关于linux图形界面的基本知识
作者:GuCuiwen email:win2linux@163.com
很多Linux初学者分不清楚Linux和X之间, X和Xfree86之间, X和KDE, GNOME等之间是什么关系. 常常混淆概念,我想以比较易于理解的方式说明一下X,X11,XFREE,WM,KDE,GNOME等之间的关系.由于本人水平有限可能存在错误,请高手指正.
一、Linux本身没有图形界面,Linux现在的图形界面的实现只是Linux下的应用程序实现的.
图形界面并不是Linux的一部分,Linux只是一个基于命令行的操作系统,Linux和Xfree的关系就相当于当年的DOS和WINDOWS3.0 一样,windows3.0不是独立的操作系统,它只是DOS的扩充,是DOS下的应用程序级别的系统,不是独立的操作系统,同样XFree只是 Linux下的一个应用程序而已.不是系统的一部分,但是X的存在可以方便用户使用电脑.WINDOWS95及以后的版本就不一样了,他们的图形界面是操作系统的一部分,图形界面在系统内核中就实现了,没有了图形界面windows就不成为windows了,但Linux却不一样,没有图形界面Linux 还是Linux,很多装Linux的WEB服务器就根本不装X服务器.这也是WINDOWS和Linux的重要区别之一.
二、X是协议,不是具体的某个软件
X是协议,就像HTTP协议,IP协议一样.这个概念很多初学者甚至学习LINUX有一定时间的人都混淆,一个基于X的应用程序需要运行并显示内容时他就联接到X服务器,开始用X协议和服务器交谈.比如一个X应用程序要在屏幕上输出一个圆, 那么他就用X协议对X服务器说:喂!我需要在屏幕上画一个圆.X应用程序只负责告诉X服务器在屏幕的什么地方用什么颜色画一个多大的圆,而具体的"画"的动作,比如这个圆如何生成,用什么显卡的驱动程序去指挥显卡完成等等工作是由X服务器来完成的.X服务器还负责捕捉键盘和鼠标的动作,假设X服务器捕捉到鼠标的左键被按下了,他就告诉X应用程序:亲爱的应用程序先生,我发现鼠标被按下了,您有什么指示吗?如果X应用程序被设计成当按下鼠标左健后再在屏幕上画一个正方形的话,X应用程序就对X服务器说:请再画一个正方形,当然他会告诉服务器在什么地方用什么颜色画多大的正方形,但不关心具体怎么画--那是服务器的事情.
那么协议是需要具体的软件来实现的,这就是下面我要讲的:
三、X和XFree86的关系.
有了协议就需要具体的软件来实现这个协议.就好比我们有了交通法规就需要交警去根据法规维护交通秩序一样.Xfree86就是这样一个去根据法规实现协议的"交警".他按照X协议的规定来完成X应用程序提交的在屏幕上显示的任务.当然不仅仅是某个特定的交警才可以去维护和实现这个法规,比如还可以由交通协管员来实现交通法规,必要的时候警察也可以介入,当然前提是他们都要懂得交通法规,也就是要懂得协议.所以实现X协议的软件也并不只有XFree86, XFree86只是实现X协议的一个免费X服务器软件.商业上常用MOTIF,现在还有XORG,还有很多很小的由爱好者写的小的X服务器软件.甚至可以在WINDOWS上有X服务器运行,这样你可以在Linux系统上运行一个X应用程序然后在另一台windows系统上显示.多么神奇.你可以用 google找到这样的X服务器软件.只不过在LINUX上最常用的是XFree86.(现在的Linux发行版都用Xorg了)顺便说一句,苹果电脑的图形界面用的也是X协议,而且被认为是做的最好的X协议图形界面,并且他对X协议的实施是做在系统内核里的,所以性能明显好很多,这就是为什么很多大型三维图形设计软件都是在苹果平台上的原因.
为了便于理解拿HTTP协议来比较:
协议是HTTP (hyper text transmission protocol)
实现这个协议的常用服务器有:apache IIS 等
请求这些服务器传输文件的客户有:IE ,MOZILLA ,NETSCAPE等.
协议是X
实现这个协议的常用服务器有Xfree86 ,Xorg ,Xnest等
请求这些服务器来完成显示任务的客户:所有的X应用程序.
只不过HTTP协议的服务器和客户端通常都在两台不同的电脑(服务器和客户机)之间来实现,所以一般人对这个比较容易理解.而X协议的服务器和客户端程序通常在同一台电脑上,因此很多用户都感到对此很难理解.既然是协议,那么肯定和平台无关的,因此可以让X应用程序显示在任何装有X服务器的远程计算机上. 甚至显示在装有Xnest服务器的windows系统上.只不过在大多数情况下,X应用程序都用本机的X服务器,然后X服务器将显示结果输出到本机的显示器.这也是很多人不理解X是一种协议的原因.
四、X和X11R6又是什么关系?
不知道初学者有没有注意到/usr/X11R6这个目录,这是XFree的默认安装目录
X11R6 实际上是 X Protocol version 11 Release 6
(X协议第11版第六次发行)的意思,就是说目前用的X协议是第11版的,然后经过了6次小的修正.不同版本的X协议是不能通信的.就像我们现在IPV4和IPV6不能通信一样,不过不用担心,现在的X服务器软件和X应用程序都遵循X11R6.
另外XFree86 3.3.6 XFree86 4.3.6 等这些版本是实现X协议的软件XFree86的版本号.这是初学者经常高混淆的概念.
协议版本和实现协议的软件的版本--这两个概念的区别你分清楚了吗?
五、X服务器和WM(window manager 窗口管理器)之间是什么关系.
平时大家起动图形界面是怎么启动的呢?
如果你是一开己就进入图形界面那就太遗憾了.因为你错过了了解X服务器起动过程的好时机.不过没关系.你打开一个XTERM输入:
init 3
就可以安全的回到字符界面.
好了,等做完以下实验你就完全明白X和WM(window manager 窗口管理器)之间是什么关系了.
先输入以下命令:
#startx
起动图形界面,你看到的是一个和平时使用一样的完整的图形界面操作环境.
你可以最大化,最小化,移动,关闭窗口等.
按ctrl+alt+backspace反回字符界面.
输入:
#xinit
再次启动图形界面,你看到了什么,你看到一个XTERM.而且不能移动.但是你可以在这个XTERM中输入命令打开X应用程序,如果我输入:
#mozilla
打开浏览器,你看到的浏览器和平时有什么不同吗?他在屏幕中间,不能移动,不能最小化,不能最大化,没有边框.
为什么同样一个X应用程序会有这样的不同呢?因为我们用startx起动图形界面的时候同时也启动了一个WM(即窗口管理器),如果你用KDE就起动了KDE,如果你用GNOME就起动了GNOME.但是你用xinit起动图形界面的时候却没有起动WM.
现在你明白窗口管理器的作用了吗?他的作用就是最大化,最小化,移动,关闭窗口等.而这些不是X服务器来负责完成的.
如果你用xinit起动图形界面并在xterm中输入twm,看看会有什么?
xterm被加上了一个边框,你可以通过这个边框移动,最大化,最小化这个xterm,twm就是XFree86中自带的窗口管理器,是一个比较简陋的最简单的窗口管理器,但是他具有窗口管理器的全部特征.
如果你不输入twm而输入gnome-session就可以起动GNOME
或者输入startkde起动KDE.
通过以上的实验你就可以清楚的明白他们之间的关系.
六、关于KDE和GNOME
KDE和GNOME是LINUX里最常用的图形界面操作环境,他们不仅仅是一个窗口管理器那么简单, KDE是K Desktop Environment 的缩写.他不仅是一个窗口管理器,还有很多配套的应用软件和方便使用的桌面环境,比如任务栏,开始菜单,桌面图标等等.
GNOME是GNU Network Object Model Environment 的缩写.和KDE一样,也是一个功能强大的综合环境.
另外在其它UNIX系统中,常常使用CDE作为这样一个环境.
其它的小型窗口管理器有:
window maker,after step,blackbox,fvwm,fvwm2,等等都是常用的优秀窗口管理器.REDHAT9中有 window maker 但是默认不安装,大家可以装来试试.只要xinit再wmaker&就可以用windowmaker了.
七、Linux图形界面层次关系总结
Linux本身-->X服务器<-[通过X协议交谈]->窗口管理器(综合桌面环境)-->X应用程序.
八、关于Linux两大图形界面KDE和Gnome
KDE早于Gnome出现，但是KDE基于的Qt是不遵循GPL开源协议的，Qt是一个跨平台的C++图形用户界面库 ，它是挪威TrollTech公司的产品(2008年底被NOKIA收购)。 Qt具有优良的跨平台特性（支持Windows、Linux、各种UNIX、OS390和QNX等）、面向对象机制以及丰富的API，同时也可支持2D/3D渲染和OpenGL API。在当时的同类图形用户界面库产品中，Qt的功能最为强大.但底层的基础 Qt却是一个不遵循GPL的商业软件，这就给KDE上了一道无形的枷锁并带来可能的法律风险。一大批自由程序员对KDE项目的决定深为不满，它们认为利用非自由软件开发违背了GPL的精神。于是这些GNU的狂热信徒兵分两路：其中一部分人去制作Harmonny，试图重写出一套兼容Qt的替代品，这个项目虽然技术上相对简单，但却没有获得KDE项目的支持；另一路人马则决定重新开发一套名为“GNOME（GNU Network Object Environment）”的图形环境来替代KDE。
GNOME选择完全遵循GPL的GTK图形界面库为基础，因此我们也一般将GNOME和KDE两大阵营称为GNOME/GTK和 KDE/Qt。与Qt基于C++语言不同，GTK采用较传统的C语言 ，虽然C语言不支持面向对象设计，看起来比较落后，但当时熟悉C语言的开发者远远多于熟悉C++的开发者。加之GNOME/GTK完全遵循GPL版权公约，吸引了更多的自由程序员参与。
四、linux/unix基于xwindow的的图形显示处理原理
X Window从逻辑上分为三层：最底层的X Server（X服务器）主要处理输入/输出信息并维护相关资源，它接受来自键盘、鼠标的操作并将它交给X Client（X客户端）作出反馈，而由X Client传来的输出信息也由它来负责输出；最外层的X Client则提供一个完整的GUI界面，负责与用户的直接交互（KDE、Gnome都是一个X Client），而衔接X Server与X Client的就是“X Protocol(X通讯协议)”、它的任务是充当这两者的沟通管道。尽管UNIX厂商采用相同的X Window，但终端的X Client并不相同。
五、Qt GTK 和KDE GNOME的关系
简单来说：为了方便开发人员 编写X clients，就有了Xlib来封装协议；Xlib不够方便，于是就有了qt和gtk，提供了很多窗口控件（widgets）。
为了方便用户 ，就出现了gnome和kde等桌面管理系统。一般来说，linux用户看到的界面就是其中之一了。gnome用的是gtk库，kde用的是qt库。
顺便说一句，Qt被诺基亚收购以后，有看GPL授权模式，也让更多的开发中加入到Qt的阵营中，但基于Qt的Symbian 3系统却并不被看好，因为在他之前，已经有了比较强势的 wm android 和iphone OS。