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System im System


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Raspberry Pi Geek - epaper ⋅ Ausgabe 11/2022 vom 22.09.2022

Ubuntu-Tipps: Virtualisierung

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Bildquelle: Raspberry Pi Geek, Ausgabe 11/2022

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In virtuellen Maschinen laufen zusätzliche Betriebssysteme und deren Anwendungen parallel zum direkt auf dem Rechner installierten System. So lösen Sie Kompatibilitätsprobleme oder nutzen Software plattformübergreifend. Wir zeigen, wie Sie Ubuntu als Gastsystem in Gnome Boxes oder VMware Workstation Player einrichten.

Nach dem Distributions-Update startet eine liebgewonnene Anwendung nicht mehr, und bei der Fehlersuche finden Sie heraus, dass sie ältere Bibliotheken erfordert, die beim Update verschwanden? Das passiert häufig dann, wenn die betreffende Software nicht aus einem offiziellen Repository stammt, sondern Sie sie direkt beim Projekt heruntergeladen haben. Benötigen Sie die nicht mehr laufende Anwendung dringend und gibt es keine funktionierende neuere Version, bleibt als Ausweg nur ein Downgrade der Distribution, was oft auf eine Neuinstallation des ...

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... alten Systems hinausläuft.

Leichter gestaltet es sich in der Regel, einfach kurzerhand ein weiteres Linux- System einzurichten. Auf einem Zweitrechner betreiben Sie die alte Distribution weiter, sodass darauf auch die Problemsoftware funktioniert. Damit dieser Zweitrechner weder zusätzliche Kosten verursacht noch weiteren Platz unter oder auf Ihrem Schreibtisch wegnimmt, verwenden Sie in diesem Kontext einen virtuellen Computer 1. Der startet nicht nur sowohl ältere als auch neuere Versionen einer Distribution, auf ihm lassen sich auch ganz andere Betriebssysteme einrichten. Abhängig von Ihrer persönlichen Vorliebe läuft anschließend auf dem echten Rechner Linux und im virtuellen PC Windows oder umgekehrt, und zwar gleichzeitig. Dadurch ersparen Sie es sich, zwischen den Systemen hin und her booten zu müssen.

Virtuelle Maschinen

Virtualisierung ist eine leistungsfähige Alternative zur Emulation von Hardware. Eine Maschine komplett zu emulieren, ihr Verhalten in einem Programm nachzuahmen, ist aber sehr aufwendig und nur für einfache Rechner sinnvoll. Um ein aktuelles Linux-System auf einem emulierten PC laufen zu lassen, wären aber enorme Rechenkapazitäten nötig, weswegen Emulation hier ausscheidet.

Virtualisierung arbeitet anders. Der wichtigste Unterschied liegt darin, dass bei einem virtuellen Rechner der echte Prozessor die Maschinensprachbefehle verarbeitet, aus denen eine Anwendung besteht. Es gibt also keine Emulation des Prozessors. Dadurch lässt sich auf einer virtuellen Maschine (VM) ein modernes Linux-System installieren, das im Idealfall dieselbe Performance bietet wie das direkt auf dem Rechner laufende System.

Für den echten Rechner und die darauf laufenden virtuellen Kollegen haben sich im deutschsprachigen Raum allen anderen voran die Namen Host-System (von englisch „host“: Gastgeber, Wirt) und Gastsystem durchgesetzt, obwohl im deutschen Wikipedia-Artikel von Wirt- und Gastsystemen die Rede ist.

Auf dem Gastsystem, das Sie mit einem Virtualisierungsprogramm zunächst konfigurieren und dann wie einen echten Rechner booten, installieren Sie beliebige Betriebssysteme, die aber grundsätzlich ebenfalls auf dem Host-Rechner lauffähig sein müssen. Sitzt im Rechner eine 64-Bit- Intel-CPU (x86_64), dürfen Sie 32- und 64-Bit-Systeme nutzen 2. Verrichtet im Rechner eine alte 32-Bit-CPU (x86) ihren Dienst, laufen nur 32-Bit-Systeme. Das gilt entsprechend auch für andere Plattformen: So gibt es für die neuen Apple- Rechner mit M1-Prozessor (ARM64) Virtualisierungssoftware, mit der Sie etwa ARM64-Linux-Distributionen im Gastdavon aus, dass Sie Linux oder Windows auf einem herkömmlichen 64-Bit-PC verwenden und eine VM mit 64-Bit-Ubuntu einrichten möchten.

Bei vielen Virtualisierungsprogrammen läuft jede VM in einem eigenen Fenster, das einen vollständigen Desktop anzeigt. Sie sehen also eine grafische Oberfläche mit eigenem Startmenü und den weiteren Elementen, wie Sie es von der normalen Arbeit am PC kennen. Fenster von Hostund Gastprogrammen liegen getrennt auf dem Desktop. Es gibt auch Betriebsarten, die die Desktops von Host und Gast zu einer gemeinsamen Oberfläche kombinieren – das läuft jedoch nicht immer richtig rund.

Qual der Wahl

Die zwei bekanntesten Virtualisierungsprogramme für den Desktop heißen Virtualbox (gratis) und VMware Workstation Pro (188 Euro, auch als abgespeckter VMware Workstation Player gratis erhältlich). Beide gibt es sowohl für Windows als auch für Linux. Virtualbox läuft außerdem unter Mac OS, während VMware für Macs mit VMware Fusion ein spezielles Tool anbietet, das nicht mit den Workstation- Produkten kompatibel ist.

Verwenden Sie Linux als Host-System, dann benötigen Sie gar keine externe Software, denn Linux bringt mit KVM einen eingebauten Virtualisierer mit, den Sie wahlweise von Hand oder über ein Frontend nutzen. Einen besonderen Komfort bietet dabei die Bedienoberfläche Gnome Boxes .

Auch Windows bringt mit Hyper-V einen Virtualisierer mit, allerdings nur bei den Profi-Versionen Windows Professional, Enterprise und Education, nicht aber für die Home-Variante. Speziell für Linux- Programme existiert ab Windows 10 das Windows Subsystem for Linux, Version 2 (WSL2) . Es verwendet Hyper-V-Technik und läuft dabei auch unter Windows Home. Ein Ubuntu- oder OpenSuse-System lässt sich darauf in recht kurzer Zeit einrichten, bietet allerdings erst einmal lediglich Terminalanwendungen an.

Schritte zur VM

Für den erstmaligen Einsatz einer VM folgen Sie generell immer demselben Prozedere. Zunächst überprüfen Sie im BIOS die Hardwareeinstellungen zur Virtualisierung. Dann richten Sie das Virtualisierungsprogramm auf dem Host-System ein und konfigurieren es. Außerdem laden Sie die Installationsmedien für das Gastsystem herunter. Im Virtualisierungsprogramm legen Sie eine VM an und konfigurieren sie. Anschließend können Sie die neue VM booten und ein Betriebssystem installieren. Eventuell spielen Sie dann im Gastsystem noch spezielle Treiber ein, damit es mit der virtuellen Umgebung optimal zusammenarbeitet.

Die ersten beiden Schritte müssen Sie nur einmal erledigen, die übrigen Aufgaben fallen für jede weitere VM erneut an. Es gibt aber je nach Virtualisierungsprogramm auch Abkürzungen. So lassen sich VMs zum Beispiel klonen: Ein Klon besteht aus einer identischen Kopie einer bereits vorhandenen virtuellen Maschine, entsprechend müssen Sie nicht erneut die ganze Installationsroutine durchspielen. Darüber hinaus unterstützen einige Virtualisierer das Herunterladen und Verwenden vorkonfigurierter VMs, sogenannter Virtual Appliances. Gnome Boxes vereinfacht den Download eines passenden ISO-Images, indem es eine Liste mit Vorschlägen anzeigt.

Nach dem Einrichten einer VM stellt sich die Frage, wie gut sich das Gastsystem nutzen lässt. Funktioniert der Internet- Zugriff? Passt sich die Desktop-Größe an, wenn Sie das VM-Fenster kleiner oder größer ziehen? Gibt es eine gemeinsame Zwischenablage, und funktioniert Drag & Drop zwischen Host und Gast? Die Antworten auf diese Fragen hängen davon ab, welches Virtualisierungsprogramm Sie verwenden und welches Gastsystem Sie in einer VM einrichten.

Hardwarevoraussetzungen

Bei zahlreichen Rechnern ist in den BIOS- Einstellungen (oder im UEFI-Setup) der Hardware-Support für Virtualisierung deaktiviert. In diesem Fall starten VMs nicht, und die Virtualisierungsprogramme geben mehr oder weniger verständliche Fehlermeldungen aus.

Um sicherzustellen, dass später alles klappt, starten Sie den Rechner neu und öffnen die BIOS- respektive UEFI-Einstellungen. Je nach Mainboard müssen Sie dafür beim Start eine bestimmte Taste drücken, zum Beispiel [Esc], [Entf] oder [F2]; das finden Sie im Zweifelsfall auch über eine kurze Internet-Suche heraus.

Suchen Sie im Setup nach den Einstellmöglichkeiten zur Virtualisierung. Die verbergen sich je nach Hersteller an verschiedenen Stellen, zum Beispiel unter Fortgeschritten, Systemkonfiguration oder gelegentlich auch Sicherheit. Die Prozessor-Features, die Sie benötigen, heißen VT-x (Intel) oder SVM (AMD).

Gnome Boxes

Gnome Boxes lässt sich unter allen aktuellen Distributionen installieren. Für Ubuntu stehen ein Snap-Paket und ein klassisches, von Apt verwaltetes Paket zur Verfügung. Im Test gelang es über das zunächst gewählte Snap-Paket nicht, VMs zu starten. Das Apt-Paket dagegen funktionierte tadellos. Sie installieren es mit sudo apt install gnome‐boxes. Für Anwenderinnen anderer Distributionen verlinkt das Projekt auf seiner Webseite ein Flathub-Paket .

Gnome gibt sämtlichen Anwendungen mehr oder minder gut eingedeutschte Namen, und so nennt sich das Programm hierzulande„Boxen“, obwohl Sie für den Start den Befehl gnome‐boxes eingeben. Möchten Sie Boxen per Maus über das Startermenü öffnen, finden Sie es dort unter dem Namen Boxen.

Um eine neue VM zu erzeugen, klicken Sie links oben auf das Plus-Symbol oder drücken [Strg]+[N]. Es erscheint eine Liste empfohlener Downloads. Haben Sie das Gewünschte darin gefunden, laden Sie es durch einen Klick auf den Eintrag herunter. Eine längere Liste zeigt Boxes an, wenn Sie unten Ein Betriebssystem herunterladen beziehungsweise Download an operating systemauswählen und in der erscheinenden Liste unten auf die drei Punkte klicken 3. Bleiben Sie mit dem Mauszeiger kurz über einem Eintrag stehen, zeigt das Programm die Download- Adresse an; auch hier genügt ein Klick, um das Herunterladen zu starten.

Nach dem Herunterladen des Images öffnet sich zunächst ein minimalistischer Dialog zum Konfigurieren der VM. Boxes schlägt hier vor, 4 GByte RAM und eine 25-GByte-Platte für das neue System bereitzustellen 4. Es empfiehlt sich jedoch diese Werte ein wenig anzupassen, weil moderne Linux-Systeme mit ein bisschen mehr Hauptspeicher flüssiger laufen. Wollen sie das nicht, klicken Sie direkt auf Anlegen. Boxes aktiviert dann die VM, und Sie können die Installationsroutine der Distribution wie auf einem echten PC ausführen. Die Images, die Boxes für Sie herunterlädt, legt es anschließend im Ordner ~/Downloads/ ab.

Sollte bereits ein Installer-Image existieren, können Sie selbstverständlich auf einen erneuten Download verzichten. Dann klicken Sie auf Eine virtuelle Maschine aus einer Datei erstellen und wählen als nächstes die betreffende Image-Datei aus; die anschließenden Schritte unterscheiden sich nicht.

Integration bei Boxes

Eine VM ans Laufen zu bringen, ist stets nur der ersten Schritt. Gastsysteme erhalten von Boxes automatisch eine IP-Adresse und kommen damit ins Netz, von außen lassen sie sich nicht erreichen. Das im Hintergrund werkelnde KVM/​Qemu-System beherrscht zwar verschiedene Netzwerkanbindungen, aber Boxes lässt hier keine Anpassungen zu, und der gewählte Standardnetzwerktyp Qemu User Networking erlaubt keinen externen Zugriff.

Gut gelöst hingegen ist das Nutzen einer gemeinsamen Zwischenablage: Sie funktionierte auf den getesteten Gastsystemen problemlos. Von Linux zu Linux richtig flott: Sie markieren den Text im Gastsystem und klicken mit der mittleren Maustaste in ein Fenster auf dem Host – fertig. Arbeiten Sie lieber mit Tastenkombinationen oder ist eines der Systeme Windows, verwenden Sie [Strg]+[C] und [Strg]+[V] oder im Terminalprogramm dieselben Tastenkürzel mit zusätzlich gedrückter Umschalttaste.

Dateitransfer funktioniert zunächst nur vom Host zum Gast. Sie ziehen dazu per Drag & Drop eine Datei auf das VM-Fenster, womit sie automatisch im Ordner ~/Downloads/ in der VM landet 5. Der Datenaustausch in beide Richtungen funktioniert nur, wenn Sie im Ubuntu- Gast zusätzlich das Paket spice-webdavd installieren und mit dem Kommando sudo service spice‐webdavd restart den Spice-Service starten.

Danach erzeugen Sie über die Einstellungen des VM-Fensters unter Geräte und Freigaben | Freigegebene Ordner per Klick auf das Plus-Symbol eine neue Freigabe. Wählen Sie dazu unter Lokaler Ordner das zu erreichende Verzeichnis aus, und benennen Sie es. Im Gastsystem öffnen Sie den Dateimanager, navigieren zu Andere Orte, Netzwerke, Spice client folder und finden dort pro angelegter Freigabe einen Unterordner. Dorthin können Sie in der VM Dateien kopieren, was den Transfer in die Gegenrichtung ermöglicht.

Express-Box

Für einige Distributionen bietet Gnome Boxes eine Expressinstallation an, die es erlaubt, einen Benutzernamen und ein Passwort zu vergeben. Die Installation läuft dann vollautomatisch ab. Das ist sinnvoll, weil viele Fragen, die ein Installer stellt, beim Einrichten der VM überflüssig sind. So nutzen Sie in der Regel die komplette virtuelle Festplatte für das neue System und müssen sie nicht vorab manuell partitionieren.

Die Automatisierung hat jedoch auch Nachteile, weil Boxes hier nicht auf alle Details achtet. So stellte der Installer im Test manchmal eine englische Tastatur ein, was eine nachträgliche Korrektur erforderte. In einem OpenSuse-15.2-Gast funktionierte außerdem das Netzwerk nicht, was sich nur manuell durch das Kommando service Network‐ Manager start und das händische Eintragen eines Nameservers beheben ließ.

Mit OpenSuse 15.3 und 15.4 funktionierte im Test die Expresseinrichtung nicht, sie klappte hingegen mit Ubuntu 22.04, Ubuntu 18.04 und OpenSuse 15.2. Wenn Boxes eine Expressinstallation vorschlägt, probieren Sie es: Im Fall eines Fehlers brechen Sie ab, löschen die VM und starten einen neuen Anlauf ohne Expresseinrichtung.

VMware oder Virtualbox?

Genau wie das unter freien Lizenzen verfügbare Paket aus Gnome Boxes, KVM und Qemu ist auch Virtualbox freie Software. Es gibt allerdings eine unfreie Zusatzkomponente, das Oracle VM Virtualbox Extension Pack, die Sie zwar nicht zwingend benötigen, ohne die aber kein Durchreichen schneller USB-Geräte an das Gastsystem funktioniert.

Von dem kostenpflichtigen Programm VMware Workstation gibt es den Gratisableger VMware Workstation Player, der für die meisten Zwecke ausreicht. Er ist zwar proprietär, lässt sich aber für private Zwecke ohne Lizenzschlüssel nutzen.

Virtualbox bietet mehr Einstellmöglichkeiten als der VMware Player, gibt sich jedoch sehr störanfällig. Beim Einrichten kann einiges schiefgehen, und dann läuft die VM gar nicht oder nur extrem langsam und Größenänderungen des Gast- Desktops oder Copy & Paste zwischen Gast und Host funktionieren nicht. Unter Windows verträgt sich Virtualbox nicht mit jedem anderen Virtualisierer. In Webforen sind allerlei Problembeschreibungen und Lösungsansätze zu finden, aber der Weg zum perfekt laufenden System kann sich bei Virtualbox steinig gestalten. Wir beschreiben darum den Einsatz von VMware Player.

VMware Player

Sie finden den VMware Player auf der Download-Seite . Klicken Sie dort zunächst unten rechts auf Go to downloads und wählen dann den für das von Ihnen verwendete Betriebssystem passenden Installer. In einer Tabelle finden Sie je eine 64-Bit-Version für Windows und Linux. Unter Windows starten Sie dann VM ware‐player‐full‐Version.exe und folgen den Anweisungen des Installers. Unter Linux öffnen Sie ein Terminalfenster, wechseln in den Ordner Downloads/ und führen die heruntergeladene Datei mit Root-Rechten aus:

Der Player lässt sich anschließend direkt ohne Reboot oder Neuanmeldung einsetzen. Unter Linux finden Sie ihn als VMware Player in der Anwendungsliste, während unter Windows ein Icon VMware Workstation 16 Player auf dem Desktop landet und sich das Startmenü unterhalb von Alle Apps | VMware um einen gleichnamigen Eintrag erweitert.

Beim ersten Start geben Sie an, dass Sie den Virtualisierer für nicht kommerzielle Zwecke nutzen möchten, und legen Ihre erste VM an. VMware Player richtet auf Wunsch neue VMs automatisch ein, wenn es das Betriebssystem erkennt: Klicken Sie auf Create a New Virtual Machine, und wählen Sie dann bei Installer disc image file (iso) die heruntergeladene Abbilddatei aus. Danach tragen Sie im Dialog Easy Install Information Ihren Namen, einen Benutzernamen und zweimal ein Passwort für den Standard-Account der neuen VM ein. Im nächsten Dialog geben Sie der VM einen Namen. Vorschläge wie Ubuntu 64-bit passen Sie an, falls Sie planen, verschiedene Ubuntu-Versionen in separaten VMs einzusetzen. Die Angaben zur Plattengröße übernehmen Sie und klicken schließlich in der Zusammenfassung auf Finish 6.

Der Installationsprozess startet und richtet das System automatisch und ohne Rückfragen ein, sofern alles klappt. Im Test gelang das mit Ubuntu 21.10, aber nicht mit Version 22.04. Scheitert das automatisierte Setup, müssen Sie die Installation manuell fortsetzen. Hierbei müssen Sie die Zugangsdaten für das neue System erneut eingeben. Am Ende landen Sie auf einem englischsprachigen Desktop mit US-Tastenbelegung, weswegen noch Änderungen anfallen.

Integration bei VMware

Aktuelle Distributionen laufen in einer VMware-VM problemlos. Auch hier passt sich die Desktop-Größe der des Player- Fensters an. Copy & Paste von Text funktioniert sofort in beide Richtungen. Sogar Bildinhalte lassen sich so transportieren.

Drag & Drop erlaubt VMware Player für Linux-Gäste nur, wenn Sie diese mit dem klassischen X Window System () betreiben, das neuere Wayland wird derzeit noch nicht unterstützt. Benötigen sie das Feature trotzdem, melden Sie sich vom Ubuntu-Desktop ab und wählen beim erneuten Anmelden über das Zahnradsymbol rechts unten den Sitzungstyp Ubuntu on Xorg aus. Im Test konnten wir danach Dateien zwischen den Dateimanagern von Host und Gast hin und her kopieren. Arbeiten Sie auf Gast und Host mit Linux, müssen beide Systeme X.org nutzen. Sie legen jeweils im Anmeldedialog fest, ob Sie eine Wayland- oder eine X.org-Sitzung starten möchten. Ordnerfreigaben für das gemeinsame Verwenden von Dateien erweisen sich oft als praktischer als Drag & Drop. Sie richten die Freigaben in der VM unter Options | Shared Folders ein. Das Feature aktivieren Sie unter Folder Sharing mit der Option Always Enabled und fügen dann mit Addeine neue Freigabe hinzu 7.

Bei Host Path navigieren Sie zum Ordner, den Sie mit dem Gast teilen wollen, und vergeben unter Name einen Freigabenamen. Nach einem Klick auf OK sehen Sie die neue Freigabe in der Liste. Übernehmen Sie die Änderungen mit Save.Alle Freigaben finden Sie im Gastsystem unterhalb von /mnt/hgfs/ 8.

Fazit

Indem Sie mit virtuellen Maschinen arbeiten, sparen Sie sich den Einsatz mehrerer Rechner oder häufige Neustarts eines Dual-Boot-Systems. Software, die auf Ihrem Hauptsystem nicht gut läuft, lassen Sie bequem auf einem anderen Betriebssystem laufen oder installieren die Programme in einer fremden Distribution. Auch wenn Sie zweifeln, ob Sie ein Distributions-Upgrade wagen sollen, können Sie vorher in einer VM testen, ob Ihnen die Änderungen an der Oberfläche zusagen.

Von den diversen verfügbaren Virtualisierungsprogrammen sind Virtualbox und VMware Workstation die bekanntesten. Virtualbox lässt sich, wenn man es installiert bekommt, umfassend konfigurieren und stellt damit auch Profis zufrieden. Oft scheitert aber das Setup, und dann gilt es, einen ganzen Katalog möglicher Fehlerursachen abzuarbeiten. Solche Probleme zeigen sich bei VMware Workstation in der Regel nicht, aber dieses Programm kostet Geld. Gratis gibt es den abgespeckten VMware Workstation Player, der sich genauso leicht installieren lässt und ebenso leistungsfähig ist, aber weniger Konfigurationsmöglichkeiten bietet.

Für das schnelle Ausprobieren einer Linux-Distribution eignet sich oft Gnome Boxes am besten, das Ihnen in vielen Fällen sogar die Online-Suche nach dem ISO-Image abnimmt, weil es die Links zu vielen beliebten Distributionen schon mitbringt. Dafür lässt sich hier außer RAM und Festplattengröße fast nichts konfigurieren, obwohl die unter der Oberfläche arbeitenden Komponenten KVM und Qemu ebenso viele Einstellmöglichkeiten vorsehen wie die Tools andere Anbieter.

Neben diversen Linux-Spielarten und Windows-Versionen warten weitere Betriebssysteme darauf, dass Sie einmal einen Blick über den Tellerrand werfen, etwa die BSD-Derivate FreeBSD, NetBSD und OpenBSD. Übrigens macht sich der Punkt„Grundkenntnisse in Virtualisierung“ gut im Lebenslauf, denn in der professionellen IT geht heute kaum noch etwas ohne virtuelle Maschinen. █

(tle)

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Der Autor

Hans-Georg Eßer nutzt Linux schon seit fast 30 Jahren und schrieb 1997 seine ersten Artikel über das freie Betriebssystem. Er war Chefredakteur der Zeitschrift EasyLinux und arbeitet seit 2016 als Professor für Betriebssysteme an der FH Südwestfalen.