Spielen unter Linux: Eine aktuelle Bestandsaufnahme

Wer mittlerweile nach Linux-kompatiblen Spielen auf Valves Plattform Steam sucht, dem werden allein in der Kategorie "Was gerade gespielt wird" knapp 2.700 Titel präsentiert - darunter befinden sich auf den Topplätzen auch neuere Spiele wie etwa 7 Days to Die, Rocket League oder das Strategiespiel Civilization 6. Aus der Sicht eines Windows-PC- und Konsolenspielers erscheint diese Auswahl gemessen am vorhandenen Markt- und Gaming-Anteil doch verhältnismäßig groß, betrachtet man beispielsweise die Situation für ein weiteres Betriebssystem: Apples MacOS. Denn laut dem Statistikunternehmen Net Applications hat Linux im Oktober 2017 einen weltweiten Nutzeranteil von 2,98 Prozent, Windows kommt auf 90,77 Prozent und MacOS auf 6,25 Prozentpunkte. Die aktuelle (freiwillige) Umfrage auf der Vertriebsplattform Steam beziffert den Anteil unter den verwendeten Betriebssystemen auf 98,04 Prozent für Windows, 1,56 Prozent für MacOS und 0,32 Prozent für Linux. Das ist deutlich weniger, als man annehmen könnte, und anstatt dass Apples Betriebssystem mehr als fünfmal so viele kompatible Spiele aufweist, findet man dort unter der "Was wird gespielt"-Kategorie nur knapp 1.300 Spiele mehr.

Gaming mit Linux? Wein trinken, Wine spielen

Neben den bereits erwähnten unterstützten Titeln auf Steam gibt es noch weitere Möglichkeiten, unter Linux in den Genuss von Videospielen zu kommen. Eine davon ist "Wine", das eine Windows-kompatible Laufzeitumgebung darstellt, die in Linux eine Kompatibilitätsschicht zwischen Betriebssystem und Windows-relevantem Code erzeugt. Die Abkürzung Wine lässt die Annahme zu, dass es sich hier um einen Windows-Emulator handelt, was aber in keinster Weise der Fall ist. Wie bereits erwähnt, bildet Wine eine Kompatibilitätsschicht zwischen Windows-Programm und Unix-Betriebssystem, ohne dabei während des Betriebs eine Zeile Windows-relevanten Code zu emulieren oder zu virtualisieren. Die Abkürzung Wine wird deshalb heute als Phrase für "Wine is not an Emulator" verwendet, um diesen Umstand noch einmal in das Bewusstsein der Nutzer zu rücken.

Wie kann man sich solch eine kompatible Laufzeitumgebung vorstellen? Weil Programme für unterschiedliche Betriebssysteme entwickelt werden, kann nicht jedes OS die Instruktionen einer Applikation verstehen - entweder sind die Befehle unbekannt oder sie werden nicht korrekt interpretiert. Instruktionen von Windows-Programmen können beispielsweise in Linux nicht entsprechend gedeutet werden, sofern sie nicht vorher übersetzt wurden. Dies übernimmt im Normalfall eine API, eine Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung, die die Befehle und Instruktionen der Applikation in Linux-verständliche Befehle übersetzen kann. Dadurch muss der Quelltext des Programms nicht erst an beide Betriebssysteme angeglichen werden - es herrscht also Quelltextkompatibilität. Wine agiert deshalb auch nicht als Emulator, der das Windows-System Software-seitig simuliert. Vielmehr reicht diese faktische Win32-API die Instruktionen des Windows-Programms an die entsprechenden Punkte in Linux weiter, sodass der Kernel entsprechend dem Gusto der Programmierer die Hardware ansprechen kann.

Wine kann deswegen durchaus als "Reverse-Engineered" Windows-API verstanden werden, die Befehle ähnlich anderer Schnittstellen an Betriebssysteme durchgibt. Dadurch lassen sich Programme mit einer ähnlichen Geschwindigkeit wie der betreiben, die ursprünglich für das native Betriebssystem vorgesehen war. In einer virtuellen Maschine, die im Host-System untergebracht ist, wäre so etwas durchaus anders, da dort zuerst die Windows-Logik simuliert werden muss, um dann Linux-konforme Befehle zu ermitteln. Anders als bei vielen Steam-Titeln, die unter Linux laufen, kann in Wine die proprietäre DirectX-Umgebung verwendet werden. Damit wird neben dem Linux-Support durch Steam noch eine Vielzahl an Spielen bereitgestellt, die so nicht zu haben wären, wie etwa Battlefield 1 oder andere Titel von Origin. Bisher müssen Entwickler nämlich auf OpenGL und die neue Vulkan-API zurückgreifen, um Spiele unter Linux zum Laufen zu bekommen.

Gaming mit Linux? Virtualisierung

Eine weitere Alternative zu Wine sind natürlich virtuelle Maschinen, die in der Linux-Umgebung mit einer Windows-Installation betrieben werden können. Jedoch kommen hier mehrere Faktoren zum Tragen, die die Leistung einschränken. Anders als bei Wine wird das fremde Betriebssystem Software-seitig emuliert und kann deswegen nicht auf die gesamten Ressourcen des Linux-Systems zurückgreifen. Die virtuelle Maschine bildet also die Rechnerarchitektur eines existierenden oder hypothetischen Computers nach. Dadurch, dass der komplette Rechner für das Gastbetriebssystem simuliert wird, werden auch Teile der Hardware für diese Instanz abkommandiert, wodurch die Performance in der virtuellen Maschine nie auf den Wert des nativen Systems kommen kann. Ein weiterer Punkt, in dem sich eine virtuelle Maschine von einer Programmierschnittstelle (API) unterscheidet, ist die Verarbeitung der Prozesse. Bei der vorgestellten Quasi-Windows-API Wine werden die Befehle "on-the-fly" in Linux-verständliche Instruktionen übersetzt, sodass es zu nahezu keinen Geschwindigkeitseinbußen beim Betrieb des nicht nativen Programms kommt. In dem Gastsystem in einer VM werden dagegen Instruktionen nicht einfach durchgereicht, sondern müssen erst aus der Emulation heraus interpretiert werden.

Gaming mit Linux? Das Testumfeld

Für eine Art Bestandsaufnahme, wo das Linux-Gaming heute steht, haben wir uns ein System ausgesucht, das in der Lage ist, sowohl Windows als auch Linux ohne Komplikationen mit der verbauten Hardware zu betreiben. Aus diesem Grund haben wir uns als Testumfeld für ein Notebook mit Dual-Boot-Funktion entschieden, um besagte Komplikationsprobleme zu umgehen. Der Laptop ist mit dem Octacore Core i7-7700HQ (Kaby Lake-H, 4 Kerne/8 Threads, 2,8-3,8 GHz), verfügt über 16 GiByte RAM und eine Nvidia Geforce GTX 1060 mit sechs GiByte VRAM. Auf dem Gerät sind beide Betriebssysteme vorinstalliert, nämlich Xubuntu 16.04 LTS (Ubuntu-Derivat) als Linux-Distribution und Windows 10 mit dem Creators Fall Update.

Gaming mit Linux? Bench mit The Talos Principle

Getestet werden soll die native Performance der Spiele unter den einzelnen Betriebssystemen, unter Verwendung des internen Benchmarks des Croteam-Spiels The Talos Principle. Dadurch lassen sich die Ergebnisse besser untereinander vergleichen als mit unterschiedlicher Benchmark-Software, da der Ablauf identisch ist und auf die gleichen Ressourcen zurückgegriffen wird. OpenGL und Vulkan wurden jeweils unter Linux und Windows getestet, um die Performance der Betriebssysteme mit den APIs zu überprüfen. Zusätzlich wurde für einen Vergleich noch DirectX11 unter Windows getestet.

OpenGL zeigt in beiden Betriebssystemen die schlechtesten Bildwiederholraten im Benchmark. In Linux konnten ohne MSAA 23,4 Prozent, mit 8x MSAA 22,9 Prozent mehr Bilder innerhalb der 60-sekündigen Testphase gemessen werden als in Windows. Auffallend dabei: Linux konnte die Bildwiederholrate zum größten Teil über der wichtigen 60-Fps-Marke halten, ganze 81 Prozent des 60 sekündigen Benches - das entspricht einer Steigerung von 42,9 Prozent im Vergleich zu Windows, wo nur zu 56,7 Prozent der Zeit mehr als 60 Frames pro Sekunde dargestellt wurden. Das schlechte Abschneiden von OpenGL mag daran liegen, dass in der Grafikbibliothek eine teils noch veraltete Programmierschnittstelle vorliegt, die von einigen Entwicklern als zu umständlich angesehen wird. Dagegen zeigt sich die Schwester der offenen Grafikbibliothek, die Low-Level-API Vulkan, deutlich effizienter. Hier können nicht nur die höchsten Bildwiederholungsraten in beiden Betriebssystemen erreicht werden, sondern die Fps-Zahl konnte durchweg über 60 gehalten werden - außer in der Einstellung mit achtfacher MSAA-Kantenglättung unter Windows: Ganze 16 Prozent der Frames pro Sekunde liegen im Bereich von 30 bis 60 FPS. Bei der durchschnittlichen Bildwiederholrate brechen die Werte in beiden Systemen mit 8x MSAA ein, in Windows um 29 Prozent von 108 Fps auf knapp 77 und in Linux um 35 Prozent von 133 auf 86 Fps.

Die proprietäre Programmierschnittstelle DirectX11 zeigt mit Kantenglättung nahezu identische Werte Vulkan. Erst ohne MSAA wird deutlich, dass The Talos Principle unter Vulkan um zirka 17 Prozent mehr Frames auf dem Monitor anzeigen kann. Wird die Microsoft-API mit OpenGL verglichen, zeigt sich ein gewaltiger Unterschied von 35 Prozent ohne MSAA respektive 34 Prozent mit MSAA.

Linux macht in The Talos Principle von 2014 einen durchweg performanteren Eindruck als Windows. Durch Optimierungen zeigt sich vor allem unter Verwendung der Vulkan-API, zu was die Low-Level-Schwester von OpenGL eigentlich in der Lage ist: Bei der präsentierten Implementierung im Spiel konnten nicht nur unter Linux die besten Ergebisse erzielt werden, auch in Windows strahlte die neue Programmierschnittstelle.

Gaming mit Linux? GPUs im Vergleich

Unter Verwendung des Unigine-Superposition-Benchmarks wurden drei Notebook-Grafikkarten unter Linux und Windows getestet. Die Analyse zeigt, dass die volle Auslastung der Grafikkarte unter Windows bei den Laptops mit einer Geforce GTX 1060/6G und einer Geforce GTX 1080 eine leicht verbesserte Performance im synthetischen Benchmark liefert. So sind dort die durchschnittlichen Frames pro Sekunde in Full HD um acht Prozent (GTX 1060) respektive 13 Prozent (GTX 1080) besser. Jedoch nehmen sich die minimalen Fps im Vergleich nicht viel: Hier ist die Bildwiederholrate in Linux nur um wenige Bilder niedriger. Bei der GTX 1070 zeigt sich dagegen etwas ungewöhnliches: Zwar ist auch hier im UHD-Testumfeld Windows um einen ähnlichen Prozentsatz performanter, in Full HD sind es jedoch ganze 69 Prozent. Zwar wurden in dem Benchmark die GPUs zu 100 Prozent ausgelastet, indem die Unigine Engine grafisch aufwendige Umgebungen darstellt und animiert, dennoch handelt es sich hier um einen synthetischen Benchmark. Unter Realbedingungen könnten die Ergebnisse etwas variieren. Dennoch zeigen die Resultate, dass Linux in den letzten Jahren deutlich aufgeholt hat und der Vorsprung von Windows kleiner wird. Der proprietäre Charakter der Nvidia-Treiber könnte auch das Abschneiden unter Linux erklären.

Gaming mit Linux? Linux als Gaming-Plattform?

Linux ist mittlerweile in der Lage, nicht nur frei entwickelte oder alte Spiele wiederzugeben, sondern auch moderne Titel können auf dem quelloffenen System erlebt werden. Vor allem die neue Low-Level-API Vulkan scheint hier eine Wendung zu besser optimierten Spielen für beide Betriebssysteme zu sein - ohne dass erst eine Kompatibilitätsschicht dazwischen gelegt werden muss. Dank der Wegebnung durch Valves Vorstoß 2013 sind auf Steam genug Videospiele vorhanden, um jeden Gusto zu befriedigen. Von hoch budgetierten Triple-A-Titeln wie Shadow of Mordor, Mad Max, Cities: Skylines oder Deus Ex: Mankind Divided bis hin zu Indie-Perlen und Klassikern wie dem sehr beliebten Counter-Strike: Global Offensive ist für Jedermann etwas dabei. Auch dadurch, dass Studios wie Bethesda mehr und mehr auf Vulkan setzen - so wie aktuell in Wolfen­stein 2 - wird nicht nur eine Portierung zur Nintendo Switch einfacher, sondern auch auf Linux. Wenn mehr Entwickler hier auf den Zug aufspringen und beide Betriebssysteme im Hinterkopf behalten, können Linux-Enthusiasten mit Gaming-Ambitionen in den nächsten Jahren durchaus auf mehrere große Veröffentlichungen für das eigene System hoffen.

Artikel teilen

Spielen unter Linux: Eine aktuelle Bestandsaufnahme Die weitweit verbreitetste Plattform für den heimischen Spiele-PC bleibt wohl unangefochten der Windows-Rechner. Aber nachdem Valve 2013 ein eigenes Betriebssystem auf Basis von Linux für die Spielebibliothek Steam auf den Markt brachte, wurde das freie und quelloffene OS mit dem Pinguin als Alternative zum Windows-PC gehandelt und die Entwicklung als freie Gaming-Plattform vorangetrieben. SteamOS, wie das Valve-eigene Betriebssystem heißt, ist nach der anfänglichen Euphorie leider etwas in Vergessenheit geraten und Steam-Boxen konnten sich als PC-Alternativen zur Konsole nicht durchsetzen. Dennoch steigt der reale Anteil an Linux-Gamern und immer mehr Spiele sind zum quelloffenen System kompatibel. Grund genug also, sich mit Linux als Gaming-Plattform etwas genauer zu beschäftigen.

Per E-Mail versenden

101