linux图形堆栈如何组织？

谁能解释（希望有一个图片），Linux图形堆栈是如何组织的？我一直都在听到有关X / GTK / GNOME / KDE等的信息，但是我真的不知道它们实际上在做什么，以及它们如何相互影响以及如何与堆栈的其他部分交互。Unity和Wayland如何配合？

X Window系统使用客户端-服务器体系结构。X服务器在具有显示器的计算机（监视器+输入设备）上运行，而X客户端可以在任何其他计算机上运行，​​并使用X协议（不是直接而是通过使用库，例如Xlib，或更现代的非阻塞事件驱动XCB）。X协议被设计为可扩展的，并且具有许多扩展（请参阅参考资料xdpyinfo(1)）。

X服务器仅执行低级操作，例如创建和销毁窗口，执行绘图操作（当今大多数绘图是在客户端上完成并作为图像发送到服务器），将事件发送到Windows，...您可以看到很少一个X服务器通过运行X :1 &（使用另一个X服务器尚未使用的任何数字）或Xephyr :1 &（Xephyr运行当前X服务器上嵌入的X服务器）来运行xterm -display :1 &，然后运行并切换到新的X服务器（您可能需要设置X授权）使用xauth(1)）。

如您所见，X服务器几乎不执行任何操作，它不绘制标题栏，不执行窗口最小化/图标化，不管理窗口放置...当然，您可以手动运行命令来控制窗口放置就像xterm -geometry -0-0，但是通常会有一个特殊的X客户端来执行上述操作。该客户端称为窗口管理器。一次只能有一个活动的窗口管理器。如果您仍然有开放的前一个命令的裸X服务器，你可以尝试在其上运行的窗口管理器，例如twm，metacity，kwin，compiz，larswm，pawm，...

就像我们说的那样，X仅执行低级操作，而不提供按钮，菜单，工具栏等高级概念。这些由称为工具箱的库提供，例如：Xaw，GTK，Qt，FLTK等。

桌面环境是旨在提供统一用户体验的程序的集合。因此，桌面环境通常提供面板，应用程序启动器，系统托盘，控制面板，配置基础结构（用于保存设置的位置）。一些知名的桌面环境包括KDE（使用Qt工具包构建），Gnome（使用GTK），Enlightenment（使用其自己的工具包库），...

最好使用3d硬件完成一些现代桌面效果。于是出现了一个新组件，即复合管理器。X扩展名XComposite扩展将窗口内容发送到复合管理器。合成管理器将这些内容转换为纹理，并通过OpenGL使用3d硬件以多种方式对其进行合成（alpha混合，3d投影等）。

不久前，X服务器直接与硬件设备通信。该设备处理的重要部分已转移到OS内核：DRI（允许X 和直接渲染客户端访问3d硬件），evdev（用于输入设备处理的统一接口），KMS（将图形模式设置移动到内核） ，GEM / TTM（纹理内存管理）。

因此，由于设备处理的复杂性现在大多在X之外，因此使用简化的窗口系统进行实验变得更加容易。Wayland是基于复合管理器概念的窗口系统，即，窗口系统是复合管理器。Wayland利用从X移出并使用OpenGL渲染的设备处理功能。

至于Unity，这是一个桌面环境，旨在具有适合上网本的用户界面。

传统堆栈基于3个主要组件构建：

• X服务器处理显示
• 窗口管理器将窗口放入框架中，处理最小化窗口等问题。这是Unix中机制与策略分离的一部分
• 执行有用任务的客户端，如显示stackexchange网站。他们可能直接使用X协议（自杀），使用xlib或xcb（稍微容易些）或使用工具包，例如GTK +或QT。

X体系结构成为网络，因此允许客户端位于单独的主机上，然后位于服务器上。

到目前为止，一切都很好。但是，那是过去的印象。如今，处理图形的不是CPU，而是GPU。已经进行了各种尝试将其合并到模型中-并在内核出现时进一步扩展。

首先，已经对图形卡的使用做出了一些假设。例如，仅假定屏幕上的渲染。我现在无法在Wikipedia上找到此信息，但DRI 1还假定只有一个应用程序会同时使用OpenGL（我无法立即引用，但是我可以将其挖到与WONTFIX接近的地方，并附有注释以等待DRI 2）。

已经提出了一些间接渲染的临时解决方案（复合WM需要）：

• XGL-支持应用程序直接与卡通信的早期命题
• AIGLX-使用OpenGL协议的网络属性的公认命题
• NVidia的专有解决方案

开始在较新的体系结构（DRI 2）上进行工作。其中包括：

• 内核内支持内存处理（GEM / TTM）
• 内核模式设置（KMS）允许更改内核分辨率，从而避免了在X和控制台之间切换时的延迟以及其他一些功能（例如，即使X正在运行，也会在紧急情况下显示消息-计划实施IIRC）。

已经开始以某种方式正交移至内核，运行Gallium驱动程序。Mesa库开始是在CPU上实现OpenGL，然后开始使用GPU加速。一直对OpenGL严格。在OpenGL 3.0中，模型发生了重大变化，并且不可避免地要重写库。但是，他们利用这个机会将代码分成几层来提取通用代码，并提供了底层API，允许在其之上实现各种3D API-例如，Wine提供DirectX直接与Gallium对话而不是通过OpenGL。 API层（可能没有直接的1-1调用）。

Wayland是一个项目，它认为上述内容有点复杂，而且过于“历史化”。1984年的设计（尽管经过了高度修改和改编）并不符合21 c的开始。根据支持者。

尽管它仍然缺少某些重要功能（例如，完全的OpenGL支持（对于某些情况很重要-网络支持）），但它可以提供更大的灵活性和更好的性能。

有关桌面环境和窗口管理器的更多信息。窗口管理器是负责窗口运行方式的应用程序-例如，它负责管理工作区，绘制标题栏（带有windo标题和最小/最大/关闭按钮的屏幕顶部的东西）等。

首先，仅使用了最少的WM，但随后用户开始需要桌面环境-即功能更强的版本，其中包括菜单启动，桌面背景等。但是，桌面环境的大多数部分虽然经常集成，但却不是窗口管理器。

一段时间后，引入了复合WM，该复合WM使用OpenGL和间接渲染进行工作。它们不仅提供图形效果，还使某些辅助功能（如放大镜）的实现更加容易。

首先，实际上没有Linux图形堆栈。Linux没有图形显示功能。

但是，Linux应用程序可以使用图形显示，并且有许多不同的系统可以执行此操作。最常见的都是建立在X窗口之上的。

X是网络协议，因为在X协议栈的中间，您可以将网络作为标准组件。让我们看一个特定的用例。柏林的一位物理学家希望在瑞士的欧洲核子研究中心（CERN）对其中一种核对撞机进行实验。他远程登录并在CERN的一台超级计算机阵列上运行数据分析程序，并在屏幕上以图形方式显示结果。

在柏林，物理学家有一个运行某些X服务器软件的X终端设备，该软件为远程应用程序提供图形显示功能。X服务器软件具有一个帧缓冲区，该缓冲区与特定硬件的特定设备驱动程序对话。X服务器软件使用X协议。因此，这些层可能是图形设备->设备驱动程序->帧缓冲区-> X服务器-> X协议。

然后，在瑞士，应用程序使用X协议连接到显示器，并发送图形显示命令，例如“绘制矩形”或“ alpha混合”。该应用程序可能使用高级图形库，而该库又可能基于较低级的库。例如，可以使用WxWidget工具箱以Python编写应用程序，该工具箱是在GTK之上构建的，该工具箱使用名为Cairo的库来编写核心图形绘制命令。开罗顶部也可能有OPENGL。这些层可能是这样的：WxWidgets-> GTK-> Cairo-> X Toolkit-> X协议。显然，是中间的协议将事物连接在一起，并且由于Linux还支持UNIX套接字（数据的完全内部传输），因此如果需要，这两种类型的事物可以在一台机器上运行。

X是指协议和体系结构的基础，例如运行图形显示，指点设备和键盘的X服务器。

GTK和QT是两个通用的GUI库，它们支持窗口，对话框，按钮等。

GNOME和KDE是两个桌面环境，它们管理图形桌面上的窗口，提供有用的applet和诸如按钮栏之类的东西。它们还允许多个应用程序通过X服务器（X终端设备）进行通信，即使这些应用程序在不同的远程计算机上运行也是如此。例如，复制和粘贴是应用程序间通信的一种形式。GNOME建立在GTK之上。KDE建立在QT之上。可以在KDE桌面上运行GNOME应用程序，也可以在GNOME桌面上运行KDE应用程序，因为它们都可以使用相同的基础X协议。

这是它的组织机构，您将从这张图片中从几页文字中了解更多信息：

台式机和某些服务器上的Linux仍然是所有X和帧缓冲区图形。在X窗口下-带有GTK +和Qt，是的，两者都使用X系统，再次有很多桌面环境-Gnome，KDE使用X显示器及其外壳等。

顺便说一句，最近有一个来自linux conf的视频（http://blip.tv/file/4693305/）。来自英特尔的Keith Packard谈到了X和GL *。这很有趣。