Wie Sie auf Ihrem Pi 3B+ zwei „Programme” auf der gleichen SD Karte parallel betreiben können

Der Raspberry Pi 3B+ ist ein vielseitiges kleines Gerät, das für eine Vielzahl von Projekten verwendet werden kann. Einer seiner größten Vorteile ist seine Flexibilität, die es Ihnen ermöglicht, verschiedene Betriebssysteme und Anwendungen darauf auszuführen. Aber was, wenn Sie zwei verschiedene „Programme” gleichzeitig auf Ihrem Raspberry Pi 3B+ betreiben möchten, und das mit nur einer einzigen SD-Karte? Klingt kompliziert? Ist es aber nicht, mit den richtigen Tools und etwas Know-how! In diesem umfassenden Leitfaden zeigen wir Ihnen, wie das geht, und zwar auf eine Art und Weise, die auch für Anfänger verständlich ist.

Was bedeutet „zwei Programme parallel betreiben”?

Bevor wir ins Detail gehen, klären wir zunächst, was wir unter „zwei Programme parallel betreiben” verstehen. In diesem Kontext bedeutet es nicht, dass Sie zwei grafische Anwendungen gleichzeitig auf dem Desktop ausführen. Vielmehr sprechen wir von zwei voneinander isolierten Umgebungen, die auf derselben Hardware laufen und sich die Ressourcen teilen. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass Sie ein Raspberry Pi als Webserver (Programm A) nutzen und gleichzeitig Skripte für die Hausautomation (Programm B) im Hintergrund laufen lassen.

Es gibt verschiedene Methoden, dies zu erreichen, aber wir konzentrieren uns auf zwei Hauptansätze: Containerisierung und Dual-Boot-Systeme mit Partitionierung.

Methode 1: Containerisierung mit Docker

Docker ist eine leistungsstarke Plattform für die Containerisierung von Anwendungen. Container sind isolierte Umgebungen, die alle Abhängigkeiten einer Anwendung enthalten. Dadurch können Sie Anwendungen unabhängig vom Host-Betriebssystem ausführen. Dies ist ideal, um zwei „Programme” parallel zu betreiben, da jedes Programm in seinem eigenen Container läuft und sich nicht gegenseitig beeinträchtigt.

Vorteile von Docker:

• Isolation: Jede Anwendung läuft in ihrem eigenen Container, was Konflikte vermeidet.
• Effizienz: Container sind leichtgewichtig und verbrauchen weniger Ressourcen als virtuelle Maschinen.
• Reproduzierbarkeit: Container sind portabel und können auf verschiedenen Systemen ausgeführt werden.
• Einfache Bereitstellung: Docker vereinfacht die Bereitstellung und Aktualisierung von Anwendungen.

Installation von Docker auf Ihrem Raspberry Pi 3B+

1. Aktualisieren Sie Ihr System: Öffnen Sie ein Terminal und führen Sie die folgenden Befehle aus:

   sudo apt update
   sudo apt upgrade

2. Installieren Sie Docker: Führen Sie den folgenden Befehl aus:

   curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh
   sudo sh get-docker.sh

3. Fügen Sie Ihren Benutzer zur Docker-Gruppe hinzu: Dies ermöglicht Ihnen, Docker-Befehle ohne sudo auszuführen:

   sudo usermod -aG docker $USER
   newgrp docker

4. Überprüfen Sie die Installation: Führen Sie den folgenden Befehl aus:

   docker run hello-world

   Dieser Befehl lädt ein Test-Image herunter und führt es aus. Wenn alles korrekt installiert ist, sehen Sie eine Willkommensmeldung.

Verwenden von Docker zum Ausführen von zwei „Programmen”

Nachdem Docker installiert ist, können Sie Container für Ihre beiden „Programme” erstellen. Nehmen wir an, Sie möchten einen Webserver (z.B. Nginx) und ein Python-Skript für die Hausautomation ausführen.

1. Erstellen Sie ein Dockerfile für Nginx: Ein Dockerfile ist eine Textdatei, die Anweisungen zum Erstellen eines Docker-Images enthält. Erstellen Sie eine Datei namens `Dockerfile_nginx` mit folgendem Inhalt:

   FROM nginx:latest
   COPY ./nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf
   EXPOSE 80

   Ersetzen Sie `./nginx.conf` durch den Pfad zu Ihrer Nginx-Konfigurationsdatei.

2. Erstellen Sie ein Dockerfile für Ihr Python-Skript: Erstellen Sie eine Datei namens `Dockerfile_python` mit folgendem Inhalt:

   FROM python:3.9-slim-buster
   WORKDIR /app
   COPY ./requirements.txt .
   RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
   COPY ./your_script.py .
   CMD ["python", "your_script.py"]

   Ersetzen Sie `./requirements.txt` durch den Pfad zu Ihrer Datei mit Python-Abhängigkeiten und `./your_script.py` durch den Pfad zu Ihrem Python-Skript.

3. Erstellen Sie die Docker-Images: Führen Sie die folgenden Befehle aus, um die Docker-Images zu erstellen:

   docker build -t nginx-webserver -f Dockerfile_nginx .
   docker build -t python-automation -f Dockerfile_python .

4. Führen Sie die Container aus: Führen Sie die folgenden Befehle aus, um die Container zu starten:

   docker run -d -p 80:80 nginx-webserver
   docker run -d python-automation

   Der Befehl `-d` startet die Container im Hintergrund. Der Befehl `-p 80:80` leitet den Port 80 des Hosts zum Port 80 des Nginx-Containers weiter.

Nun sollten Ihr Webserver und Ihr Python-Skript parallel auf Ihrem Raspberry Pi laufen. Sie können die Container mit dem Befehl `docker ps` überwachen.

Methode 2: Dual-Boot-System mit Partitionierung (NOOBS/PINN)

Eine andere Möglichkeit, zwei „Programme” parallel zu betreiben, ist die Einrichtung eines Dual-Boot-Systems. Dies bedeutet, dass Sie zwei verschiedene Betriebssysteme (oder besser gesagt, zwei verschiedene Partitionen mit unterschiedlichen Konfigurationen) auf Ihrer SD-Karte installieren und beim Start auswählen können, welches gestartet werden soll. Die einfachste Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die Verwendung von NOOBS (New Out Of Box Software) oder PINN (PINN is Not NOOBS).

Vorteile von Dual-Boot-Systemen:

• Vollständige Isolation: Jedes Betriebssystem hat seine eigenen Ressourcen und Konfigurationen.
• Flexibilität: Sie können verschiedene Betriebssysteme mit unterschiedlichen Funktionen nutzen.
• Sicherheit: Wenn ein Betriebssystem kompromittiert wird, ist das andere nicht betroffen.

Nachteile von Dual-Boot-Systemen:

• Ressourcenverbrauch: Jedes Betriebssystem benötigt seinen eigenen Speicherplatz auf der SD-Karte.
• Komplexität: Die Einrichtung eines Dual-Boot-Systems kann komplexer sein als die Verwendung von Docker.
• Neustart erforderlich: Sie müssen das System neu starten, um zwischen den Betriebssystemen zu wechseln.

Einrichtung eines Dual-Boot-Systems mit NOOBS/PINN

1. Laden Sie NOOBS oder PINN herunter: Besuchen Sie die offizielle Raspberry Pi-Website oder die PINN-Website und laden Sie die neueste Version von NOOBS oder PINN herunter.
2. Formatieren Sie Ihre SD-Karte: Formatieren Sie Ihre SD-Karte mit dem SD Card Formatter auf FAT32.
3. Kopieren Sie die NOOBS/PINN-Dateien auf die SD-Karte: Entpacken Sie die heruntergeladene NOOBS/PINN-Datei und kopieren Sie alle Dateien und Ordner auf die SD-Karte.
4. Starten Sie Ihren Raspberry Pi: Legen Sie die SD-Karte in Ihren Raspberry Pi ein und starten Sie ihn.
5. Wählen Sie die Betriebssysteme aus: NOOBS/PINN zeigt eine Liste der verfügbaren Betriebssysteme an. Wählen Sie die beiden Betriebssysteme aus, die Sie installieren möchten (z.B. Raspbian und ein leichtgewichtiges Linux für den Webserver) und klicken Sie auf „Installieren”.
6. Konfigurieren Sie die Betriebssysteme: Nach der Installation können Sie die Betriebssysteme nach Ihren Bedürfnissen konfigurieren.

Nach der Installation können Sie beim Start des Raspberry Pi auswählen, welches Betriebssystem Sie starten möchten. Dies ermöglicht es Ihnen, zwei vollständig getrennte Umgebungen auf derselben SD-Karte zu betreiben.

Welche Methode ist die richtige für Sie?

Die Wahl zwischen Containerisierung mit Docker und einem Dual-Boot-System mit NOOBS/PINN hängt von Ihren spezifischen Anforderungen ab. Wenn Sie eine flexible und ressourcenschonende Lösung suchen, ist Docker die bessere Wahl. Wenn Sie jedoch eine vollständige Isolation und die Möglichkeit benötigen, verschiedene Betriebssysteme zu verwenden, ist ein Dual-Boot-System möglicherweise besser geeignet.

Zusammenfassend lässt sich sagen:

• Docker: Ideal für das Ausführen von Anwendungen in isolierten Containern, die sich Ressourcen teilen. Weniger Speicherplatzbedarf.
• Dual-Boot: Ideal für das Ausführen von zwei vollständig getrennten Betriebssystemen, die jeweils ihren eigenen Speicherplatz benötigen.

Fazit

Das parallele Betreiben von zwei „Programmen” auf Ihrem Raspberry Pi 3B+ mit einer einzigen SD-Karte ist durchaus machbar. Mit den richtigen Tools und etwas Geduld können Sie die Flexibilität Ihres Raspberry Pi optimal nutzen. Ob Sie sich für Docker oder ein Dual-Boot-System entscheiden, hängt von Ihren individuellen Bedürfnissen und Vorlieben ab. Experimentieren Sie mit beiden Methoden, um herauszufinden, welche am besten zu Ihrem Projekt passt. Wir hoffen, dieser Leitfaden hat Ihnen geholfen, die Möglichkeiten Ihres Raspberry Pi besser zu verstehen!