreeBSD-Version kompatibel sein.

Aufgrund der Stärken in Sachen Netzwerkfunktionalität und Stabilität wird FreeBSD überwiegend im Server-Umfeld eingesetzt. Hierbei profitieren Sie als Nutzer auch von der Schnelligkeit des Betriebssystems, die in erster Linie auch auf mit Version 10.0 überarbeitete Storage-Subsystem zurückzuführen ist. Dank seiner gut dokumentierten API kann das Betriebssystem für den Raspberry Pi zudem optimal an die eigenen Bedürfnisse angepasst bzw. um eigene Softwarekomponenten erweitert werden. Bei Problemen oder Fragen finden Sie in den verschiedenen FreeBSD-Community-Foren und -Blogs Unterstützung durch andere Nutzer und Entwickler. Ferner gibt es auch Anbieter, die kommerziellen Support für das System offerieren.

Um die System-Software zu nutzen, ist es notwendig, ein bootfähiges Image zu erstellen und dieses auf eine SD-Karte zu kopieren. Zu diesem Zweck steht das Tool Crochet zur Verfügung.

Das Betriebssystem RetroPie, das standardmäßig auf Raspbian und verschiedenen, weiteren Software-Komponenten aufbaut, verwandelt Ihren Raspberry-Pi in eine Spielekonsole, auf der Sie Ihre favorisierten Konsolen- und PC-Klassiker spielen können. Als Frontend dient die in C++ geschriebene EmulationStation, deren Design bzw. Layout Sie mithilfe vorgefertigter Themes anpassen können. Die Software RetroArch ermöglicht den Zugriff auf die Libretro-API, über die Sie die Steuerung der verschiedenen Emulatoren (zur Verfügung stehen über 50 Systeme) konfigurieren und bei Bedarf nützliche Features hinzufügen. Mit Kodi verfügt die Raspberry-Pi-Distribution darüber hinaus über ein eigenes Mediencenter, das es ermöglicht, Filme oder Musik auf dem Minicomputer abzuspielen.

Um RetroPie auf Ihrem Raspberry zu installieren, haben Sie zwei Möglichkeiten: Entweder installieren Sie die einzelnen Komponenten manuell auf ein bereits eingerichtetes Raspbian oder ein anderes Debian-Betriebssystem. Oder Sie greifen auf die offerierten Image-Dateien zurück, die Sie lediglich entpacken und auf die SD-Karte kopieren müssen. Eine ausführliche Anleitung zur Installation und Konfiguration sowie die wichtigsten Download-Links erhalten Sie im offiziellen GitHub-Verzeichnis des Raspberry-Pi-Betriebssystems. Sollte es bei der Installation oder im späteren Verlauf Probleme geben, bietet das RetroPie-Forum häufig die Lösung: Hier finden Sie nicht nur allgemeine Diskussionen und Ankündigungen zu dem System, sondern auch einen Supportbereich, in dem Sie sich an andere RetroPie-Nutzer wenden können.