Графическая система Linux
В Linux-системах пользователи работают через интерфейс командной строки (CLI) или графический интерфейс пользователя (GUI) . Настольные системы имеют графический пользовательский интерфейс, в котором командная строка доступна через окно эмулятора терминала или в отдельной виртуальной консоли. Большинство низкоуровневых компонентов Linux, используют исключительно командную строку. Командная строка особенно хорошо подходит для автоматизации повторяющихся или отложенных задач, а также предоставляет очень простой механизм межпроцессного взаимодействия. Программа графического эмулятора терминала часто используется для доступа к командной строке с рабочего стола Linux.
Дистрибутивы, специально разработанные для серверов, могут использовать командную строку в качестве единственного интерфейса.
X Window System
Оконная система, обеспечивающая стандартные инструменты и протоколы для построения графического интерфейса пользователя, а также базовые функции графической среды: отрисовку и перемещение окон на экране, взаимодействие с устройствами ввода (мышь, клавиатура). X Window System не определяет деталей интерфейса пользователя — этим занимаются менеджеры окон, которых разработано множество. По этой причине внешний вид программ в среде X Window System может очень сильно различаться в зависимости от возможностей и настроек конкретного оконного менеджера .
В X Window System предусмотрена сетевая прозрачность: графические приложения могут выполняться на другой машине в сети, а их интерфейс при этом будет передаваться по сети и отображаться на локальной машине пользователя.
Система X Window System была разработана в Массачусетском технологическом институте (MIT) в 1984 году. По состоянию на февраль 2016 года версия протокола — X11R7.7 — появилась в июне 2012 года. Проект X возглавляет фонд X.Org Foundation. Референсная (или образцовая) реализация (reference implementation) системы свободно доступна на условиях лицензии MIT и подобных ей лицензий.
X Window System часто называют X11 или просто X (в разговорной речи — «иксы́»).
Wayland
Протокол для организации графического сервера в Linux и других UNIX-подобных операционных системах
По мнению разработчиков, Wayland является «работой над ошибками» X.org, которые накопились за четверть века его развития. Кардинальное отличие от X.org заключается в том, что Wayland лишь управляет буферами (плоскостями) окон и возлагает всю отрисовку их содержимого на инструментальные пакеты (GTK, Qt и так далее). API рисования (drawing API) полностью отсутствует. Все версии протокола строго определены, а само версионирование продумано. У X.org есть серьёзная проблема с версиями разных расширений, часто перекрещивавшимися или дополняющими, вместо того чтобы быть самодостаточными и исключающими. Функцию композиции буферов осуществляет референтный композитный менеджер Weston, использующий как OpenGL ES, так и программную отрисовку. В состав Wayland также входит унифицированный протокол устройств ввода, предоставляющий одну виртуальную клавиатуру, одну виртуальную мышь и один tablet-интерфейс — разделяемые всеми приложениями. Wayland знает о состояниях устройств ввода и способен запоминать их: X.org не сохраняет состояния устройств (stateless-протокол), но может быть настроен через файлы конфигурации.
О Wayland его создатель отзывается так: «Wayland — новый графический сервер, который выполняет только крошечную часть функций Х, которые мы действительно используем, когда запускаем композитный рабочий стол. Wayland, по сути, — буферный менеджер (подобно DRI2 для X.org), обработчик входных данных. Весь рендеринг выполняется на клиентской стороне — так, как сегодня работает OpenGL, а задание режимов и другие аппаратные установки выполняются в ядре. Такой подход значительно упрощает организацию сервера».
Wayland использует уже существующие в ядре Linux технологии, такие как Kernel mode-setting (KMS), Direct Rendering Manager (DRM) и Graphics Execution Manager (GEM).
Клиент и сервер
В X Window System «сервер» — это локальный дисплей пользователя (дисплейный сервер), а «клиент» — программа, которая этот дисплей использует (она может выполняться на удалённом компьютере).
5.3. Графические интерфейсы linux
Графические оконные интерфейсы, доступные пользователям Linux, отличаются завидным разнообразием. Каждый, кто использует на своем компьютере эту операционную систему, может выбрать себе оконный менеджер по вкусу, руководствуясь техническими характеристиками своей машины, либо собственными эстетическими и художественными предпочтениями.
X Window System
Графическая среда X Window является стандартным оконным интерфейсом для операционной системы UNIX, реализация этого пакета программ, предназначенная для использования под Linux, носит название XFree86. Несмотря на свои скромные размеры, X Window является весьма мощным средством работы с файлами, ничем не уступая по своим возможностям пользовательскому интерфейсу Windows 95. Существует несколько версий XFree86, использующих разные оконные менеджеры (the window manager) — базовые утилиты, определяющие форму системных кнопок, псевдотрехмерное обрамление окон, цвета и вид рабочего стола. Но в общем случае стандартный дистрибутив этого пакета включает одну из двух подобных программ: twm или fvwm, создающих привычный для адептов Microsoft оконный интерфейс. По большому счету, система X Window (или просто «X») является базовой платформой, на основе которой можно построить любую графическую оболочку, в том числе — наиболее распространенную, базирующуюся на оконном менеджере FVWM95. Сравнивая Windows 95 и X, использующую fvwm95, следует отметить, что внешне обе системы очень схожи, значительные различия наблюдаются лишь в деталях. Элементы управления окнами вполне стандартны, панель инструментов, включающая традиционные часы и знакомую кнопку «Start», наводят на мысли о доскональном копировании некоторых дизайнерских решений различными разработчиками программного обеспечения.
Несмотря на внешнюю схожесть с Microsoft Windows, XFree86 обладает целым рядом уникальных свойств, присущих только ей. Например, X-Server, как еще называют эту среду, имеет возможность отображать процесс работы программы не только на отдельной машине, но и на удаленных компьютерах локальной сети и графических терминалах, подключенных к внешним портам ЭВМ, причем все пользователи могут работать с данным приложением одновременно. Это достигается методом реферирования, то есть передачи пользовательского интерфейса по сетевым каналам. Остальные платформы, использующие оконную оболочку, такие как Windows, OS/2 или MacOS, формируют графический интерфейс на программном уровне. Это означает, что запущенная на исполнение программа, генерирующая графическую оболочку, не обращается непосредственно к видеокарте, вместо этого она отправляет запрос операционной системе, которая и генерирует код изображения. Этот код передается драйверу видеокарты, содержащему набор команд, с помощью которых плата может сформировать отсылаемый в монитор сигнал. Иными словами, подобные операционные системы могут работать с любыми типами видеокарт, до тех пор, пока производители не перестанут выпускать для них драйвера, рассчитанные на данную ОС. X Window устроена совершенно иначе: она перехватывает запрос на построение изображения от запущенного приложения и передает его непосредственно на видеокарту локального или удаленного компьютера, минуя все промежуточные инстанции. Затем считывает входящий сигнал от клавиатуры или мыши и возвращает его программе. Вполне естественно, что эти сигналы могут транслироваться и приниматься по сети.
XFree86 по праву считается одной из самых удобных, нетребовательных к ресурсам и простых в освоении графических оболочек Linux, она располагает широчайшим спектром возможностей. Не лишена эта система и недостатков: самый важный из них — относительно высокая сложность в установке и настройке данного пакета, особенно для пользователей, не обладающих достаточным опытом работы с X Window. Дистрибутив XFree86 доступен для бесплатной загрузки на официальном сервере разработчика.
Самой красивой, мощной, удобной и современной оконной графической средой для Linux по праву считается K Desktop Environment, или, сокращенно, KDE. Данная система полностью совместима не только с Linux, но и с другими версиями UNIX, такими, как Free BSD, Solaris, IRIX и HP-UX. Помимо оконной оболочки, исходных текстов программ, обозревателя и специализированных утилит, KDE включает в набор поставки интерактивную справку, большой ассортимент игр, не ограничивающихся традиционными «пасьянсом-косынкой» и «сапером», гигантское количество разнообразных инструментальных средств, включая калькулятор, календарь, планировщик заданий, а также множество полезных приложений, таких как текстовый и графический редакторы, редактор таблиц и баз данных (пакет koffice), средства просмотра видео и клиент электронной почты. KDE является полностью самостоятельным программным комплексом, не основывающимся ни на каких других платформах. Помимо функций создания пользовательского интерфейса он позволяет осуществлять гибкую настройку и управление операционной системой. Инсталляция KDE осуществляется автоматически, перед запуском он практически не требует настройки. Эта система полностью бесплатна, более того, согласно решению разработчиков, ее платное распространение считается незаконным.
Afterstep — красивый и удобный оконный интерфейс для Linux, основанный на пакете XFree86. Он весьма демократичен к системным ресурсам, поддерживает практически все функции, присущие X Window, но при этом выглядит гораздо эстетичнее последнего в отношении дизайна. С точки зрения удобства пользователя данный пакет ничем не уступает GNOME, хотя спектр его возможностей все же несколько ниже ассортимента, предлагаемого KDE.
The Window Maker, или Windmaker — это еще одна реализация оконной среды для Linux, созданная согласно стандарту X11. Данный пакет, как и все остальные версии оконных интерфейсов для UNIX-подобных операционных систем – бесплатный. Windmaker полностью совместим с GNOME и KDE, он позволяет запускать практически все приложения, созданные для этих двух комплексов, хотя и не столь требователен к параметрам компьютера. Набор базовых функций Windmaker’а аналогичен возможностям системы XFree86, тем не менее, эта среда отличается более «продвинутым» интерфейсом, хотя в точности так же, как и X Window, требует перед запуском долгой и томительной настройки.