Linux ist überall – in Webservern, Supercomputern und den meisten Smartphones weltweit – und Embedded Linux ist seit langem auch eine solide Option für kleine Systeme. In dieser Elektor Engineering Insights-Episode erklärt Michael Opdenacker (Bootlin) unserem Moderator Stuart Cording, was „Embedded Linux“ wirklich bedeutet, was sich im letzten Jahrzehnt geändert hat und wie Einsteiger starten können, ohne in Komplexität zu versinken.

Was ist Embedded Linux?

Es ist weiterhin Linux, aber für ein bestimmtes Gerät und einen konkreten Anwendungsfall abgespeckt und konfiguriert. Denken Sie an einen minimalen Userspace, einen angepassten Kernel und einen Boot-Prozess, den Sie steuern. Nach dieser Definition ist Raspberry Pi OS ein allgemeines Desktop-Betriebssystem, während Android (auf Smartphones/TVs) ein Embedded-Linux-System ist. Mehr dazu im folgenden Video:

Was hat sich seit etwa 2012 geändert?

Ubuntu, Fedora, and Debian - all flavors of embedded Linux
Embedded Linux gibt es in vielen Varianten.
  • Günstige, leistungsfähige Boards: Die breite Verfügbarkeit von Raspberry Pi, BeagleBone und anderen hat Embedded Linux leicht zugänglich gemacht.
  • Neue Architekturen: RISC-V ist jetzt eine ernstzunehmende Option, einschließlich vollständig offener SoCs.
  • Toolchains: LLVM/Clang kann den Großteil des Stacks bauen – einschließlich des Linux-Kernels; Rust hält Einzug in Systemcode.
  • Fokus auf Sicherheit: Mehr vernetzte Geräte bedeuten eine größere Angriffsfläche; Kernel-Entwicklung zielt darauf ab, Nichtdeterminismus zu reduzieren und Standardwerte zu härten.
  • GPUs: Offene Treiber sind gereift, was den Einsatz vereinfacht.
  • Build-Systeme: Das Yocto Project (OpenEmbedded) ist äußerst flexibel; Buildroot bleibt eine einfachere Alternative.
  • LTS-Kernels: Community-Long-Term-Support-Versionen machen nachhaltige Wartung realistisch.
  • Einfacheres Board-Bring-up: Device-Trees und Mainline-Praktiken senken die Einstiegshürde.

Der Einstieg (ohne Schmerzen)

  1. Klein anfangen: Nutzen Sie QEMU oder ein gängiges Board (Raspberry Pi, BeagleBone, Libre Computer).

  2. Bauen Sie die drei Essentials: Bootloader, Kernel und ein kleines Rootfs (BusyBox).

  3. Funktionen schrittweise erweitern: Fügen Sie nur hinzu, was Sie verstehen.

  4. Für Peripherie bevorzugen Sie Kernel-Treiber gegenüber Ad-hoc-User-Space-Bibliotheken, wenn Sie Portabilität und Performance benötigen.

  5. Verwenden Sie Linux als Build-Host (nativ oder in einer VM), damit Community-Hilfen und Skripte zu Ihrer Umgebung passen.

Echtzeit heute

PREEMPT_RT steht kurz davor, vollständig in den Mainline-Kernel aufgenommen zu werden, und kann latenzkritische Anwendungen zuverlässig unterstützen. Für harte Echtzeitanforderungen ist ein sorgfältiges Systemdesign (Prioritäten, Vorabzuweisungen) und in einigen Fällen ein Dual-Kernel-Ansatz wie Xenomai erforderlich.

Erwähnte Tools & Ressourcen

  • Yocto-Project-Layer (z. B. meta-clang) für alternative Toolchains
  • Buildroot für schnelle, einfache Images
  • Bootlin-Schulungen und Dokumentation zu Kernel, Treibern und Build-Systemen


Entnommen aus EEI #10: Embedded Linux — conversation with Michael Opdenacker (Bootlin).