xwindow 和 wayland

素颜马尾好姑娘i 2021-12-05 03:27 339阅读 0赞

**FrameBuffer**

FrameBuffer 是出现在 2.2.xx内核当中的一种驱动程序接口。这种接口将显示设备抽象为帧缓冲区。用户可以将它看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反应在屏幕上。该驱动程序的设备文件一般是/dev/fb0、/dev/fb1 等等。

比如，假设现在的显示模式是 1024x768-8位色，则可以通过如下的命令清空屏幕：

$ dd if=/dev/zero of=/dev/fb0 bs=1024 count=768

在应用程序中，一般通过将 FrameBuffer 设备映射到进程地址空间的方式使用，比如下面的程序就打开 /dev/fb0设备，并通过 mmap 系统调用进行地址映射，随后用 memset 将屏幕清空（这里假设显示模式是 1024x768-8位色模式，线性内存模式）：

int fb;
    unsigned char* fb_mem;
    fb = open (“/dev/fb0”, O_RDWR);
    fb_mem = mmap (NULL, 1024*768,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fb,0);
    memset (fb_mem, 0, 1024*768);

FrameBuffer 设备还提供了若干 ioctl命令，通过这些命令，可以获得显示设备的一些固定信息（比如显示内存大小）、与显示模式相关的可变信息（比如分辨率、象素结构、每扫描线的字节宽度），以及伪彩色模式下的调色板信息等等。

通过 FrameBuffer设备，还可以获得当前内核所支持的加速显示卡的类型（通过固定信息得到），这种类型通常是和特定显示芯片相关的。比如目前最新的内核（2.4.9）中，就包含有对S3、Matrox、nVidia、3Dfx 等等流行显示芯片的加速支持。在获得了加速芯片类型之后，应用程序就可以将 PCI设备的内存I/O（memio）映射到进程的地址空间。这些 memio一般是用来控制显示卡的寄存器，通过对这些寄存器的操作，应用程序就可以控制特定显卡的加速功能。

**X Window System**

X窗口系统（X Window System，也常称为X11或X）是一种以位图方式显示的软件窗口系统。最初是1984年麻省理工学院的研究，之后变成UNIX、类UNIX、以及OpenVMS等操作系统所一致适用的标准化软件工具包及显示架构的运作协定。X窗口系统通过软件工具及架构协定来创建操作系统所用的图形用户界面，此后则逐渐扩展适用到各形各色的其他操作系统上。现在几乎所有的操作系统都能支持与使用X。更重要的是，今日知名的桌面环境——GNOME和KDE也都是以X窗口系统为基础建构成的。  
由于X只是工具包及架构规范，本身并无实际参与运作的实体，所以必须有人依据此标准进行开发撰写。如此才有真正可用、可运行的实体，始可称为实现体。目前依据X的规范架构所开发撰写成的实现体中，以X.Org最为普遍且最受欢迎。X.Org所用的协定版本，X11，是在1987年9月所发布。而今最新的参考实现（参考性、示范性的实现体）版本则是X11 Release 7.6（简称：X11R7.6），而此专案由X.Org基金会所领导，且是以MIT授权和相似的授权许可的自由软件。

原理：  
内核捕获鼠标点击事件并发送给 X server。  
X server 会计算该把这一事件发送给哪个窗口(事实上，窗口位置是由Compositor控制的，X server并不能够正确的计算Compositor做过特效变化之后的按钮的正确位置)。  
应用程序对此事件进行处理(将引发按钮更新动作)。但是，在此之前它得向X server发送绘制请求。  
X server接收到这条绘制请求，然后把它发给视频驱动来渲染。X 还计算了更新区域，并且这条"垃圾信息"发送给了Compositor。  
这时，Compositor 知道它必须要重新合成屏幕上的一块区域。当然，这还是要向X server发送绘制请求的。  
开始绘制。但是X server 还会去做一些不必要的本职工作(窗口重叠计算,窗口剪裁计算等)。

详见：[https://baike.baidu.com/item/X%20Window/7249336?fromtitle=xwindows&fromid=3198561&fr=aladdin][https_baike.baidu.com_item_X_20Window_7249336_fromtitle_xwindows_fromid_3198561_fr_aladdin]

**wayland**

Wayland是一个简单的“显示服务器”（Display Server），与X Window属于同一级的事物，而不是仅仅作为X Window下X Server的替代（注：X Window下分X Server和X Client）。也就是说，Wayland不仅仅是要完全取代X Window，而且它将颠覆[Linux][]桌面上X Client/X Server的概念，以后将没有所谓的“X Client”了，而是“Wayland Client”。  
Wayland只是一个协议（Protocol），就像[X Window][]当前的协议——X11一样，它只定义了如何与内核通讯、如何与[Client][]通讯，具体的策略，依然是交给开发者自己。所以Wayland依然 是贯彻“提供机制，而非策略”的Unix程序。  
在[Linux][Linux 1]平台 下，[Cairo][]、[Pango][]的发挥依然是基于X Window的，但X Window是一个“backend”而已，并不是少它不行。同理，跨平台的[GTK+][GTK]、Qt也只是视X为其中所支持的后端之一，假如哪天X真的 不在了，更换一个新后端，当前的[GNOME][]、[KDE][]也能完整的跑起来。”  
Wayland复用了所有[Linux][Linux 1]内核的图形、输入输出技术：KMS、evdev，因此已支持的驱动可以直接拿来用。  
Wayland没有传统的Server/Client的模式，取而代之的是：Compositor/Client，这不仅仅是换一个名称而已，后面会讲到具体区别。

原理：  
内核捕获鼠标点击事件并发送给 Wayland Compositor。  
所有的渲染都发生在客户端，客户端接收到输入事件之后，自行计算需要渲染的区域，然后再内存中开辟一段（可以是共享内存，也可以是显存，取决于实际硬件），然后将绘制好的图像放入buffer中，然后通知Wayland的Server，称之为 Compositor，Compositor收到这条信息后，然后做一件很简单的工作，就是把Client绘制好的图片合成一下，然后发送到渲染器渲染就行了，无需向Wayland请求。这样就大大减少了Client和Server的频繁交互和数据传递。效率大大提高。

详见：[https://baike.baidu.com/item/Wayland/7429696?fr=aladdin][https_baike.baidu.com_item_Wayland_7429696_fr_aladdin]

[https_baike.baidu.com_item_X_20Window_7249336_fromtitle_xwindows_fromid_3198561_fr_aladdin]: https://baike.baidu.com/item/X%20Window/7249336?fromtitle=xwindows&fromid=3198561&fr=aladdin
[Linux]: https://baike.baidu.com/item/Linux/27050
[X Window]: https://baike.baidu.com/item/X%20Window
[Client]: https://baike.baidu.com/item/Client
[Linux 1]: https://baike.baidu.com/item/Linux
[Cairo]: https://baike.baidu.com/item/Cairo/5454247
[Pango]: https://baike.baidu.com/item/Pango/2603154
[GTK]: https://baike.baidu.com/item/GTK%2B/5835505
[GNOME]: https://baike.baidu.com/item/GNOME/5105879
[KDE]: https://baike.baidu.com/item/KDE/5108022
[https_baike.baidu.com_item_Wayland_7429696_fr_aladdin]: https://baike.baidu.com/item/Wayland/7429696?fr=aladdin