Windows-Verwaltung

Gute Gründe für Windows XP Embedded

Don Jones

Kurz zusammengefasst:

• Einblick in Windows XP Embedded
• Besondere Hardwareoptionen
• Anpassen von Windows XP Embedded

Windows XP Embedded ist die in Komponenten gegliederte Version von Windows, die Sie in der Regel mit Elektronik- und Unterhaltungselektronikgeräten in Verbindung bringen, beispielsweise Digitalempfänger oder Haushaltsgeräte. Aber Windows XP Embedded kann sich auch in der IT-Landschaft Ihres Unternehmens einen festen Platz erobern. Auch wenn dies nicht immer die beste

Lösung für alle Benutzer ist, gibt es einige Szenarien, in denen dieses System einen niedrigeren Verwaltungsaufwand, ggf. kostengünstigere und kleinere Hardwaregeräte und auch größere Sicherheit ermöglicht.

Was ist Windows XP Embedded?

Neben Windows Embedded CE und Windows Embedded for Point of Service ist Windows® XP Embedded eine von drei ressourcenschonenden Windows-Versionen. Von diesen eingebetteten Windows-Betriebssystemen bietet nur Windows XP Embedded den vollen Funktionsumfang eines Clientcomputers mit Windows XP Professional (oder zumindest die Voraussetzungen für dafür). Dieses Betriebssystem beruht auf Windows XP Professional Service Pack 2 (SP2), unterscheidet sich jedoch vom „normalen“ Windows XP durch die äußerst weit gehende Modularisierung. Windows XP Embedded bietet kein Standard-Installationsimage. Stattdessen erstellen Sie mit dem Toolkit Windows Embedded Studio eine benutzerdefinierte Windows XP Embedded-Arbeitsumgebung für das aufzubauende Gerät, und diese Umgebung bietet nur genau den Funktionsumfang, den das Gerät wirklich braucht. Wenn Sie auf DirectX® oder Windows Explorer verzichten können, dann installieren Sie diese Komponenten einfach nicht. Dieser Modularisierung bedeutet, dass jedes aufgebaute und bereitgestellte Windows XP Embedded-Image aus weniger „Bauteilen“ besteht, was einen niedrigeren Verwaltungsaufwand, erhöhte Sicherheit und kostengünstigere Hardware zur Folge hat. In Abbildung 1 wird ein Teil der verfügbaren Optionen in Target Designer dargestellt, einem Bestandteil von Windows Embedded Studio.

Abbildung 1** Auswählen von Komponenten in Target Designer **(Klicken Sie zum Vergrößern auf das Bild)

Ein Platz im Unternehmen

Mehr und mehr Benutzerszenarien sind ideal für Windows XP Embedded-Geräte geeignet. Denken Sie beispielsweise an ein Unternehmen, das ein großes Kundendienst-Call Center unterhält. In vielen Fällen kommen die Mitarbeiter im Call Center mit einer oder zwei intern entwickelten Anwendungen und vielleicht einem Webbrowser aus. Die Mitarbeiter nutzen in der Regel nur einen Bruchteil der Funktionen ihres Computers. Mit Windows XP Embedded können Sie daher genau die Funktionen herauspicken, die Sie auch wirklich brauchen. Ein kleinerer Funktionsumfang bedeutet, dass weniger Angriffsfläche für Fehler oder mögliche Sicherheitsangriffe besteht.

Und eben weil diese Windows XP Embedded-Geräte weniger Funktionen besitzen, können sie auf kostengünstiger Hardware ausgeführt werden. Viele Hersteller produzieren Hauptplatinen mit Intel-kompatiblen Niederspannungsprozessoren. Diese Hauptplatinen sind äußerst klein, verbrauchen sehr wenig Strom und müssen oft nicht einmal mit einem Lüfter ausgestattet werden, weil sie nicht heiß laufen. Für kleine, eingebettete Geräte, die nur wenige Anwendungen bewältigen müssen, sind diese Platinen optimal.

Die Leistungsstärke von Windows XP Embedded

Windows XP Embedded bietet einige sehr nützliche Optionen, die in der Vollversion von Windows XP nicht zur Verfügung stehen. Mit EWF (Enhanced Write Filter) und HORM (Hibernate Once, Resume Many) lassen sich Windows-Verwaltungsaufgaben deutlich vereinfachen. EWF ist eine optionale Komponente für Windows XP Embedded-Umgebungen, mit der Sie den Schreibschutz für ein bestimmtes Datenträgervolume aktivieren. Alle Schreibaktivitäten auf den Datenträger werden an eine Überlagerung umgeleitet, die sich auf einem anderen Datenträger oder sogar im Arbeitsspeicher befinden kann. Für das Betriebssystem selbst wirkt die EWF-Überlagerung und das übergeordnete Volume wie eine geschlossene Einheit, also wie ein normales Datenträgervolume. Hinter den Kulissen bleibt das übergeordnete Volume jedoch unverändert: die Änderungen werden ausschließlich an der EWF-Überlagerung vorgenommen. Dies kann in verschiedenen Situationen von Nutzen sein. Stellen Sie beispielsweise ein Windows XP Embedded-Image auf einer CF-Karte (Compact Flash) bereit. Windows XP Embedded-Images belegen im günstigsten Fall gerade einmal 5 MB, der Normalwert liegt bei 200 MB. Eine CF-Karte bietet daher mehr als genug Platz. Legen Sie diese CF-Karte in einen Adapter ein, und verbinden Sie diesen mit dem IDE-Anschluss der Hauptplatine. Damit wird die CF-Karte wie ein normaler, fest eingebauter Datenträger behandelt. Moderne CF-Karten sind nur begrenzt beschreibbar (etwa 100.000 Schreibvorgänge), sodass die CF-Karte mit EWF schreibgeschützt wird. Bringen Sie die EWF-Überlagerung im Arbeitsspeicher unter: Wenn der Benutzer einen Fehler macht, schalten Sie einfach den Computer aus. Die EWF-Überlagerung und sämtliche Änderungen am Computer gehen hierbei sofort verloren. Beim Neustart gelangen Sie wieder zurück zum Ausgangspunkt, der auf der CF-Karte gespeichert ist. Diese Konstellation lässt sich auch für Images auf CD oder DVD einsetzen. Diese Medientypen sind schon an sich schreibgeschützt, sodass EWF sämtliche Aktivitäten in eine Überlagerung schreibt. Selbst wenn die Überlagerung auf einer kleinen internen Festplatte gespeichert ist, besteht keine Gefahr, dass das ursprüngliche Startvolume (auf CD oder DVD) geändert würde. Wenn Sie den Computer auf die ursprüngliche Konfiguration zurücksetzen müssen, löschen Sie einfach die EWF-Überlagerung.

Mit HORM können Sie einen Computer an einem bestimmten Punkt in den Ruhezustand versetzen und dann beliebig oft von diesem Punkt aus wiederherstellen. Der Computer schaltet sich fast sofort ein. Konfigurieren Sie einfach den Computer, starten Sie alle erforderlichen Anwendungen, und versetzen Sie den Computer dann in den Ruhezustand. Von nun an müssen Sie bei jedem Einschalten des Computers nur wenige Sekunden warten, und schon sind alle Anwendungen wieder an Ort und Stelle.

Aufbauen eines Windows XP Embedded-Image

Microsoft unterhält ein Embedded-Partnerprogramm mit Unternehmen, die sich auf das Arbeiten mit Windows XP Embedded spezialisiert haben. Eine Liste dieser Unternehmen finden Sie auf der Windows XP Embedded-Startseite unter microsoft.com/embedded. Viele Unternehmen übergeben vorgefertigte Images an ihren normalen Computerhersteller, die beispielsweise unternehmensinterne Anwendungen und spezielle Konfigurationen enthalten. Unter Umständen sollten Sie daher den Aufbau eigener Windows XP Embedded-Images in Erwägung ziehen und diese Images dann an einen Embedded-Partner weitergeben, der Ihnen fertige kleine Systeme liefert. Mit Windows Embedded Studio unter Windows XP Professional können Sie Windows XP Embedded-Images aufbauen und verwalten.

Um das Toolkit nutzen zu können, installieren Sie zunächst die Vollversion von Windows XP Professional auf der Hardware, die für das Windows XP Embedded-System verwendet werden soll. Auf diese Weise durchlaufen Sie die gesamte Setuproutine von Windows XP, sodass Sie alle erforderlichen Hardwarekomponenten ordnungsgemäß in Betrieb nehmen können. Installieren Sie anschließend Windows Embedded Studio. In der Regel wird hiermit eine Datenbank installiert, mit der Sie die eingebetteten Images verwalten. Die Datenbank lässt sich jedoch auch an einer anderen Position installieren und bildet so ein zentrales Repository. Als Nächstes führen Sie das Befehlszeilenprogramm „Tap.exe“ aus. Hiermit wird eine spezielle neue Komponente erstellt, die von Windows XP Embedded verwendet werden kann. Eine Komponente umfasst normalerweise Funktionen wie einen Medienplayer, ein Dateisystem oder andere benutzerdefinierte Anwendungen. In diesem Fall erstellen Sie eine Komponente mit den notwendigen Hardwaregerätetreibern für Ihr individuelles System. Dieser Schritt muss auf der Zielhardware ausgeführt werden, damit das Tool die passenden Hardwaretreiber erkennt und berücksichtigt.

Im nächsten Schritt starten Sie Windows XP Embedded Component Designer und importieren das Komponentenpaket aus dem Dienstprogramm „Tap.exe“. Component Designer liest die Geräteinformationen aus und bildet eine vollständige Windows XP Embedded -Komponente, die die Grundlage für ein neues Windows XP Embedded-Image darstellt (siehe Abbildung 2). Damit lassen sich die für eine bestimmte Plattform erforderlichen Gerätetreiber deutlich leichter ermitteln. Importieren Sie dann die fertige neue Komponente mit Component Database Manager in die Windows XP Embedded-Komponentendatenbank. In diesem Repository sind alle bekannten Windows XP Embedded-Komponenten gespeichert. Die in der Datenbank gespeicherte Komponente steht dann für die Verwendung in Windows XP Embedded-Images zur Verfügung.

Abbildung 2** Component Designer **(Klicken Sie zum Vergrößern auf das Bild)

Nun können Sie eine neue Zielkonfiguration mit Windows XP Embedded Target Designer erstellen. In diesem Tool läuft der Großteil Ihrer eigentlichen Arbeit ab. Wie aus Abbildung 1 hervorgeht, stellen Sie alle notwendigen Komponenten zusammen, um so den gewünschten Funktionsumfang für das Gerät zu erstellen. Hierbei sind auch einige Windows-Kernkomponenten erforderlich, beispielsweise Windows Explorer (wenn das Gerät eine grafische Shell erfordert), das NTFS-Dateisystem (oder FAT32), NT Loader, Support für eine Sprache und der Kern für die Benutzeroberfläche. Mehr als zehntausend Komponenten sind standardmäßig verfügbar.

Die Einstellungen aller Komponenten lassen sich vorkonfigurieren. Die Komponente für den Kern der Benutzeroberfläche kann beispielsweise so angepasst werden, dass bestimmte Elemente im Windows-Startmenü, auf dem Desktop und an anderen Positionen angezeigt werden. Durch das Anpassen der Einstellungen für die einzelnen Komponenten stellen Sie sicher, dass alle Geräte entsprechend Ihren Anforderungen vorkonfiguriert werden (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3** Anpassen der Einstellungen **(Klicken Sie zum Vergrößern auf das Bild)

Der schwierigste Teil beim Erstellen eines Windows XP Embedded-Image sind die Abhängigkeiten. Es ist beispielsweise nicht möglich, eine DirectX-Komponente in das Image aufzunehmen, ohne auch mehrere Komponenten hinzuzufügen, über die Windows grundlegende Grafikfunktionen erhält. Die Verfolgung aller Abhängigkeiten kann recht schwierig werden, insbesondere bei größeren, komplexeren Bildern, die buchstäblich Tausenden von Abhängigkeiten unterliegen. Dies ist die Aufgabe von Component Database. Drücken Sie einfach die Taste F5 in Target Designer. Die Anwendung durchsucht alle hinzugefügten Anwendungen und bildet automatisch alle Abhängigkeiten, die für die aufgelisteten Komponenten erforderlich sind. Abbildung 4 zeigt diesen Suchvorgang in Aktion. Dies ist ein äußerst wichtiger Schritt, und genau deshalb kann Windows XP Embedded so stark modularisiert arbeiten. Ohne diese Funktionen in Target Designer wäre die Erstellung von Images mit allen richtigen Abhängigkeiten äußerst kompliziert.

Abbildung 4** Abhängigkeitsprüfung **(Klicken Sie zum Vergrößern auf das Bild)

Wenn alle Komponenten mit den zugehörigen Abhängigkeiten hinzugefügt wurden, können Sie das Windows XP Embedded-Image erstellen. Die Images umfassen einfach die Dateien, die auf das Startvolume des Windows XP Embedded-Geräts kopiert werden müssen. Für die Bereitstellung sind keine besonderen Tools erforderlich. Das Windows XP Embedded-Toolset enthält aber einen Remotestartserver, der ähnliche Funktionen aufweist wie die Remoteinstallationsdienste. Hiermit wird die Bereitstellung von Windows XP Embedded-Images direkt auf der Hardware ermöglicht. Im Anschluss an diese Schritte wird ersichtlich, welche Größe das Image tatsächlich erreicht hat. Ein äußerst einfaches Image mit der Explorer-Shell und einigen wenigen Anwendungen, z. B. Editor und Paint, belegt weniger als 90 Megabyte. Natürlich werden nur wenige Benutzer an einem Gerät interessiert sein, auf dem gerade einmal Editor und Paint ausgeführt werden, aber dieses Beispiel verdeutlicht, wie klein ein aufgabenspezifisches Image sein kann.

Windows XP Embedded im Vergleich zu Windows XP

Windows XP Embedded ist auf keinen Fall eine gekürzte Betriebssystemversion. Microsoft stellt vordefinierte Komponenten bereit, mit denen ein Computer, auf dem Windows XP Embedded ausgeführt wird, nahezu denselben Funktionsumfang erhält wie die Vollversion von Windows XP. Hierzu gehören beispielsweise Optionen zum Installieren von DirectX 9.0c, Microsoft® .NET Framework, Windows Media® Player 10 und vieles mehr. Auch eine umfangreiche Entwicklerdokumentation steht bereit, in der die Erstellung benutzerdefinierter Komponenten beschrieben wird (z. B. eine benutzerdefinierte Shell als Ersatz für Explorer), mit der Sie eine individuelle Umgebung für Ihr spezielles eingebettetes Gerät aufbauen.

Windows XP Embedded bietet jedoch nicht jede einzelne Funktion aus der Vollversion von Windows XP Professional. Windows XP Embedded enthält beispielsweise weder WFP (Windows File Protection) noch benutzerfreundliche Funktionen wie die Windows XP-Tour, die Begrüßungsbildschirme, die Assistenten als Konfigurationshilfe für den Benutzer oder das Windows-Setup. Bei Windows XP Embedded kommt die Windows-Produktaktivierung nicht zum Einsatz. Windows XP Embedded-Images werden mithilfe eines Laufzeit-Produktschlüssels aus den Windows Embedded Studio-Tools heraus aktiviert. Darüber hinaus wurde bei Windows XP Embedded ganz auf Windows Update verzichtet, auch wenn diese Lösung einen Microsoft Software Update Services-Server in Ihrer Umgebung nutzen kann. Und schließlich fehlt auch MSN® Explorer in Windows XP Embedded. Dieses Dienstprogramm ist in Windows XP Professional enthalten.

Windows XP Embedded wird in zukünftigen Versionen weiter entwickelt: Das jetzt erhältliche Feature Pack 2007 umfasst verschiedene neue Funktionen, beispielsweise USB-basiertes Starten, eine Verbesserung von EWF, mit der neue Dateien an das übergeordnete Volume übermittelt werden können, ohne gleich die gesamte Überlagerung weiterleiten zu müssen, Unterstützung für die NTFS-Komprimierung und vieles mehr. Diese Verbesserungen erhöhen die Flexibilität und ergänzen die verfügbaren Optionen im Betriebssystem Windows XP Embedded, wodurch sich das System noch stärker dem Funktionsumfang von Windows XP Professional annähert.

In Zukunft Embedded

Eingebettete Systeme erfordern einen etwas höheren Arbeitsaufwand bei der Erstellung als herkömmliche Windows XP-Systeme, bieten jedoch in bestimmten Situationen beträchtliche Vorteile. Trotz des verminderten Funktionsumfangs sind Systeme mit Windows XP Embedded durchaus in der Lage, kleinere Niederspannungs-Hardwaregeräte zu unterstützen, deren Wartung und Reparatur leichter ist und die zudem deutlich weniger kosten. Der reduzierte Energieverbrauch trägt außerdem zu niedrigeren Stromkosten und verminderter Wärmeerzeugung bei, sodass Sie beim Entwerfen kompakter Arbeitsbereiche noch mehr Flexibilität erhalten. Neben den vorgesehenen Einsatzgebieten für Windows XP Embedded (Unterhaltungselektronik, Gesundheitswesen, Kiosks und andere Szenarien, bei denen Windows XP Embedded hinter den Kulissen arbeitet) findet dieses eingebettete Betriebssystem vielleicht auch in Ihrem Unternehmen einen Platz.

Don Jones ist Direktor für Projekte und Dienste bei SAPIEN Technologies und Mitautor von Windows PowerShell: TFM (SAPIEN Presse). Sie erreichen Don Jones über seine Website unter www.ScriptingAnswers.com.

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