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Linux-Hardware und Treiber


TecChannel Compact - epaper ⋅ Ausgabe 8/2021 vom 02.08.2021

Hardware- und Treibertricks

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Bildquelle: TecChannel Compact, Ausgabe 8/2021

Die Linux-Installation bereitet auf den meisten PCs und Notebooks kaum Probleme. Zusätzliche Treiber sind oft nicht erforderlich, weil alles Nötige bei Linux bereits dabei ist. Peripheriegeräte, zumindest von bekannten Herstellern, werden von Linux ebenfalls gut unterstützt. Es gibt jedoch keine Garantie dafür, dass ein bestimmtes Gerät von einem Linux-System erkannt und auch optimal eingebunden wird. Gegenwärtige und zukünftige Linux-Nutzer sollten daher vor dem Kauf neuer Hardware genau hinsehen und detaillierte Informationen einholen. Wenn Hardware, beispielsweise von Ubuntu 20.04 oder Linux Mint 20, nicht standardmäßig unterstützt wird, gibt es aber auch dafür Lösungen. Mit etwas Bastelarbeit lässt sich auch standardmäßig nicht unterstützte Hardware in Betrieb nehmen, wenn passende Treiber in einem neueren Linux-Kernel enthalten sind. Eine einfache Alternative ist ...

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... der Umstieg auf eine andere Linux-Distribution mit aktuellerem Kernel.

1. Linux-Treiber und Kernel

Ein Computer besteht aus zahlreichen Hardwarekomponenten und für alle ist ein eigener Treiber erforderlich. Unter Linux sind Treiber, die hier als Kernel-Modu-le bezeichnet werden, im Betriebssystemkern (Kernel) enthalten oder werden von diesem bei Bedarf geladen. Neue Kernel erscheinen alle zwei bis drei Monate und enthalten neben Fehlerkorrekturen und Verbesserungen auch neue Module für aktuellere Hardware.

LTS-Distributionen (Long Term Support) wie Ubuntu 20.04 oder Linux Mint 20 sind auf lange Laufzeiten von fünf Jahren ausgelegt. Um die Stabilität des Systems sicherzustellen, beseitigen Updates nur Fehler und Sicherheitslücken. Die Hauptversionsnummern von Kernel und anderer Basissoftware bleiben standardmäßig gleich. Das hat zur Folge, dass Hardware nicht unterstützt wird, die erst kurz vor Erscheinen des Kernels auf den Markt kam oder für die zu diesem Zeitpunkt noch kein Linux-Treiber verfügbar war.

Im ungünstigsten Fall ist eine LTS-Version bei der Neuinstallation knapp zwei Jahre alt, der Kernel sogar noch etwas älter. Damit das auf neuer Hardware nicht zu Problemen führt, erscheint etwa alle sechs Monate ein Point Release von Ubuntu (18.04.4, 18.04.5, 20.04.1, 20.04.2). Die Version enthält alle bisherigen Updates und meist auch einen neueren Kernel. Das letzte Point Release einer Version wird mit dem Kernel des Nachfolgers ausgeliefert. Für Linux Mint, das auf Ubuntu basiert, gibt es ebenfalls Point Releases, wenn auch in etwas größeren Abständen.

Bestehende Installationen lassen sich bei Bedarf auf den Stand des jeweils aktuellen Point Release bringen (siehe Punkt 5). Ein Kernel-Upgrade ist sinnvoll, wenn zusätzlich eingebaute Hardware vom bisherigen Kernel nicht unterstützt wird oder Treiber eine neuere Kernel-Version erfordern.

Die von Ubuntu angebotenen Updates und Upgrades sind ausreichend getestet und gelten daher als sicher. Es ist aber möglich, noch neuere Kernel zu installieren (siehe Punkt 5). Damit ist jedoch nicht garantiert, dass das System stabil läuft und alle Komponenten zusammenpassen. Ein großes Risiko besteht jedoch nicht, weil man im Problemfall zum vorherigen Kernel zurückkehren kann.

2. Distributionen mit besserer Hardwareunterstützung

Linux Mint und Ubuntu sind bewährte Distributionen, die sich auch für Einsteiger eignen. Wer Probleme mit sehr neuer Hardware vermeiden möchte, greift jedoch besser zu einer Distribution mit kürzeren Updatezyklen. Als Favorit kann Fedora (https://getfedora.org) gelten, das sich bei Installation und Nutzung nicht wesentlich von Ubuntu unterscheidet, aber aktuellere Kernel als regelmäßige Updates anbietet.

Für aktuelle Hardware ebenfalls empfehlenswert ist Open Suse Tumbleweed (https://de.opensuse.org/Portal:Tumbleweed), das als Rolling Release ständig auf dem aktuellsten Stand gehalten wird. Linux-Profis greifen gerne zu Arch Linux (www.archlinux.de), das für Einsteiger jedoch schwer zu installieren ist. Ein grafischer Installer fehlt und daher ist viel Handarbeit erforderlich. Eine Arch-Variante mit niedrigerer Einstiegshürde ist Endeavour-OS (https://endeavouros.com), das einen grafischen Installer in einem Livesystem bereitstellt.

Allen genannten Alternativen ist gemeinsam, dass sich Aktualität nur auf Kosten der Stabilität erreichen lässt. Damit ist nicht gemeint, dass sich die Systeme nicht produktiv nutzen lassen. Man muss jedoch aufgrund neuer und weniger getesteter Softwarepakete eher mit Problemen rechnen als beim konservativen Ubuntu oder Linux Mint.

Ein Spezialfall liegt vor, wenn das Installationssystem den Netzwerkadapter nicht erkennt. Dann ist auch kein Update auf einen neueren Kernel möglich, der die Hardware unterstützt.

In diesem Fall ist es am einfachsten, vorübergehend einen externen Ethernet- oder WLAN-Adapter am USB-Port anzuschließen. Ältere oder besonders preisgünstige USB-Adapter für zehn bis 20 Euro funktionieren unter Linux meist problemlos. Sollte das nicht möglich sein, laden Sie die Kernel-Pakete (siehe Punkt 5) auf einem anderen PC herunter und die Installation erfolgt dann manuell über einen USB-Stick.

3. Geeignete Hardware für Linux finden

Wer sich mit der Hardware des PCs nicht selbst eingehend beschäftigen möchte, überlässt die Arbeit den Experten. Mehrere Hersteller bieten PCs und Notebooks mit vorinstalliertem Linux an oder sichern zumindest die Linux-Tauglichkeit zu.Canonical, das Unternehmen hinter Ubuntu, pflegt unter https://certification.ubuntu.com/desktop eine Liste mit zertifizierter Hardware. Die genannten Hersteller sind zur Zeit Dell, Lenovo, HP, Intel und Acer. Zu jedem Gerät gibt es Angaben, mit welcher Ubuntu-und Kernel-Version es getestet wurde und welche Komponenten enthalten sind. Da Linux Mint auf Ubuntu basiert, sollte die Hardware auch mit dieser Distribution einsetzbar sein.

Einige Firmen und Händler bieten die Vorinstallation von Linux an, entweder auf Geräten bekannter Marken oder selbst zusammengestellter Hardware. Für Debian gibt es eine Liste von Firmen unter https://www.debian.org/distrib/pre-installed. Es handelt sich dabei aber meist um Anbieter für Unternehmens-und Serverlösungen. Ein umfangreiches Angebot für Firmen wie Privatkunden ist bei https://www.tuxedo computers.com zu finden. Hier gibt es Linux-PCs und Notebooks für jeden Anwendungsbereich. Das System ist optimal auf die Hardware abgestimmt. Sollte doch einmal etwas klemmen, erhalten Sie Support per E-Mail oder Telefon.

Bei einem beliebigen Gerät aus dem aktuellen Angebot eines Onlinehändlers oder lokalen Discounters kann niemand für die Linux-Unterstützung garantieren. Bis auf seltene Ausnahmen wird Ihnen auch der Händler nichts über Linux-Erfahrungen berichten können. Zurzeit gibt es keine zentrale Datenbank, in der die Kompatibilität jeder Hardware mit Linux-Distributionen oder Linux-Kerneln erfasst ist. Es ist daher nicht einfach möglich zu ermitteln, ob ein bestimmter PC oder ein Notebook in jeder Hinsicht perfekt unter Linux arbeitet. Trotzdem gibt es Hilfe und Infos:

Als Erstes sollte man eine Websuche nach dem gewünschten Computermodell kombiniert mit dem Suchbegriff „Linux“ starten. Vielleicht haben andere Nutzer bereits Erfahrungen sammeln können und berichten von Erfolgen oder möglichen Problemen.

https://linux-hardware.org kann ebenfalls nützliche Informationen liefern. Die Datenbank basiert auf von Linux-Nutzern eingesendeten Testdaten und enthält daher nicht unbedingt die neusten Modelle. Über „Find Computer“ kann man per Auswahl von „Type“, „Vendor“ (Hersteller) und „Model“ eine Abfrage starten. Wählen Sie hinter „Mfg. Year“ ein Jahr aus, um das Ergebnis auf einen Herstellungszeitraum zu beschränken.

https://linux-hardware.org zeigt an, mit welcher Linux-Distribution und welcher Kernel-Version der Test durchgeführt wurde. Unter „Devices“ sind die einzelnen Komponenten aufgelistet. In der Spalte „Status“ signalisiert „works“, dass die Kompo-nente funktioniert. Steht hier „detected“, wird die Hardware zwar erkannt, es gibt jedoch noch keinen Test. Ein Ausrufungszeichen weist auf kleinere Probleme oder zusätzliche Anmerkungen hin. Per Klick auf das Feld gelangen Sie zur Detailansicht für das Gerät. Beim Status „failed“ gibt es meist den Hinweis, dass kein Linux-Kernel diese Hardware unterstützt. Manchmal sind aber auch weiterführende Infos zu finden, wie man eine Komponente dennoch in Betrieb nehmen kann.

Eigene Hardware testen: Wer die Daten des PCs bei https://linux-hardware.org einsenden möchte, findet Informationen dazu über den Link „creating a probe“. Nutzer von Ubuntu oder Linux Mint installieren das nötige Tool im Terminal:

Nach dem Start mit

erhalten Sie eine URL, die Sie im Webbrowser aufrufen.

4. Gezielte Suche nach Einzelkomponenten

Eine weitere Website, über Sie die Linux-Kompatibilität ermitteln können, ist https://cateee.net/lkddb. Die „Linux Kernel Driver Data Base“ enthält Namen und numerische IDs von Hardware sowie deren Vorkommen im Kernel-Quellcode. Damit lässt sich ermitteln, ab welcher Kernel-Version eine Hardware unterstützt wird. Nutzbar ist das jedoch nur, wenn Sie die genaue Bezeichnung oder Hardware-ID einer Komponente kennen.

Letztere bekommen Sie heraus, wenn Sie bei https://linux-hardware.org nach einem PC oder Notebook suchen oder wenn Sie die Hardware bereits besitzen und Linux oder Windows auf dem Rechner läuft (siehe Kasten „Die Bedeutung von PCI-und USB-IDs“).

Ein Beispiel: lspci gibt folgende Info aus: „Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8111/8168/8411 PCI Express Gigabit Ethernet Controller [10ec:8168]“, ferner den Hersteller des Mainboards mit „Subsystem: Micro-Star International Co., Ltd. [MSI] RTL8111/8168/8411 PCI Express Gigabit Ethernet Controller [1462:7a70]“.„Kernel driver in use: r8169“ zeigt an, dass die Hardware erkannt und dafür das Kernel-Modul „r8169“ geladen wurde.

Wichtig ist die Hardware-ID „10ec:8168“. Eine Google-Suche bei https://cateee.net/lkddb kann dann mit der folgenden Suchanfrage erfolgen:

Im ersten Suchergebnis sehen Sie im Abschnitt unter „LKDDb“ mehrere Zeilen, die mit „lkddb pci 10ec 8168“ beginnen. Am Ende jeder Zeile steht, in welchen Kerneln die Hardware-ID gefunden wurde. In diesem Fall sind das die Versionen 3.17 bis 5.11.Bei USB-Geräten gibt es nur eine Hersteller- und Geräte-ID, aber keine Subsystem-ID. lsusb liefert die IDs, jedoch keine Infos über den geladenen Treiber. Dafür verwenden Sie

Taucht in der Ausgabe „Driver=(none)“ auf, wurde kein Treiber geladen. Die Google-Suche beispielsweise für einen USB-WLAN-Adapter (TP-Link TL-WDN5200 T2U) mit

zeigt, dass das passende Kernel-Modul „MT76x0U“ heißt und die Hardware erst ab Kernel-Version 4.20 unterstützt wird.

5. Neue Kernel für neue Hardware

Abhängig von Ihren Recherchen installieren Sie einen neueren Kernel, um die Hardwareunterstützung zu verbessern. Vielleicht reicht der offizielle HWE-Kernel (Hardware Enablement) des nächsten Point Releases schon aus (siehe Punkt 1). Welcher Kernel aktuell verwendet wird, ermitteln Sie im Terminal:

Mit der Zeile

finden Sie Version des HWE-Kernels heraus. Ist der HWE-Kernel neuer als der installierte, installieren Sie ihn zusammen mit dem aktuellen X-Server:

Die Versionsnummern passen Sie für andere Versionen an. Statt „20.04“ verwenden Sie beispielsweise „18.04“ für Ubuntu 18.04. Wer den HWE-Kernel unter Linux Mint installieren möchte, geht im Menü auf „Systemverwaltung –› Aktualisierungsverwaltung“ und dann auf „Ansicht –› Linux-Kernel“.

Die aktuellsten Kernel finden Sie unter https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline. Bei Redaktionsschluss waren Kernel bis Version 5.11 als DEB-Pakete zum Download verfügbar. Für ein 64-Bit-System laden Sie unter „amd64“ alle Pakete herunter, die „generic“ enthalten, und die Datei mit der Endung „all.deb“. Neuere 32-Bit-Kernel werden nicht mehr bereitgestellt.

Im Terminal erfolgt die Installation im Downloadverzeichnis:

Beachten Sie, dass bei sehr neuem Kernel die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass sich zusätzliche Treiber damit kompilieren lassen. Das kann Nutzer betreffen, die den proprietären Nvidia-Treiber oder Virtualbox verwenden.

Bei Problemen rufen Sie das Grub-Bootmenü auf. Sollte es nicht automatisch erscheinen, halten Sie die Umschalttaste nach dem Einschalten des PCs gedrückt. Im Menü gehen Sie auf „Erweiterte Optionen für Ubuntu“ beziehungsweise „Erweiterte Option für Linux Mint“ und wählen einen älteren Kernel. Danach deinstallieren Sie die neuere Version über die Paketverwaltung.

Die Bedeutung von PCI- und USB-IDs

Jede Hardware besitzt eine eindeutige ID, über die sich Hersteller und Gerätetyp ermitteln lassen. Die Verkaufsbezeichnung ist meist weniger eindeutig, weil einige Hersteller im Laufe der Fertigung andere Chips verbauen, ohne die Modellnummer zu ändern. Die Hardware-IDs ermitteln Sie unter Linux im Terminal mit diesen drei Befehlszeilen:

In der Datei „lshw.html“ finden Sie danach allgemeine Informationen zum PC, Typ der Hauptplatine, Bios-Version sowie Prozessor. „lspci.txt“ enthält Informationen zu den über PCI angebundenen Komponenten wie Soundchips („Audio device“), Grafikkarten („VGA compatible controller“) und Netzwerkchips („Ethernet controller“). In der Datei „lsusb.txt“ sehen Sie, welche Geräte mit den USB-Ports verbunden sind.

Unter Windows öffnen Sie den Gerätemanager (devmgmt.msc), rufen per rechten Mausklick die „Eigenschaften“ eines Gerätes auf und wechseln auf die Registerkarte „Details“. Unter „Eigenschaft“ stellen Sie „Hardware-IDs“ ein.

Eine Hardware-ID besteht aus der Vendor-ID (Chip-Hersteller) und einer Device-ID (Gerät). Beide nutzt der Linux-Kernel, um den passenden Treiber zu finden. Dazu kommt eine zweiteilige Subsystem-ID, die den Hersteller des Komplettgerätes enthält und die Sie nicht weiter beachten müssen.

Wer neuere Kernel über die grafische Oberfläche installieren möchte, lädt sich das Tool Ukuu herunter (https://github.com/teejee2008/ukuu). Es ermöglicht die einfache Installation und Deinstallation der Kernel von https://kernel.ubuntu.com in Ubuntu und Linux Mint.

Thorsten Eggeling

Seit 1977 sitzt Thorsten Eggeling, mit längeren oder kürzeren Unterbrechungen, vor Computern unterschiedlichster Bauart. Die Interna und Geheimnisse von Betriebssystemen sind seine Leidenschaft, gleich ob es um Windows, Linux oder Android geht.Weitere Themen sind Office-Software, Videobearbeitung, Software-Entwicklung, Server-Dienste und Content-Management-Systeme.