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Hintergrundwissen zur Windows-Emulation

Nachmacher

Wie funktioniert eigentlich ein Emulator, mit dem Windows-Anwendungen unter Linux laufen? Warum ist dafür manchmal eine Windows-Lizenz nötig und manchmal nicht? EasyLinux klärt auf.

Die Software-Box beim Discounter war zu verlockend: Nur 4 Euro für eine DVD mit dem kompletten Physik- und Chemielernprogramm samt Fachwörterbuch in fünf Sprachen. Daheim unter Linux offenbart sich wie so oft: Die Software läuft nur unter Windows, und die Daten liegen in keinem lesbaren Standardformat auf dem Datenträger. Um den Neuerwerb nicht abschreiben zu müssen, ist jetzt die Hilfe eines Emulators gefragt, damit das Windows-Programm auch unter Linux läuft.

Dieses Standardszenario führt viele Linux-Anwender zur Windows-Emulation, und das Thema ist so beliebt, dass in EasyLinux regelmäßig Workshops dazu erscheinen [7,8,9]. In diesem Artikel geht es um die Grundlagen der Emulation – wie funktioniert das Ganze?

Zwei Wege, ein Ziel

Das Ziel ist, die Windows-typischen exe-Dateien unter Linux laufen zu lassen. Da gibt es verschiedene Hürden:

  • Linux muss die exe-Datei als Programm, also als eine ausführbare Datei erkennen – das tut es nicht, weil Windows-Programmdateien im Inneren einen anderen logischen Aufbau als Linux-Programmdateien haben (so, wie sich auch Word- und OpenOffice-Writer-Dateien prinzipiell unterscheiden).
  • Beim Versuch, das Programm zu starten, muss Linux es zunächst von der Platte in den Hauptspeicher laden. Dann sucht es nach zusätzlichen Programmbibliotheken, ohne die das Programm nicht laufen kann – unter Windows heißen die "DLL-Dateien" (Dynamically Linked Library), unter Linux "shared libraries" (etwa: gemeinsam genutzte Bibliotheken) mit Dateiendung .so (shared object). Das Konzept ist dasselbe, aber auf einem Linux-System fehlen die unter Windows installierten Bibliotheken, und umgekehrt. Auch die Art und Weise, auf die Windows und Linux aus der Programmdatei die Information beziehen, welche Bibliotheken nötig sind, ist verschieden.
  • Selbst wenn es Linux möglich wäre, die Programmdatei sowie die (woher auch immer beschafften) Bibliotheken in den Hauptspeicher zu laden, folgt als letztes großes Problem, dass Windows-Programme ständig Windows-eigene Betriebssystemfunktionen aufrufen, um etwa eine Datei zu öffnen, ein neues Fenster zu erzeugen oder eine Benutzereingabe zu lesen – all diese Funktionen gibt es auch unter Linux, aber sie heißen anders und verhalten sich auch unterschiedlich.

Programmierer, die ein Windows-Programm unter Linux laufen lassen wollen, müssen also diese Hürden umgehen. Dafür gibt es zwei Ansätze, die ganz unterschiedliche Konsequenzen haben.

Windows-Umgebung nachbauen

Ein möglicher Weg ist, die oben beschriebenen drei Hürden zu umgehen und damit eine Sammlung von Software und Bibliotheken bereitzustellen, die in der Lage ist, Windows-Anwendungen in den Speicher zu laden, Bibliotheken hinzuzufügen und das Programm auszuführen. Damit das klappt, muss diese Softwarelösung auch alle (Windows-)Betriebssystemaufrufe "abfangen" und sinnvoll umsetzen. Diesen Ansatz verfolgt das Projekt WINE [1]. Die ersten beiden Hürden umschifft es problemlos, aber die dritte verursacht noch Probleme, weil Windows sehr viele (teils undokumentierte) Systemfunktionen bietet und WINE nicht alle davon umsetzt. Darum gibt es viele Windows-Programme, die mit WINE sehr gut unter Linux laufen, aber noch viel mehr Anwendungen, die nicht kompatibel sind.

Über WINE laufende Windows-Programme erhalten ein normales Programmfenster, das sich nicht von Linux-Programmen unterscheidet (Abbildung 1).

Abbildung 1: Der einfache Windows-Editor Notepad ist WINE-kompatibel.

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