Die exklusive LinuxUser-Edition das populären Live-Systems Knoppix glänzt in der Version 9.2 mit einer modularen Architektur und vielen Neuerungen.

Etwa halbjährlich erscheint seit der Jahrtausendwende unter dem Namen Knoppix (Knoppers Unix System) meine Zusammenstellung von GNU/Linux-Software. Das System ist so ausgelegt, dass es ohne Installation von DVD, USB-Flash-Disk oder übers Netzwerk fertig konfiguriert sofort läuft. Man erspart sich also die sonst übliche Frageorgie bei Installation und Konfiguration. Die Software-Auswahl präsentiert sich als bunte Mischung aus häufig angefragten und mir selbst besonders nützlich erscheinenden Kategorien. Sie eignet sich zum Arbeiten, Surfen im Internet, Spielen, Unterrichten, Lehren und Lernen sowie Programmieren.

Vor allem taugt Knoppix auch zum Retten von Daten von teildefekten Computern, selbst wenn diese aufgrund eines Betriebssystemfehlers oder von Viren und Trojanern direkt nach dem Einschalten nur noch Fehlermeldungen am Bildschirm produzieren [1]. Letzteres ist für mich ein Grund, die wichtigsten Datenrettungswerkzeuge auch auf der Mini-Edition von Knoppix unterzubringen, die noch auf einen 700 MByte großen CD-Rohling oder die in manchen Mini-PC-Boards integrierten, nur wenige Gigabytes großen Flash-Speicher passt. Abbildung 1 zeigt die seit der Version 9.0 entsprechend modularisierte, geänderte Architektur des Systems.

Abbildung 1: Die neue, modulare Struktur von Knoppix 9.x.

Updates und Hotfixes installieren Sie bei Bedarf von unserer Update-Seite [2] nach, sobald Sie Knoppix mit dem integrierten Flash-Installer flash-knoppix oder einem 1:1-Imager-Programm wie Balena Etcher [3] auf einen USB-Stick installiert haben. Bei der Flash-knoppix-Variante wird aus der ursprünglichen ersten Read-only-Partition eine beschreibbare FAT32+UEFI-Partition, die auch Änderungen am Boot-System erlaubt. Daher ist diese Variante der Installation auf USB-Stick, USB-Festplatte oder SD-Karte die empfohlene. Sie finden das Flash-Knoppix-Skript, wie viele Knoppix-eigene Tools, im Desktop-Menü Knoppix.

Durch die Umverteilung lässt sich die Mini-Variante von Knoppix (Abbildung 2) unter Weglassen der größeren Software-Pakete in den Overlays KNOPPIX/KNOPPIX* nicht nur für eine CD-Version verwenden, sondern auch als Basis für eigene Remaster mit persönlicher Software-Auswahl. Dazu bietet flash-knoppix eine neue Remaster-Option, die Änderungen gegenüber dem gebooteten System in einer neuen, komprimierten Overlay-Datei speichert (Abbildung 3). Sie löschen einfach von einem mit flash-knoppix erzeugten USB-Stick alle Dateien KNOPPIX/KNOPPIX1...9 und behalten lediglich KNOPPIX/KNOPPIX (oder wählen beim Flashen Mini-Version). Das vom so frisch erzeugten Stick gebootete System passen Sie dann ganz nach Belieben an, installieren neue Software und so weiter. Beim erneuten Aufruf von flash-knoppix wählen Sie dann die Option Remastering aus.

Abbildung 2: Mit flash-knoppix erzeugen Sie eine Knoppix-Mini-Version.

Abbildung 3: Eigene Änderungen lassen sich via Remastering als Overlay speichern.

Debian-Software-Mix

Die Version 9.2 habe ich wie in den letzten Jahren wieder im Auftrag der Redaktion zusammengestellt. Sie basiert auf der Next-Generation-Version des Debian-Zweigs “Testing” (Codename “Bullseye”), in erster Linie wegen der neueren Grafikbibliotheken für aktuelle Hardware, der Migration vieler Programme von Python 2 auf 3 und nicht zuletzt wegen der aktuellsten Versionen der Produktivitäts-Software wie LibreOffice, Gimp und Konsorten.

Um eine möglichst breite Hardware-Unterstützung zu erreichen, verwende ich den bei Redaktionsschluss aktuellsten Kernel 5.10.10, X.org 7.7 (Core 1.20.10) und als optisches Schmankerl und komfortable Erweiterung zum sehr flott startenden Desktop LXDE den 3D-Compositor Compiz (Abbildung 4). Letzterer ist seit Neuestem wieder offiziell in der Version 0.8 in Debian verfügbar und daher nicht mehr selbst gebaut.

Abbildung 4: Mit Compiz gerät das Umschalten zwischen den virtuellen Desktops zum 3D-Ereignis.

Boot-Optionen als Notnagel

Normalerweise benötigt Knoppix keinerlei Boot-Optionen, um die vorgefundene Hardware inklusive Grafikkarte zu erkennen und das System optimal zu konfigurieren. Es entscheidet je nach Situation, welche Einstellungen bei einem Computer zum Erfolg führen müssten.

Es gibt jedoch eine zunehmende Anzahl von Chipsätzen, die im Fehlerfall nicht sauber aussteigen, sondern mitunter zum Aufhängen eines Software-Moduls führen. Das macht es manchmal doch notwendig, das eine oder andere Feature oder eine einzelne Komponente (diagnostisch und vorübergehend) abzuschalten, um zum regulären Desktop durchzustarten oder das System näher zu untersuchen.

Dazu tippen Sie hinter dem Boot-Prompt (Abbildung 5) knoppix64 (bei aktuellen 64-Bit-CPUs) oder knoppix (bei älteren 32-Bit-PCS) für den Linux-Kernel, gefolgt von den gewünschten Optionen. Häufig verwendete Bootoptionen nennt die Boot-Hilfe, die Sie mit [F2]+ oder [F3] abrufen. Andere finden sich in der Textdatei KNOPPIX/knoppix-cheatcodes.txt.

Abbildung 5: Der Bootscreen von Knoppix 9.2.

Klemmt etwa der Desktop, wenn der 3D-Window-Manager Compiz starten soll, helfen oft die Boot-Optionen knoppix nocomposite oder knoppix no3d. Die eine schaltet die Composite-Erweiterung des Grafiksubsystems komplett ab, die andere verhindert lediglich den Start der Compiz-Erweiterung für den Desktop.

Umgekehrt erzwingen Sie für Grafikkarten, die eigentlich nicht schnell genug für Compiz sind und daher automatisch mit der flachen Windowmanager-Alternative Metacity starten würden, mit der Option knoppix 3d die 3D-Oberfläche mit Software-Rendering.

Hybrides USB-Image

Heute installieren die meisten Anwender Knoppix nach dem ersten Start auf einem USB-Stick (8 GByte oder größer, USB 3.0 empfohlen), statt jedes Mal von DVD zu starten. Obwohl ich das ISO durch eine Sortlist fürs DVD-Lesen optimiert habe – das reduziert das sehr langsame Positionieren des Laser-Lesekopfs –, beschleunigt Flash-Memory den Startvorgang und das Arbeiten mit Knoppix um mindestens den Faktor Fünf. Das ermöglicht Startzeiten vom Laden des Kernels bis zum kompletten Desktop inklusive Compiz von weniger als 15 Sekunden, einigermaßen moderne Hardware und einen schnellen USB-Stick oder SD-Kartenleser vorausgesetzt.

Techniker-Kung-Fu

SysVinit, Upstart oder Systemd? Die Antwort auf die Frage nach dem verwendeten Start- und Runlevel-System lautet: keines der drei. Der Startvorgang von Knoppix als Live-System ist konsequent auf eine kurze Startzeit und möglichst fehlertolerante Fallback-Mechanismen getrimmt. Daher stören die sonst bei Linux-Distributionen gängigen, auf den Start von installierten Datenträgern optimierten Startsysteme hier mit allen ihren Eigenheiten eher.

In Knoppix 9.2 basiert der Startvorgang tatsächlich größtenteils auf Shell-Skripten und lässt sich daher sehr transparent durch Lektüre von /init (der Initrd-Startdatei) und /etc/init.d/knoppix-autoconfig nachvollziehen. Für permanent laufende Dienste und zum Erzielen eines geordneten Shutdowns kommt das sehr schlanke, SysVinit-ähnliche Startup-System zum Einsatz, das die Embedded-System-Shell Busybox integriert. Das Session-Management übernimmt der von Devuan bekannte Elogind. So fallen auch sehr wenige bis gar keine Abhängigkeiten von Systemd & Co. an, was das Basissystem gertenschlank und wenig komplex macht – sonst würde es auch nicht auf eine CD passen.

Die SysVinit-eigenen Spezialitäten wie Runlevels entfallen hierdurch zwar, aber das Neustarten oder Ausschalten des Rechners vom Desktop aus klappt genau wie bei traditionellen Systemen mit dem Netzschalter des Computers, dem Abmelden-Menü und den Shell-Programmen poweroff, reboot und so weiter. Der Ablauf hat sich sogar etwas beschleunigt, da die SysVinit-eigenen Wartezeiten entfallen.

Damit sich der Rechner weiter wie früher im reinen Textmodus (Runlevel 2) starten lässt, werten die Skripte die am Boot-Prompt eingegebenen Optionen aus und simulieren dadurch das alte Verhalten. Die Boot-Option knoppix 2 startet den Rechner also ohne Grafikoberfläche, die sich bei Bedarf mit /etc/init.d/knopix-startx start nachträglich von der Textkonsole aus aufrufen lässt. Insgesamt macht der Wegfall von Systemd und SysVinit das System also etwas leichtgewichtiger. Linux-Experten können beim Booten zu startende Systemdienste (etwa einen Webserver oder Samba) in der Datei /etc/rc.local eintragen.

Haste Töne?

Da sich jede angeschlossene Webcam und auch HDMI-Monitore dem System gegenüber als primäre Soundkarte identifizieren, entwickelte sich in früheren Knoppix-Versionen das Aktivieren und Einpegeln des richtigen Audio-Ports zu einem häufig berichteten Problem. Das klappt zwar in der Theorie mit Pulseaudio besser als mit Alsa, doch in der Praxis tendierte Pulseaudio bei früheren Versuchen dazu, die Audioausgabe bei Parallelzugriffen zu blockieren. Deswegen blieb es bisher außen vor.

In Knoppix 9.2 gebe ich dem Pulseaudio-Daemon eine zweite Chance, nicht zuletzt, weil unter Debian ohne ihn das Koppeln von Bluetooth-Headsets mit dem BT-Verwaltungsprogramm Blueman nicht mehr funktioniert. Mit Pavucontrol, das Sie unter Unterhaltungsmedien | Pulseaudio-Lautstärkeregler) finden, wählen Sie nun wie bei anderen Linux-Distributionen zwischen verschiedenen Audio-Ein- und -Ausgabegeräten und stellen die gewünschten Pegel ein.

Multi-bittig und komprimiert

Für Systeme mit 64-Bit-CPUs startet – automatisch erkannt oder mit der Bootoption knoppix64 – Linux 5.10.10 als 64-Bit-Kernel, jedoch mit einem 32-Bit-Userspace. Das ermöglicht einerseits Systemreparaturen auch in 64-Bit-Umgebungen per chroot, andererseits einen Start (mit passendem Kernel) auch auf älteren 32-Bit-PCs. Zudem benötigen die 32-Bit-Versionen der installierten Programme weniger Platz auf der DVD, arbeiten außer bei sehr rechenintensiven Aufgaben aber auch nicht langsamer als ihre 64-Bit-Pendants.

Allerdings kann ein 32-Bit-Programm nur maximal 4 GByte Hauptspeicher am Stück ansprechen, das sollte aber in den meisten Fällen ausreichen. Beim Videoschnittprogramm Openshot wird es beim Rendern selbstgemachter Videoclips von über 5 Minuten Länge allerdings schon einmal knapp. Für solche Aufgaben rate ich zur Festplatteninstallation eines 64-Bit-Linux, wo dieses Limit nicht existiert. Da Knoppix nicht nur auf modernen Rechnern ohne große Einschränkung laufen soll, sondern auch auf sehr alten Computern, versuche ich aber, die 32-Bit-Version so lange wie möglich zu pflegen.

Für Computer mit wenig RAM kommt ein komprimiertes Swap-in-RAM zum Einsatz, wodurch Programme fast die doppelte Größe des physikalischen Hauptspeichers verwenden können, wenn auch mit Geschwindigkeitseinschränkungen. Auch die Daten des Dateisystems liegen komprimiert in den KNOPPIX/KNOPPIX*-Images, wodurch sie schneller vom Datenträger laden. Das System hält nur so viel davon dekomprimiert im Speicher, wie es gerade verwendet, was sich auch positiv auf die Arbeitsgeschwindigkeit älterer Computer sowie langsamer Datenträger auswirkt.

Umfangreiche Ausstattung

Der größte Teil der Software-Installation bei Knoppix liegt mit einem eigenen Kernel-Modul (Cloop) komprimiert in Form von Dateisystem-Overlays auf der DVD. So konnte ich die Distribution sehr umfangreich und für ein Linux-Anwendungssystem repräsentativ gestalten. Es passen über 3500 Debian-Software-Pakete auf eine Seite einer DVD. Die Tabelle “Knoppix 9.2: Software und Features” mit den Highlights der Version 9.2 zeigt nur einen kleinen Auszug.

Abbildung 6: Als Standard-Terminalemulator dient das Multiview-Terminalprogramm Terminator.

Highlight OBS Studio

Schon für das letzte Heft-Knoppix hatten mir meine Freunde aus der Redaktion das Programm OBS Studio zur Installation wärmstens empfohlen: “Das benutzen die ganzen Youtuber!” Ich muss zugeben, dass ich zu Beginn von der komplexen Oberfläche und den Konfigurationsmöglichkeiten etwas erschlagen war. Ich hatte das Potenzial des Programms ziemlich unterschätzt und legte es erst einmal zur Seite.

Im Corona-Jahr 2020, als wir an den Schulen und Universitäten für den Unterricht auf Videokonferenzsysteme und virtuelle Klassenräume umstellten, hatte man sich an die Möglichkeiten einiger Programme, Filter für die Webcam zu aktivieren, schon etwas gewöhnen können. Mit der Notwendigkeit, leistungsfähigere Rechner für Unterricht mit vielen Teilnehmern einzusetzen, war dann auch die erforderliche Rechenleistung für Echtzeit-Videobearbeitung vorhanden.

In proprietären Programmen finden sich ja oft Bildverbesserungsfilter, virtuelle Hintergründe (die man für Präsentationsfolien nutzen kann) und mehr oder weniger lustige Gimmicks zur Bildmanipulation. Dagegen weisen die freien, durchaus leistungsfähigen WebRTC-basierten Konferenz- und Unterrichtsplattformen wie Jitsi oder BigBlueButton eher spartanische und wenig rechenintensive Kamerafunktionen auf. Zudem eignet sich das im Webbrowser laufende Javascript aus Performance-Gründen nur wenig für Echtzeitfilter, mit Ausnahme verschwommener Hintergründe bei Jitsi, die den Browser aber arg ausbremsen.

Hier erwies sich beim zweiten Versuch OBS Studio als eine stabile und praktische Möglichkeit, mit der seit Version 26.1 unterstützten “virtuellen Kamera” die Kamerafunktion für sämtliche Videokonferenztools mächtig zu tunen. Man kann nicht nur das übliche Porträtvideo und Bilder oder Videos übereinanderlegen, sondern auch Szenen live überblenden. So lassen sich Hintergrundvideos abspielen oder auch Präsentationen innerhalb des Video-Livestreams zeigen. Dabei kann man nicht nur die Präsentierenden sanft ein- oder ausblenden, sondern auch Überraschungseffekte von Desktop-Fenstern und Screencasts, über lustige Youtube-Videos und fliegende Schweine bis hin zu Videos und Präsentationen für den Physikunterricht.

Dazu kommen die beschleunigten Videofunktionen der freien Grafiktreiber zum Einsatz, die auf den meisten nicht allzu historischen Computern zur Verfügung stehen. Dadurch braucht OBS Studio erstaunlich wenig Rechenzeit für sich selbst. Es ist durchaus in der Lage, über das in Knoppix 9.2 integrierte Kernel-Modul v4l2loopback eine virtuelle Full-HD-Webcam zu emulieren. Die sucht man dann einfach wie eine normale Webcam im Videokonferenz-Tool der Wahl aus. Ein zweiter Monitor für das Steuern der Überblendeffekte in OBS Studio, während die Videokonferenz auf dem ersten Monitor läuft, ist zwar sinnvoll, aber keineswegs zwingend erforderlich.

Ich habe OBS Studio und das Kernel-Modul für die virtuelle Webcam in Knoppix 9.2 bereits so integriert, dass sie auf Anhieb funktionieren sollten. Zum Aktivieren müssen Sie lediglich auf Virtuelle Webcam starten klicken, dann ist der Remixer von der echten zur virtuellen Cam mit den Live-Filtern aktiv. Sind Sie öfter in Videokonferenzen präsent und möchten die Wand hinter sich als Präsentations- und Hintergrundvideofläche nutzen, schaffen Sie sich einfach einen grünen oder blauen Hintergrund für die Wand an. Mit dem Chroma Filter von OBS lassen Sie so die Mauer verschwinden und blenden stattdessen eigene Hintergründe ein (Abbildung 7). Mit entsprechend großzügigen Filtereinstellungen funktioniert das sogar mit grünen Mülltüten, wenn man sich keine teure monochromatische Stoffwand (ab etwa 20 Euro) anschaffen möchte.

Abbildung 7: OBS Studio mit der virtuellen Webcam. Oben das Original, unten das Bild, das die Videokonferenzteilnehmer sehen.

Sicherheit auf allen Ebenen

Im Userspace von Knoppix sind alle Benutzerzugänge gesperrt. Es gibt weder Hintertüren noch Standardpasswörter, nicht einmal für den Benutzer knoppix. Deshalb zeigt Knoppix nach dem Booten auch keinen Login-Bildschirm an.

Der ansonsten unprivilegierte Standardbenutzer knoppix kann jedoch mit Sudo ohne Passwortabfrage zur Root-ID wechseln, Passwörter festlegen, Systemdienste starten, Software installieren und so weiter.

Gegen die berüchtigten CPU-Sicherheitslücken Meltdown und Spectre sind entsprechende Workarounds im Kernel aktiviert. Mit dem spectre-meltdown-checker lässt sich überprüfen, welche der entsprechenden Lücken die CPU aufweist.

Fazit

Mit Knoppix 9.2 LinuxUser-Edition bekommen Sie einmal mehr das beste Knoppix aller Zeiten, samt aktualisierter Hardware-Unterstützung und vollgestopft mit vielen praktischen Programmen für alle Anwendungszwecke. Hinzu kommt die Möglichkeit, sich unkompliziert eine eigene, modifizierte Version auf USB-Stick zu remastern – auch zum Weiterverschenken. Ich wünsche Ihnen viel Spaß damit! (jlu)