Vorteile von Digital Signage Linux Player

Was ist Linux und wo liegt der Unterschied zu Android

Linux ist im Grunde genommen nur der Kernel. Zusammen mit den GNU-Softwarepaketen bildet es das unixoide Betriebssystem GNU/Linux. Dieses wird meist schlicht zu Linux abgekürzt.

Freie und kommerzielle Distributoren

Verschiedene kommerzielle Anbieter und Communities schüren einfach zu wartende Gesamtpakete zusammen. Das sind sogenannten Distributionen wie z.B. Debian, Arch, Gentoo, Mint, Ubuntu, Red Hat, Suse. Unternehmen wie Canonical (Ubuntu), Red Hat oder Suse zertifizieren sogar Hardware und bieten dafür professionellen Langzeit-Support. Fazit: Distributionen kümmern sich um die Zusammenstellung und Pflege der Software.

Blitzschnelle Softwareinstallationen und Updates

Softwarepakete installieren und updaten Sie bei Distributionen komfortabel mit einem Packetmanager. Debian und seinen Derivaten wie Ubuntu nutzen beispielsweise apt. Eine komplette Office Installation dauert so weniger als eine Minute. Updates blockieren nicht stundenlang das System oder nerven beim Starten bzw. Herunterfahren so wie Windows.

Unterschiede zu Android

Das von Smartphones und Tablets bekannte Android basiert auf einem eigens von Google angepassten Linuxkernel. Allerdings ist das System konzeptionell unterschiedlich. Es nutzt z.B eine andere C-Library (Bionic) und die meisten seiner Apps basieren auf eine spezielle Java Laufzeitumgebung namens ART (Android Runtime). Wegen dieser Unterschiede sehen die meisten Android nicht als klassische Linux-Distribution an.

Stabilität ist kein Argument

Häufig wird bei den Befürwortern von Linux mit Virenfreiheit und Stabilität argumentiert, aber das ist mir zu oberflächlich. Stabilität besitzen auch andere Systeme. Ganz im Gegenteil! Im 21. Jahrhundert sehe ich das als Mindestvoraussetzung für ein Betriebssystem an. Die Zeit der regelmäßigen nicht reproduzierbaren Windows Bluescreens ist glücklichweise vorbei. Das Argument der sogenannten Virenfreiheit ist aus meiner Sicht auch verzerrend, da jede Plattform angreifbar ist.

Stele mit Linux Pinguin
Digital Signage Linux

Die wirklich wahren Vorteile von Linux lassen sich auf den Oberbegriff der Freiheit reduzieren. Aber was bedeutet das konkret für Digital Signage?

Die Vorteile

Linux stellt eine freie Open Source Lösung dar. Das betrifft den Entwicklungsprozess, die Dokumentation und die Software. Daher gehen die Vorteile von Linux Hand in Hand mit denen von Open Source Software im Allgemeinen.

Frei konfigurierbar

Linux lässt sich transparent bis ins letzte Detail konfigurieren und somit exakt auf die Wünsche des Kunden anpassen. Das bringt uns gerade bei Digital Signage Playern viele Vorteile hinsichtlich Sicherheit, Stabilität und Ressourcenverbrauch:

Kein Fenstermanager notwendig

Es lässt sich ein extrem ressourcenschonendes Player ohne Fenstermanager zusammenstellen. D.h. Ihre eingesetzte Abspielsoftware fungiert gleichzeitig als grafische Benutzeroberfläche. Sie brauchen während des Betriebes vom Betriebssystem keine Dialoge, Fehlermeldungen oder Installationshinweise auf Ihren Displays zu befürchten.

2008 habe ich in einem Unternehmen gearbeitet, welches u.a. einen Digital Signage-Player auf Windows XP Basis zusammenstellte. Eine der eher lästigen Aufgaben war es Skripte zu schreiben, um Windowsmeldungen zu unterdrücken. Unsere Kunden waren nämlich überhaupt nicht begeistert, wenn auf ihren tastatur- und mauslosen Displays während der Öffnungszeiten Dialoge aufpoppten.

Mit Linux lassen sich solche Benachrichtigungen in die Logs umleiten und werden unsichtbar. Grafik braucht keinen Fenstermanager. Der Player versendet diese Dateien automatisiert. Ihre Kunden und die Technik werden diese Lösung lieben.

Nicht benötigte Dienste können abgeschaltet werden

Sie und ihre Kundenanforderungen entscheiden welche Services laufen müssen und nicht der Betriebssystemhersteller. Das spart Ressourcen, erhöht die Stabilität und die Sicherheit. Jede zusätzliche Komponente und jeder Dienst steigert die Komplexität Ihres Digital Signage Systems. Zusätzliche Dienste können Fehler haben und im ungünstigsten Fall zu einem Einfallstor für Viren oder Trojaner werden. Je weniger auf ihrem Digital Signage Player läuft, umso besser.

Kostenersparnis bei der Hardware

Am Ende des Tages sparen Ihnen die ersten 3 Gründe das bereits Kosten. Sie benötigen weniger Speicher und eine weniger starke CPU für Ihre Digital Signage Hardware.

Ein extremes Beispiel: Ich habe im Sommer 2016 aus reiner Neugier meinen garlic-player auf einem 5 EUR Raspberry Pi Zero stabil zum Laufen gebracht. Selbst HD-Videos wurde abgespielt. Versuchen Sie mal Windows oder Android auf so einer Hardware zu installieren und Videos abzuspielen.

Einfachere Überwachung und Fehleranalyse

Wie im letzten Absatz angesprochen, lässt sich quasi jede Benachrichtigung in Log-Dateien umleiten. Mit einer schnell zu erlernenden Skriptsprache ist es möglich den Zustand des Systems (Speicher, CPU) zu überwachen und regelmäßig an einen oder mehrere Empfänger zu versenden.

Viele kleine Hilfsprogramme sind von Haus aus dabei und arbeiten gemäß der Unix-Philosophie. D.h. sie erledigen perfekt nur die eine Aufgabe für die sie erschaffen wurden. Darüber hinaus sind diese darauf ausgelegt miteinander zu kooperieren und lassen sich hervorragend kombinieren. Es muss also in der Regel keine extra zu wartende Software gekauft oder programmiert werden.

Im Fehlerfall braucht ein Techniker keine VNC, Remotedesktop oder Teamviewer. Er kann das Gerät aus der Ferne effizient per Textkonsole analysieren und reparieren. Natürlich geht das auch mit einer grafischen Oberfläche.

Kein unsicheres „rooten“ notwendig

Um Android Medienplayer als interaktives Kiosksystem zu betreiben, müssen diese meistens gerootet werden. Root ist in unixoiden Betriebssystemen der Administrator des System. Root-Rechte ermöglichen es die Android-Statusleiste permanent zu verstecken. Eine funktionsfähige Statusleiste sieht in einem Kiosksystem nicht nur unprofessionell aus, sondern birgt auch die Gefahr des Missbrauches.

Über die Statusleiste kann es nämlich dem Benutzer gelingen aus dem Kioskprogramm auszusteigen und auf die normale Android Benutzeroberfläche zu gelangen. Um das Szenario zu verhindern sind also zusätzliche Konfigurationen notwendig. Manche Hersteller verändern das Android Betriebssystem, um eine zusätzliche Konfiguration in den Setups zu ermöglichen. Die lassen dann die Statusleiste verschwinden. Natürlich sind diese Änderungen inkompatibel zueinander und verkomplizieren Updates.

In einem Digital Signage Netzwerk sind Fernwartungsfunktionen essentiell. Niemand möchte wegen jeder Kleinigkeit kostspielige Techniker zu einem Gerät schicken. Ohne Root fragt Android bei jedem Reboot oder Softwareupdate beim Benutzer nach einer Bestätigung.

Ein gerootetes Android stellt aber ein Problem für die Sicherheit dar. Root bedeutet, das jedes Programm in der Lage ist, fremde Dateien zu manipulieren oder Software zu deinstalliern. Also müssen weitere Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden. Diese wiederum erhöhen die Komplexität. Mehr Komplexität bedeutet mehr Möglichkeiten für Fehler und Sicherheitslücken. Ein Teufelskreis!

Den Einsatz von TeamViewer halte ich deshalb nur für eine Krücke. Er erhöht nicht nur die Komplexität der Digital Signage Lösung, sondern auch den Wartungsaufwand. Ein paar hundert Player mit TeamViewer zu administrieren ist aufwändig und teuer.

Bei einer Digital Signage Hardware auf Open Source-Basis wäre dieser Aufwand nicht nötig!

Investitionssicherheit und weniger Abhängigkeiten

Die Quelltexte von Linux stehen unter einer freien Open Source Lizenz. In der Regel ist das die GPL. Das bedeutet, dass die Quelltexte, sofern gewünscht, jederzeit verändert und angepasst werden können.

Ihre Digital Signage Lösung wird nicht von einem Hersteller (Vendor-Lock-in) abhängig. Der kann nämlich seine Preise erhöhen oder im schlimmsten Fall den Support für sein Produkt einstellen. Sie haben dann unter Umständen eine Menge Probleme. Mit Linux und Open Source können Sie einen Dienstleister mit entsprechendem Knowhow frei wählen, austauschen oder sich selbst kümmern.

Keine Lizenzgebühren

Den Punkt möchte ich nur der Vollständigkeit halber ansprechen, weil ich persönlich diese Argumentation nicht mag. Natürlich implizieren freie Open Source Quelltexte, dass keine Lizenzgebühren existieren. Das dadurch eingesparte Geld kann selbstverständlich einen relevanten Faktor darstellen.

Allerdings sollte aus meiner Sicht im professionellen Umfeld jedem bewusst sein, dass eine Supportdienstleistung immer mit Kosten verbunden ist. Besonders Software im Internet ist kontinuierlich pflege- und wartungsbedürftig. Gefundene Fehler und Sicherheitslecks müssen ausgemerzt werden.

Die Offenheit von Open Source gewährt Freiheiten mit denen sich viele Abhängigkeiten reduzieren lassen. Das ist aus meiner Sicht der entscheidende Vorteil von Linux und freier Software. Die kostenlose Verfügbarkeit ist ein Nebeneffekt. Das sind beispielsweise die Hauptgünde für die Beliebtheit des Raspberry Pi.

Digital Signage mit Linux in der Praxis

Mit Linux lassen sich effiziente Digital Signage Geräte entwickeln, welche genau auf ein Anforderungsprofil zugeschnitten sind. Darüber hinaus lassen sie sich gut überwachen und administrieren. Allerdings hat diese Freiheit ihren Preis. Es ist nämlich nicht einfach Geräte auf dem Markt zu finden, welche Linux vollständig unterstützen.

Bei PCs mit Intel oder AMD-Prozessor und genügend Budget ist das unproblematisch. Viele Anwender wollen aber nur HD bzw. 4K Videos abspielen oder Bilder anzeigen. Dafür reichen kleine kosteneffiziente Geräte aus dem Internet of Things (IoT). Diese Geräte kommen in der Regel ohne bewegliche Teile, wie Lüfter aus und verbrauchen kaum Strom.

Es gibt auf dem Markt gerade bei ostasiatischen Anbietern eine schier grenzenlose Anzahl an preisgünstige Medienplayer bzw. deren Platinen. Auf den meisten läuft Android, aber bei einigen Playern gibt es die Möglichkeit stattdessen Linux zu installieren. Bei der Evaluierung sollten Sie einige Dinge im Auge behalten.

Bild: Digital Signage Player Hardware
Digital Signage Player Hardware

Herstellersupport

Seien Sie grundsätzlich, egal ob bei Android oder Linux umsichtig bei der Auswahl. Achten Sie darauf ob der Hersteller regelmäßige Updates anbietet. Bei den besonders günstigen Geräten ist das nämlich oft nicht der Fall. Es ist schwierig genaue Informationen zu bekommen.

Einige Hersteller geben zwar Linux oder Ubuntu-Support in ihren Spezifikationen an, schweigen sich aber zu den Einzelheiten wie Kernelversion, Videobeschleunigung oder Unterstützungszeiträumen aus. D.h. Sie bekommen unter Umständen Geräte welche mit einer Kernelversion 3.4 (Erscheinungsdatum 20. Mai 2012) bzw. Android 4.0 oder noch älter laufen.

Eingeschränkte Treiberunterstützung

Ein Hauptgrund für die mangelnde Pflege sind zum Teil die Hersteller selber und zum Teil das Lizenzmodell der Firma ARM Ltd. ARM ist ein britischer Mikroprozessoranbieter, der selber keine CPUs anfertigt, sondern sie lediglich designt.

Unternehmen wie z.B. Qualcomm, Samsung, Rockchip, aber auch Apple, Intel u.v.a. lizenzieren ein bestimmtes Prozessordesign und passen es für ihr Produkt an. Die Lizenznehmer lassen „ihre“ CPUs dann in der Regel als sogenannte „Systems On a Chip“ (SoC) in einer Fabrik (Fab) produzieren.

Bild: Apple A8X ARM Chip
Apple A8X ARM Chip

Die SoC-Produzenten bieten im Gegensatz zur Linuxphilosophie aus patentrechtlichen Gründen unfreie binäre Treiberversionen an. Die liegen dann natürlich nicht im Quelltext vor. Deshalb können diese nicht von anderen angepasst bzw. compiliert werden und arbeiten oft nur mit einer bestimmten Kernelversion zusammen. Aus dem Grund kommen solche Treiber auch nicht in den sogenannten Upstream bzw. Mainline-Kernel.

Das wäre aber wichtig, denn nur vom diesem originalen Linux-Kernel werden im Schnitt alle 8-9 Wochen neue verbesserte Versionen veröffentlicht. Ein freier upstreamfähiger Treiber im Mainline-Kernel stellt sicher, dass die Hardware auch bei zukünftigen Updates in den kommenden Jahren noch einwandfrei läuft.

Geheimniskrämer

Gleichzeitig werden Gerätespezifikationen, gerade bei den für uns so wichtigen Grafik- und Videoprozessoren (GPU/VPU) wiederum aus patentrechtlichen Gründen unter Verschluss gehalten. ARM (Mali) und auch andere GPU Hersteller wie Imagination (PowerVR) befürchten offene Treiber würden Mitbewerbern etwas über die interne Funktionsweise ihrer Chips verraten.

Somit können selbst freiwillig von der Open Source Community programmierte Treiber nur sehr aufwändig durch Reverse Engineering entwickelt werden. Leider fehlt dann oft die Videobeschleunigung.

Als besonders negatives Beispiel galt in der Vergangenheit die Firma Allwinner. Obwohl deren Prozessoren weit verbreitet sind, war die Softwareunterstützung sowohl rechtlich als auch technisch mehr als fragwürdig.

Hinzu kommt, dass viele asiatische Billiganbieter die Chips einfach nur auf eine Platine löten und selber keinen weiterführenden Support anbieten. Für einen heimischen Medienplayer mag das noch in Ordnung gehen; bei einem Digital Signage-Netzwerk ist das ein absolutes No-Go.

Aber auch Konzerne wie Samsung erklären Dokumentationen und Spezifikationen zu Staatsgeheimnissen. 2014 versuchten wir bei SmilControl zusammen mit zwei Resellern, Dokumentation zum Ansprechen des MagicInfo-Player zu bekommen. Wir hatten seinerzeit Kundenanfragen, die Interesse bekundeten Samsung-SoC Displays zu kaufen, wenn diese mit unserem CMS zusammenarbeiteten. Die Samsung-Vertreter ignorierten uns entweder oder wir bekamen trotz NDA anstelle von Dokumentation nur nichtssagende Marketing-Pdf.

Am Ende des Tages programmierten und stellten sich beide Kunden Ihre eigenen Playerhardware zusammen. Seitdem arbeiten wir nur noch auf SMIL-Basis und lehnen Anfragen zur Unterstützung propietärer Lösungen ab.

Wo ist das Problem?

Der Mainline-Kernel entwickelt sich schnell weiter. Käufer einer schlecht unterstützten Hardware bleiben auf einer veraltenden nicht mehr anpassbaren Software sitzen. Sie können von den Neuerungen und Fehlerkorrekturen der weiterentwickelten Linuxkernel nicht mehr profitieren.

Wenn der Hersteller sich nicht kümmert, weil er aus seiner Sicht damit kein Geld mehr verdient, werden auch gravierende Fehler nicht mehr beseitigt. Das kommt häufig vor und betrifft sowohl Android als auch Linux Geräte. Allerdings besitzt Linux eine große Open Source Community. Diese kann die Konsequenzen im Laufe der Zeit durch Reverse Engineering abmildern.

Kosten

Im September 2017 wurde beispielsweise BlueBorne bekannt. Das ist eine Sicherheitslücke im sogenannten Bluetooth-Stack, von der alle Systeme (Windows, Linux, Android…) betroffen sind. D.h. es gibt bereits jetzt Millionen von angreifbaren Geräten im Umlauf, die nie repariert werden, weil ihr Supportzeitraum abgelaufen ist. Der einzige wirksame Schutz besteht nun im Abschalten einer Funktionalität, für die einmal bezahlt wurde.

Wer einen betroffenen Gerätepool betreibt und auf Bluetooth angewiesen ist, hat jetzt zwei Möglichkeiten: Entweder mit der Lücke und dem damit verbundenen Risiko zu leben oder prinzipiell funktionierende erprobte Hardware zu verschrotten.

Das schmälert sowohl die Kosten- als auch die Ökobilanzen. Durch mehr Offenheit und Open Source Treibern ließe sich das verhindern und die Player-Hardware bekäme eine höhere Lebensdauer.

Die Probleme mit dem Bluetooth-Stack sind nur ein Beispiel. Der TCP/IP Netzwerk-Stack und viele andere essentielle Bestandteile Ihre Digital Signage Lösung können ebenfalls Fehler beinhalten, die erst Jahre später in Erscheinung treten.

Botnetze

Ein unterschätztes und gefährliches Problem fehlender Nachhaltigkeit bei Treibern, gerade im IoT ist die Sicherheit. Es wird zukünftig Milliarden vernetzter Geräte geben und somit ergibt sich ein riesiges Potential für Angriffsvektoren. Hersteller verwenden leider oftmals zu wenig Ressourcen auf die Sicherheitsproblematik.

Dies führt zu einem unnötig hohem Risiko z.B. durch das Bilden illegaler Botnetze. Diese Netze versenden Spams, attackieren andere Rechner oder „minen“ auf die Stromrechnung von Ihnen oder Ihrer Kunden Kryptowährungen wie Bitcoins oder Ethereum.

Um dem zu entgehen wird eine Qualitätssicherung zukünftig immer wichtiger. So etwas ist aber aufwändig und teuer. Mit einem offenen und freiem Open Source Entwicklungsprozess wie in Linux ließe sich Qualitätssicherung effektiver und kostengünstiger umsetzen. Die Distributionen machen es uns seit Jahrzehnten vor.

Lösungen in Sicht

In der letzten Jahren bessert sich die Situation generell. Besonders bei den Treibern zur der für Digital Signage so wichtigen Videobeschleunigung. Es findet bei einigen Chip-Herstellern aufgrund des angesprochenen Sicherheitsfaktors ein Umdenken statt.

Hersteller mit mehr Supportbemühungen

Rockchip arbeitet z.B. mit der Open Source-Community zusammen und veröffentlicht freie und unfreie Treiber, die einfacher in den jeweiligen Mainline-Kernel eingebaut werden können.

Broadcom (Raspberry Pi) finanziert Open Source Treiberentwicklung sogar direkt.

Ebenso tut sich bei Amlogic etwas, die seit zwei Jahren mit der Entwicklerfirma BayLibre zusammenarbeiten, um ihre Treiber in den Mainline-Kernel zu bringen.

Reverse-Engineering-Projekte

Auch das mühevolle Reverse Engineering z.B. bei Sunxider Open Source-Community bezüglich Allwinner Chips trägt inzwischen Früchte. Die Funktionsweise der CPUs und GPUs (Mali) wurden inzwischen fast vollständig entschlüsselt.

Eine Crowdfunding Kampagne zur Unterstützung der Videobeschleunigung im Mainline-Kernel für Allwinner CPUs hat im Februar 2018 nach nicht mal 5 Tagen ihr Finanzierungsziel übertroffen. D.h. ab Juni 2018 könnten viele Allwinner-Cpus auch ohne Herstellerunterstützung die lang ersehnte freie Videobeschleunigung standardmäßig erhalten.

Dank des Reverse Engeneering Projektes Freedreno können Qualcomm-Adreno-GPUs zukünftig auch standardmäßig Videos unter Linux beschleunigt abspielen. Inzwischen arbeiten sogar Google und Qualcomm mit der Community zusammen, um die Treiber des neusten Snapdragon 845 in den Linux-Mainline-Kernel zu bekommen.

Auswirkungen auf die Digital Signage Branche

Unsere Branche wird von diesen Entwicklungen langfristig profitieren. Zukünftig kann weitaus mehr günstige Player Hardware durch Linux komfortabler über sehr lange Zeiträume sicher betrieben werden. Für viele Projektanforderungen ist nicht immer der neuste Octacore-Prozessor notwendig. Eine ältere erprobte Prozessorgenerationen wie z.B. ein A10 kann vollkommen ausreichend sein.

Wenn diese auch noch in den kommenden Jahren durch Open Source softwaretechnisch perfekt unterstützt wird, sparen wir Anschaffungs- und Betriebskosten. Z.B. durch gut angepasste Stromsparfunktionen. Darüber hinaus tun wir auch was für die ökologische Nachhaltigkeit, sparen Ressourcen und helfen Elektroschrott zu vermeiden.

Es ist ohne weiteres möglich Distributionen spezifisch für Digital Signage Lösungen zusammenzustellen und zu vermarkten. Allianzen mehrerer Hersteller etablieren allgemeingültige digitale Standards, wie beispielsweise SMIL.

Wir können mit unseren Kaufentscheidungen für Open Source die Anbieter zusätzlich zu mehr Nachhaltigkeit und Offenheit zwingen. Der Raspberry Pi erfreut sich trotz seiner vergleichbar leistungsschwachen Hardware einer großen Beliebtheit und Verbreitung. Ein Grund dafür ist, dass dieser von Anfang an bis auf die GPU-Firmware fast vollständig offen war.

Allerdings ist ein Raspberry Pi aus meiner Sicht nur sehr eingeschränkt als Digital Signage Gerät einsetzbar.

Fazit Linux als Basis für Digital Signage Hardware

Low Cost Digital Signage Player Hardware unter Linux zu betreiben ist nach wie vor schwierig, aber die Situation bessert sich stetig. Es erfordert leider nach wie vor mehr Eigeneinsatz und Recherche als eigentlich nötig wäre.

Allerdings zeigen sich eindeutige Lichtblicke und die Zukunft gibt Anlass zur Hoffnung. Aufgrund der oben genannten Entwicklungen werden die kommenden Jahre hinsichtlich Digital Signage Player Hardware immer interessanter.

Bild Monitorwand
Digital Signage Hardware Monitorwand

Unter anderem empfiehlt sich aktuell für Linux Digital Signage Player Hardware mit Rockchip CPU z.B. der 4K-fähige Rk3288 oder der 64 bittige RK3399 in Betracht zu ziehen.

Es gibt also durchaus mehr Alternativen als nur den Raspberry Pi oder katastrophal supportete Android-Geräte. Der Aufwand das freie Betriebssystem zu installieren lohnt sich. Open Source bietet mehr Möglichkeiten, kostengünstig sichere Digital Signage Linux Player zusammenzustellen und zu administrieren. Das Sahnehäubchen stellt dann außerdem den geringere Abhängigkeit von einem Hersteller dar. Sie bekommen die volle Kontrolle über Ihre Geräte.


Gravatar Nikolaos Sagiadinos
Autor: Nikolaos Sagiadinos
Spezialisiert auf Digital Signage Software
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