Mac Mini mit M1-CPU: Apple baut das fast perfekte ARM-Entwicklungsmonster

Dank angepasster Software, Virtualisierung und Containern zeigt der Mac Mini mit Apple Silicon , dass ARM die Zukunft gehören kann.

25. Februar 2021 um 12:00 Uhr / Von Sebastian Grüner

Der Mac Mini im M1-CPU ist für uns schon gut genug zum Entwickeln - und es kann nur noch besser werden. Bild: Martin Wolf/Golem.de

Schon bei unserem ersten Test von Apples ARM-CPU M1 waren wir von deren hoher Leistung bei gleichzeitig extremer Effizienz begeistert – weshalb wir die Macs mit den auch Apple Silicon genannten Chips als Maschine zum Entwickeln von Software in Betracht gezogen haben. Kurz nach Veröffentlichung der ersten wirklich leistungsfähigen Rechner mit ARM-Chips war die Software aber größtenteils noch nicht gut darauf vorbereitet.

Nun, rund drei Monate später, haben wir uns den aktuellen Mac Mini mit dem M1-Chip unter diesem Gesichtspunkt erneut angesehen. Mit dem Eindruck, den wir dabei gewonnen haben, hoffen wir auf einen spannenden Kampf zwischen x86- und ARM-Chips um die Vorherrschaft im CPU-Markt in den kommenden Jahren. Denn der Mac Mini mit M1-CPU überzeugt uns schon jetzt als kleine Entwicklungsplattform.

Aus Sicht der Softwareentwicklung ist Apple Silicon vor allem deshalb interessant, weil Smartphones mit ARM-Chips zahlenmäßig derzeit wohl die am weitesten verbreiteten Rechner sind, vor allem wegen ihrer Effizienz. Sollte es gelingen, diesen Vorteil mit hoher Leistung auf Desktops und Servern zu verknüpfen, könnten ARM-Chips nicht nur eine dominierende, sondern auch eine mehr oder weniger einheitliche Plattform zur Entwicklung bieten, in der auch nativer Code auf verschiedenen Rechnern vom Smartphone bis zum Server ohne große Veränderung ausgetauscht werden kann.

Dieser nahtlose Übergang war etwa laut Linux-Gründer Linus Torvalds wohl der entscheidende Faktor dafür , dass die x86-Architektur Ende der 1990er Jahre die damals noch verbreitete RISC-Konkurrenz verdrängt hat. Entwickler hatten dann nämlich ähnliche Chips in ihren Desktop-Rechnern wie jene, die in den Servern steckten. Der ARM-Architektur fehlte das bislang, weil ARM-Rechner wegen ihrer geringen Leistung oft nicht für die Softwareentwicklung geeignet waren. Apple zeigt mit den M1-Chips, die eben auf einer ARM-Architektur basieren, nun aber erstmals, dass es auch ohne x86 geht.

Möglich macht das natürlich nur ein entsprechender Software-Support, der bei unseren ersten Tests vor einigen Monaten allerdings noch mehr schlecht als recht war. Selbst Apple hatte zu diesem Zeitpunkt noch nicht alle Bestandteile der eigenen Werkzeuge auf ARM portiert, auch wenn diese portiert werden konnten. Inzwischen haben jedoch viele Anbieter klassischer Entwicklungswerkzeuge nachgezogen.

Homebrew mit mehreren tausend Paketen und Sprachen

Aus Sicht des gesamten Ökosystems ist ein Blick auf die Community rund um Homebrew wohl am wichtigsten, das ähnlich der bekannten Paketverwaltung von Linux-Distributionen auch auf Macs eine solche Funktion zur Softwareverwaltung bietet und mit der aktuellen Version 3.0 inzwischen offiziell auf Macs mit Apple Silicon läuft.

Als die Rechner mit M1-Chips gerade verfügbar wurden, listete die Homebrew-Community die unterstützte Software noch einzeln in einer Tabelle auf Github auf. Das hat sie jedoch spätestens Ende Dezember bei mehr als 3.000 verschiedenen unterstützten Paketen beendet . Inzwischen verweist das Betreuungsteam auf die sogenannten Formulae , die für einzelne Pakete auflisten, ob diese nativ für Apple Silicon bereitstehen und darüber hinaus auch als Binärpakete von Homebrew verteilt werden.

Auch mit dem stabilen Support von Rust und dem erst vergangene Woche offiziell in Version 1.16 mit M1-Support erschienenen Go zeigt sich, dass sich die Phase der experimentellen Versionen für grundlegende Entwicklungswerkzeuge langsam dem Ende nähert. Als Gegenbeispiel sei hier das OpenJDK für Java erwähnt, das noch nicht vollständig portiert wurde . Es werden eben doch noch nicht alle Anwendungen und Szenarien nativ für die ARM-Macs unterstützt.

In diesen Fällen stehen inzwischen aber meist Vorschauversionen mit nativem ARM-Support bereit. Letzteres gilt etwa auch für den Editor Visual Studio Code von Microsoft, der auf dem Electron-Framework basiert. Letzteres unterstützt zwar die ARM-Macs seit Monaten , VS Code für Apple Silicon gibt es derzeit aber nur in den Insider Previews .

Generell ist jedoch davon auszugehen, dass derartige Vorschauen bereits seit mehreren Monaten von deren eigenen Entwicklerteams erstellt und getestet wurden. Auch wenn es hier und da noch Fehlstellen geben sollte, lassen sich viele dieser Vorschauen inzwischen erstaunlich gut nutzen. Positiv überrascht hat uns dabei der Support für Virtualisierung und Container, was dazu führt, dass wir inzwischen kaum noch an den ARM-Plänen von Apple zweifeln.

Gute Virtualisierung auf Apple Silicon

In unserem ersten M1-Test vor wenigen Monaten haben wir die damals fehlende Virtualisierung – aus Entwicklungssicht – noch als größtes Hindernis für einen Wechsel auf ARM-Macs beschrieben. Auch hier hat sich die Lage inzwischen gebessert und wir können zumindest verschiedene Vorschauen entsprechender Softwareprodukte nutzen.

Apple hat für MacOS Big Sur und die ARM-CPUs M1 den Umgang mit seiner nativen Virtualisierung leicht angepasst und setzt nun neben nativem Architektur-Support auch die Nutzung des eigenen Hypervisor-Frameworks voraus. Die Anbieter müssen also von ihrem bisher genutzten eigenen Hypervisor weg wechseln.

Auf dem Mac Mini konnten wir die verfügbare Vorschau von Parallels Desktop samt M1-Support problemlos installieren. Der Hersteller bietet Nutzern zur Aktivierung dieser Vorschau auch einen entsprechenden Code an, so dass alle, die den Umgang mit Parallels gewohnt sind, schnell eine virtuelle Maschine auf den M1-Macs einrichten können. Die wohl größte Einschränkung bei einem Wechsel auf Rechner mit M1-Chips ist dabei, dass bestehende x86-VMs oder Abbilder nicht genutzt werden können.

Als Abbild für die VM nutzen wir deshalb zunächst die ARM-Version von Windows, die der Hersteller Microsoft bisher nur als Teil seiner Insider Previews verteilt. Die Installation läuft innerhalb weniger Minuten durch und wir haben endlich einen wirklich nutzbaren Windows-Desktop auf einer ARM-Maschine. Denn selbst in dieser virtualisierten Umgebung ist die VM dank der acht Kerne des Mac Mini spürbar schneller als jedes echte Windows-Gerät mit ARM-CPU, das wir bisher in den Händen gehalten haben.

Auch Ubuntu ist flott

Ähnlich verhält es sich mit der ARM-Version der Linux-Distribution Ubuntu, deren Abbilder dank Nachbesserungen bei Parallels nun ebenso leicht erkannt werden. Wie unter Windows läuft die Installation flott und wir haben einen aktuellen Linux-Desktop als VM mit ARM-Architektur laufen. Hervorzuheben ist hier, dass die Grafikbeschleunigung des 3D-Desktops der Gnome-Shell ausschließlich über den Software-Renderer LLVMpipe läuft, was aber nicht wirklich auffällt und die Leistung umso beeindruckender macht.

Ubuntu nutzen wir über längere Zeit im Vollbildmodus und kommen bei einer üblichen Nutzung mit Office-Arbeiten kaum an spürbare Grenzen. Auch das Kompilieren von Software in der VM auf dem Mac Mini funktioniert problemlos und ist dabei teilweise auch deutlich schneller als das von uns im Alltag genutzte XPS 13 mit dem Quadcore-Chip Kaby Lake R. Eigentlich wünschen wir uns nur, dass wir den virtuellen Maschinen problemlos mehr als 8 GByte Arbeitsspeicher zuweisen können.

Überrascht sind wir darüber hinaus von der bereits weit fortgeschrittenen Desktop-Integration der virtuellen Maschinen in den MacOS-Desktop, was eine von Parallels bekannte Funktion ist. Mehrfach geschieht es, dass wir aus Versehen eine Windows- oder Linux-Anwendung in der virtuellen Maschine starten statt der eigentlich gesuchten Mac-Anwendung. Die Virtualisierungsfunktion kann inzwischen außerdem abseits der klassischen Desktop-VM genutzt werden.

Docker, Emulatoren und Ausblick für Apple Silicon

Für seine Container-Werkzeuge auf MacOS setzt auch Docker auf eine Virtualisierung, die letztlich eine Linux-VM hostet, die wiederum die Basis der Container ist. Auch das ging in unserem ersten Test noch nicht, zudem musste das Docker-Team Probleme mit seinen Abhängigkeiten lösen, allen voran die bereits erwähnte Sprache Go, in der die meiste Docker-Software geschrieben wird.

Auch diese Probleme scheinen mit der Docker-Vorschau für M1-Macs , die seit vergangener Woche offiziell bereitsteht, inzwischen gelöst. Das Team schreibt, der Support-Code für die M1-CPUs sei inzwischen auch komplett in den Hauptentwicklungszweig integriert und werde dauerhaft getestet.

In einem kurzen Test gelingt es uns dann auch recht schnell und einfach, wie gewohnt Container herunterzuladen und zu starten. Hier funktioniert nun auch das per Osxfs geteilte Dateisystem, so dass Dateien einfach von Container und MacOS-Host genutzt werden können. Selbst das mit Docker-Desktop verteilte Kubernetes kann genutzt werden, so dass wir auch auf dem Mac Mini unseren eigenen kleinen Container-Cluster laufen lassen können.

Noch läuft nicht alles auf den M1

Ebenfalls auf Grundlage der neuen Virtualisierung bietet Google seinen Android-Emulator als Vorschau an , so dass sich auch Android-Apps bereits testweise auf den M1-CPUs entwickeln lassen können. Hier gibt es aber noch sehr viele Einschränkungen, etwa bei nativen Bibliotheken oder auch beim Webview.

Das Beispiel mit dem Android-Emulator zeigt sehr gut, dass viele, selbst größere Projekte auch mehrere Monate nach dem Start der Macs mit Apple Silicon noch deutliche Probleme haben. Dabei hatten diese wohl schon Zugriff auf das Developer Transition Kit und damit rund acht Monate Zeit für ihre Portierung.

Je kleiner es ist und je weniger Ressourcen ein Entwicklungsteam hat, desto wahrscheinlicher ist es, dass seine M1-Ports noch lange nicht fertig sind. Wer die neuen Macs mit ARM-CPUs also produktiv zur Entwicklung nutzen möchten, sollte sich vorher möglichst genau über den nativen Support des eigenen Szenarios und der genutzten Werkzeuge informieren.

Glänzende Zukunft mit ARM

Derartige Probleme halten wir aber nur noch für ein Zeitproblem. Apple und MacOS ist als Plattform schlicht zu groß, als dass deren Wechsel auf ARM-CPUs ignoriert werden könnte. Tatsächlich will Apple ja auch die x86-Kompatibilitätsschicht Rosetta 2 rund zwei Jahre lang pflegen.

Nach unseren Tests mit der bereits verfügbaren Vorschau-Software auf dem Mac Mini sind wir nun aber mehr denn je davon überzeugt, dass der Wechsel auf ARM-CPUs durch Apple langfristig die IT-Welt stark beeinflussen wird. Immerhin ist es jetzt schon auf den vergleichsweise kleinen Mac Mini mit M1-CPU möglich, Windows und Linux zu virtualisieren und damit problemlos auch im Vollbildmodus zu arbeiten.

Es ist davon auszugehen, dass Apple die schon jetzt sehr gute M1-CPU weiter verbessert und vor allem in Geräten wie dem Macbook Pro oder gar einem Mac Pro deutlich mehr CPU-Kerne verbaut. Für den Mac Pro sind gar bis zu 32 ARM-Kerne im Gespräch. Den Wettbewerb mit x86-CPUs muss Apple damit keinesfalls scheuen und könnte diesen teils deutlich überlegen sein.

Spannend dürfte vor allem auch die Reaktion der anderen CPU- und Rechner-Hersteller werden. So gibt es mit den Neoverse-Designs von ARM und darauf aufbauenden Prozessoren wie dem Ampere Altra inzwischen ARM-CPUs, die es durchaus mit handelsüblichen x86-Server-CPUs aufnehmen können.

Darüber hinaus will auch Microsoft auf Grundlage von Neoverse eigene ARM-Server-CPUs bauen, und die schon jetzt von AWS genutzten Graviton2 überzeugen beim Preis-Leistungs-Verhältnis .

Doch ob neben Apple auch weitere Hersteller leistungsfähige Desktop-Chips auf ARM-Basis bereitstellen und entsprechende Geräte in großer Anzahl verkauft werden, um diese großflächig als Entwicklungsmaschinen einsetzen zu können, ist derzeit nicht abzusehen. Jedoch zeigt Apple eindrucksvoll, dass das endlich möglich ist.