Что такое x window system linux

Обновлено: 02.07.2024

Немного обо всем и все о немногом, или практический опыт системного администратора.

Февраль 2010
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Янв Март »
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728

Лекция №28 - X-сервер в Linux

Calendar

22 февраля 2010, 13:57

Сегодня мы поговорим о графике в Linux. В отличии от Windows графическая подсистема в Linux не является неотъемлемой частью - она существует отдельно от ядра системы. Именно поэтому есть возможность работать в Linux без графической подсистемы - только в алфавитно-цифровом режиме.

Графическая подсистема в Linux называется X Window System. Разрабатывалась она изначально как модель клиент/сервер, поэтому и состоит из двух частей: сервера и клиента. В роли сервера выступает процесс X-server, а в роли клиентов графические приложения. Клиент и сервер общаются между собой по правилам описанным в X-протоколе. Собственно сам X-сервер и состоит из двух больших частей: это набор драйверов для работы с устройствами ввода-вывода и X-протокол для работы с приложениями.

Сейчас важно понять, что с устройствами ввода (клавиатурой, мышью и другими) и устройствами вывода (видеоадаптеры, мониторы и прочие) взаимодействует именно X-сервер, а не приложения. Мы не будет углубляться в подробности X-протокола и тонкости взаимодействия всех компонентов. Отметим себе, что X-сервер взаимодействует с приложениями при помощи механизма unix-сокетов и internet-сокетов. Возможность взаимодействия через internet-сокеты позволяет X-серверу и клиенту работать в связке находясь на разных компьютерах объединенных в сеть.

Попробуем выполнить несколько практических упражнений, которые помогут разобраться с основами взаимодействия X-сервера и приложений. Как правило на рабочей станции уже запущен один экземпляр X-сервера. Запустим еще один экземпляр командой (команда должна запускаться от имени суперпользователя):

В результате на одной из виртуальных консолей будет запущен экземпляр X-сервера. На этой консоли вы увидите черный (либо серый) экран с крестиком вместо указателя мыши. Теперь перейдите на свободную консоль и наберите команду:

Перейдите на консоль в которой запущен X-сервер. Вы должны увидеть в левом верхнем углу аналоговые часы. Программа xclock в данном примере является клиентом для X-сервера. С помощью ключа -display мы указали программе с каким X-сервером ей нужно взаимодействовать, то есть какой X-сервер выведет на устройство вывода (монитор) изображение программы xclock.

X-сервер, который запускается по умолчанию при загрузке системы имеет порядковый номер 0. То есть команда xclock -display :0 выведет часы на седьмую виртуальную консоль.

Вернемся к нашим часам на втором экземпляре X-сервера. Вы видите что у программы нет привычной окантовки окна с кнопками свернуть, развернуть, закрыть. Дело в том, что их рисует не X-сервер, а другой процесс, который называется менеджер окон. Менеджер окон также занимается масштабированием и перемещением изображения программ. Такое разделение функций также повышает гибкость всей графической подсистемы X Window. Так как вы можете выбирать какой менеджер окон использовать для прорисовки рамок приложений.

Как уже было сказано, X-сервер работает с устройствами ввода/вывода информации. Основной конфигурационный файл в котором хранятся настройки X-сервера называется /etc/X11/xorg.conf. Хотя во многих современных настольных дистрибутивах этот файл пустой, так как за настройку оборудования отвечает другая подсистема, тем не менее X-сервер продолжает читать конфигурацию из этого файла. Рассмотрим этот файл, так как возможны ситуации когда параметры ваших устройств ввода/вывода будут автоматически определяться некорректно и тогда ручная правка файла /etc/X11/xorg.conf может помочь решить проблему.

Файл /etc/X11/xorg.conf разбит на секции при помощи ключевых слов section и end section. Рассмотрим наиболее важные секции.

section "Files"
.
FontPath "/usr/share/fonts/X11/misc"
FontPath "tcp/192.168.1.1:7100"
.
end section

Section "InputDevice"
Identifier "Generic Keyboard"
Driver "kbd"
Option "CoreKeyboard"
Option "XkbRules" "xorg"
Option "XkbModel" "pc104"
Option "XkbLayout" "us"
EndSection

Section "InputDevice"
Identifier "Configured Mouse"
Driver "mouse"
Option "CorePointer"
Option "Device" "/dev/input/mice"
Option "Protocol" "ImPS/2"
Option "Emulate3Buttons" "true"
EndSection

Section "Device"
Identifier "Intel Corporation 82815 CGC [Chipset Graphics Controller]"
Driver "i810"
BusID "PCI:0:2:0"
EndSection

Section "Monitor"
Identifier "Универсальный монитор"
Option "DPMS"
HorizSync 28 - 64
VertRefresh 43 - 60
EndSection

Section "Screen"
Identifier "Default Screen"
Device "Intel Corporation 82815 CGC [Chipset Graphics Controller]"
Monitor "Универсальный монитор"
DefaultDepth 24
SubSection "Display"
Depth 16
Modes "1280x1024" "1024x768" "800x600"
EndSubSection
SubSection "Display"
Depth 24
Modes "1280x1024" "1024x768" "800x600"
EndSubSection

Section "ServerLayout"
Identifier "Default Layout"
Screen "Default Screen"
InputDevice "Generic Keyboard"
InputDevice "Configured Mouse"
EndSection

Об этих и других параметрах можно подробно прочесть в справке Linux - man Xserver, man xorg.conf, man X и других разделах.

modeline “ 1024 × 768 @ 60 ″ 65.0 1024 1048 1184 1344 768 771 777 806 -vsync -hsync

В кавычках указывается название параметра modeline - “1024×768@60″ - оно может быть любым и никак не влияет ни на какие характеристики. Далее идет число указывающее частоту тактового генератора видеоадаптера (dot clock) - 65.0. Четыре следующих числа - 1024 1048 1184 1344 - указывают на разрешение по горизонтали. 1024 - это и есть само разрешение по горизонтали - количество видимых точек в строке. 1048 - это общее количество точек в строке, в том числе и невидимых (черная кромка экрана). 1184 - это число тактов развертки от начала строки до импульса синхронизации, а 1344 - это общее число тактов необходимое на формирование одной строки.

Числа 768 771 777 806 означают ту же информацию только для вертикального разрешения. Если вы не совсем поняли, что значат эти параметры не расстраивайтесь. В любом случае вам не нужно вычислять их вручную, так как они должны быть указаны в документации к вашему монитору. И ваша задача просто найти эти параметры и правильно прописать их в строке modeline.

-vsync, -hsync или могут быть +vsync, +hsync, обозначают тип синхроимпульса. Эти параметры также берутся из документации к монитору.

Строк modeline может быть несколько, а может быть только одна - для нужного вам разрешения.

Хотя такое ручное добавление параметров уже редкость, тем не менее еще может иметь место, и поэтому будьте осторожны в установке этих параметров, так как неправильная их установка может привести даже к выходу монитора из строя.

Давайте теперь более подробно поговорим о дисплей менеджерах (Display managers) или менеджерах экрана.

Вы должны помнить, что для того, чтобы начать работу в алфавитно-цифровом режиме, вы должны ввести логин и пароль, которые запрашивает консольная программа getty. getty проверяет введенные данные, и если они корректны, то пускает пользователя в систему, предоставляя доступ к командному интерпретатору. Дисплей менеджер - графический аналог программы getty. Основная задача менеджера экрана - это предоставить пользователю графический интерфейс для ввода логина и пароля, проверить введенные логин и пароль и в случае успеха пустить пользователя в систему запустив для него графическую оболочку или менеджер окон.

Термином графическая оболочка очень часто называют как оконные менеджеры (WindowMaker, IceWM, Blackbox, JWM и другие), так и полнофункциональные графические оболочки (GNOME, KDE, XFCE и другие).

Базовым дисплей менеджером Linux является xdm. Для двух наиболее популярных графических оболочек Gnome и KDE существуют свои дисплей менеджеры - gdm и kdm соответственно. Кроме основной функции, дисплей менеджеры имеют и ряд дополнительных: возможность выбрать язык ввода, предоставить возможность выбора оконного менеджера или графической оболочки, возможность, не заходя в систему, выключить компьютер.

Конфигурационные файлы дисплей менеджера xdm, расположены в каталоге /etc/X11/xdm/. Поле успешной регистрации пользователя в системе с помощью xdm, будет выполнятся скрипт Xsession, расположенный в /etc/X11/xdm/. Из этого скрипта будет выполнен запуск скрипта /etc/X11/Xsession, который продолжит загрузку графической подсистемы.

Конфигурационные файлы для дисплей менеджера gdm расположены в каталоге /etc/gdm/, а для kdm в каталоге /etc/kde4/kdm (для четвертой версии KDE).

Если вы работаете в алфавитно-цифровом режиме, то для перехода в графический режим достаточно выполнить команду startx. В результате будет запущен графическая среда по умолчанию. Дисплей менеджер в процессе выполнения скрипта startx, не запускается, так как пользователь уже аутентифицировался в системе при помощи программы getty

Removed symlink /etc/systemd/system/default.target. Created symlink from /etc/systemd/system/default.target to /usr/lib/systemd/system/graphical.target.

systemctl isolate graphical.target

После предыдущей команды в окне Virtualbox должны запуститься иксы

Установка GNOME

Или если вы хотите GNOME Desktop

sudo yum groupinstall "GNOME Desktop" "Graphical Administration Tools"

Установка Server with GUI

Первым делом выполните yum grouplist - чтобы увидеть список доступных вариантов.

sudo yum groupinstall "Server with GUI"

Определить тип X

Узнать кое-что о своих иксах можно командами

rpm -qa |grep xorg-x11-server-Xorg
rpm -qa |grep gnome

Если вы хотите проверить установлен ли у вас GNOME выполните

Если установлен - вы увидите версию

GNOME Shell 3.28.3

-bash: gnome-shell: command not found

Как перезапустить X-server

Перезапустить X-server (предварительно уйдя в консоль Ctrl + Atl + F1)можно командой

Как остановить X сервер

Если не знаете какой у Вас X сервер, можете попробовать:

Если и это не помогло попробуйте варианты отсюда

Как запустить X сервер

Работает, если у Вас X-server gdm, gdm3 или kdm если у Вас что-то другое, просто замените.

Перейти из X в терминал и обратно

В CentOS по умолчанию 6 tty под консоль: 1-6 и один под X: 7.

Поэтому, нажав Ctrl-Alt[F1-F6] вы попадёте в терминал.

А нажав Ctrl-Alt-F7 в иксы.

История

X Window System — оконная система, обеспечивающая стандартные инструменты и протоколы для построения графического интерфейса пользователя. Используется в UNIX-подобных ОС.

X Window System обеспечивает базовые функции графической среды: отрисовку и перемещение окон на экране, взаимодействие с устройствами ввода, такими как, например, мышь и 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.

В контексте X Window System термины «клиент» и «сервер» имеют непривычное для многих пользователей значение: «сервер» означает локальный дисплей пользователя (дисплейный сервер), а «клиент» — программу, которая этот дисплей использует (она может выполняться на удалённом компьютере).

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.

X Window System часто называют X11 или просто X (в разговорной речи — «иксы»)


X Window System (X11 или просто X) — оконная система, стандартные инструменты и протоколы для построения графического интерфейса пользователя обеспечивающая базовые функции графической среды но не определяющая деталей интерфейса пользователя (этим занимаются менеджеры окон). По этой причине внешний вид программ в среде X11 может очень сильно различаться в зависимости от возможностей и настроек конкретного оконного менеджера.


В X11 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. В контексте X Window System термины «клиент» и «сервер» имеют непривычное для многих пользователей значение: «сервер» означает локальный дисплей пользователя (дисплейный сервер), а «клиент» это приложение, которое этот дисплей использует (может выполняться на удалённом компьютере).


Для выполнения некоторых задач на компьютере не обойтись без использования удобного графического интерфейса. Такими задачами могут быть работа с графическими редакторами, видеоредакторами, запуск игровых приложений, визуализация, анимация т. д. Для всего этого необходимо программное обеспечение (ПО), ресурсы (аппаратные, программные), спецификации (протоколы взаимодействия), которые реализуют пользователям полноценный графический интерфейс (GUI).

Поскольку ОС UNIX / GNU Linux обладают архитектурой, ключевой особенностью которой является сетевое клиент-серверное взаимодействие, то реализация графической системы также построена на схеме «клиент-сервер». Ядром такой системы является протокол, описывающий правила организации и предоставления неким сервером X своих мощностей и вычислительных ресурсов клиентам — пользовательских машин, на которых запускается графическая оболочка, позволяющая работать приложениями в виде окон (Window) с характерными для них органами управления и оформлением. Причём внешний вид и сопутствующие функциональные возможности GUI будут зависеть от соответствующих графических библиотек, установленных на клиентской машине. Всё это в совокупности определяет графическую систему X Window.

В распределённых (достаточно больших) системах на некоторых компьютерах (или даже в подсетях, охватывающих целые отделы организации) было необходимо, в связи со спецификой выполняемых задач, работать с полноценным графическим интерфейсом, например для: инженерной графики в CAD, верстки документов, 3D-графики. Конечно, в дальнейшем вполне закономерно использование графических оболочек для общепользовательских специальных задач стало повсеместным. Однако серверные компьютеры по сей день могут (и, вероятнее всего должны) обходиться без GUI.

Ещё в начале 1980-х годов в Массачусетсском технологическом институте (MIT) в рамках проекта Project Athena была разработана оконная система W (Window), задачей которой было обеспечение полноценного GUI для рабочих станций, занятых соответствующими задачами. Позже преемницей W стала система X – более универсальная и гибкая для интеграции сложных ОС. Её более поздняя версия X Window System 10, которая вышла 1985 году, завоевала довольно широкое распространение. Версия 11 этой ОС или просто X11 так и вовсе благодаря своим довольно открытым условиям лицензии стала самым популярным решением в области GUI поскольку благодаря своим продуманной архитектуре и потенциалу активно переносилась на другие платформы. Появлялось всё больше реализаций протокола XDM и как следствие — новых реализаций системы X11.

X Window обеспечивает работу графического окружения благодаря всего трём основным её компонентам: X-сервера, диспетчера дисплеев, менеджера окон. Диспетчер дисплеев авторизует и/или регистрирует пользователей для предоставления им среды для запуска (набор сценариев запуска) системы. Также диспетчер дисплеев управляет работой X-сервера, т. е. он может запускать его когда клиент отправил соответствующий запрос. В свою очередь X-сервер по завершении запуска предоставляет клиентам абстрактный интерфейс для устройств ввода (мышь, клавиатура), а также для отрисовки растровых изображений.

Менеджер окон служит для организации приложений в виде окон, позволяя переключаться между ними, сворачивать/разворачивать, открывать, перемещать по экрану, управлять рабочими столами Таким образом, выступая в роли интерактивного визуализатора пользовательской среды и приложений. Сам же менеджер окон запускается диспетчером дисплеев по факту авторизации/регистрации пользователя с помощью сценариев запуска. Внешний вид приложений реализуется с помощью различных библиотек интерфейсных элементов (например GTK+), которые позволяют отрисовывать окна, меню, заголовки, кнопки и прочие органы управления. Следующий рисунок демонстрирует клиент-серверную модель, по которой функционирует система X Window:


Библиотеки элементов пользовательского интерфейса могут быть разными, но все они поддерживают спецификацию оконного менеджера, поэтому X-серверу не нужно «знать» все тонкости низкоуровневого формирования элементов интерфейса на стороне клиента. Это одна из ключевых особенностей системы X Window.

Как уже было отмечено, гибкость, масштабируемость, а также открытость системы X Window породила множество реализаций не только её самой (и её протокола), но ничуть не меньшее число графических сред. Долгое время (да и по сей день) оригинальная графическая оболочка на «чистом X11» с собственной библиотекой интерфейсных элементов была незавершённой, т. к. изначально не подразумевалось её повсеместное использование. Однако, с другой стороны клиент-серверная архитектура X Window, а также её независимость от низкоуровневой реализации GUI на стороне клиента «развязывали» руки разработчикам ПО, которые очень часто стремились снабдить свои приложения оригинальным внешним видом, разрабатывая и поставляя вместе с ПО также собственные библиотеки элементов GUI. При этом развитие как самой системы X Window, так графических сред и библиотек элементов интерфейса происходит независимо друг от друга усилиями разных разработчиков.

Именно поэтому сейчас можно наблюдать такое количество всевозможных графических окружений для UNIX/GNU Linux. Некоторые из них (KDE, GNOME, XFCE) по качеству дизайна, удобства использования, функционалу и быстродействию настолько хороши, что люди, впервые увидевшие и поработавшие в этих средах устанавливают и используют их в качестве основных.

X Window System или просто X - это система для создания графического интерфейса, которая используется в операционных системах Unix. В начале 80-х существовала некая "Операционная система V" (The V System), а при ней - оконная подсистема W следующая буква алфавита после V, а заодно - первая буква слова Window Система созданная в сентябре 1987г. в MIT (Массачусетский Технологический Институт) стала стандартом. К 1984 году совместными усилиями института и исследовательского отделения Digital Equipment Corporation (DEC) эту оконную подсистему сделали системно-независимой (crossplatforming или X-platforming). Вдобавок первый разработчик X Window использовал весьма привлекательный и совершенный по сегодняшним меркам объектно-ориентированный язык программирования CLU, а затем молодой проект был перепрограммирован на язык С.

Как и любой большой и долгоживущий проект, X Window обладает массой специфических достоинств и недостатков. К достоинствам относиться то, что X Window работает, и работает хорошо (даже в приложениях относящихся к mission critical). X Window развивается, в настоящее время уже версия 11.6(X11R6) и уже активно идёт подготовка к выпуску версии 7). А также X Window так и осталась уникальной системой, у которой нет реальной альтернативы с 1987г. Недостатки системы были критичными только на ранней стадии использования, ругали обоснованно и необоснованно конкретные реализации и по мере развития системы по мере сил недостатки убирались. Несмотря на сетевой характер X Window не имела сетевой защиты, а также элементарно можно было получить сетевой доступ к компьютеру, использующему эту графическую подсистему. Вдобавок X Window была чрезвычайно прожорлива к системным ресурсам. К счастью эти особенности остались в прошлом.

X Window System позволяет рисовать на экране дисплея графические изображения, поддерживать концепцию окон и унифицировать работу с различными устройствами на основе библиотеки Xlib (именно о программировании на Xlib и будет идти речь в данном учебнике). Xlib - X library, это библиотека нижнего уровня, реализующая интерфейс X протокола к языку C и является основой для всех программ для X Window. Для того чтобы облегчить программирование с применением Xlib (X11) и упростить создание пользовательских интерфейсов, существует несколько пакетов, из которых наиболее широко распространены X Toolkit Intrinsics (Xt), Athena (Xaw) и Motif (Xm). В последние годы появились два новых пакета: GTK+ и Qt, лежащих в основе популярных среди пользователей Linux графических интерфейсов GNOME и KDE.

Конечно, использовать Qt для разработки приложения на C очень удобно, но чтобы более глубоко понять устройство X Window System, нужно заглянуть под покров библиотек Qt и GTK, умение писать Xlib приложения может оказаться полезным.

Читайте также: