Digital Signage Player Hardware mit Linux

Im letzten Teil wurde erörtert, dass Digital Signage Player Hardware mit Linux eine pragmatische Lösung darstellen kann. Nun stellt sich die Frage nach der Hardwareauswahl. 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.

Geschäftsgeheimnisse

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.

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 ist nun eine Funktionalität abzuschalten, 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 ließe sich das verhindern und die Hardware bekäme eine höhere Lebensdauer.

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 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 Entwicklungsprozess wie in Linux ließe sich Qualitätssicherung effektiver und kostengünstiger umsetzen.

Lösungen in Sicht

In der letzten Zeit bessert sich die Situation generell und auch bei den Treibern zur der für uns so wichtigen Videobeschleunigung. Es findet bei einigen Chip-Herstellern auch 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 Sunxi-Community bezüglich Allwinner Chips trägt inzwischen Früchte. Die Funktionsweise der CPUs und GPUs (Mali) wurden inzwischen fast vollständig entschlüsselt. Eine aktuelle 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 Digital Signage 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 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.

Wir können mit unseren Kaufentscheidungen 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 eingeschränkt als Digital Signage Gerät einsetzbar.

Fazit Digital Signage Player 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 könnte 2018 und die folgenden Jahre hinsichtlich Digital Signage Player Hardware interessant werden

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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.

In zukünftigen Artikeln wird hier Player Hardware explizit unter dem Gesichtspunkt Linux und Digital Signage untersucht.

Wenn Sie Fragen oder Kommentare haben, können Sie mich gerne kontaktieren.

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