? ? ? ?介紹了一些X Window的歷史及發(fā)展,還沒有提到Wayland本身,不少人已經(jīng)等不及了。不過,介紹這些是有必要的,畢竟要知道X Window的一些知識,才能明白為什么會有Wayland這個東西。
那么,回到上篇開頭最初的那個問題:
Wayland究竟是什么?
如果在兩年前,它是一個新的“X Server”,在于改善當(dāng)前X Server的不足,從而取代它?,F(xiàn)在,我們已經(jīng)可以用更標(biāo)準(zhǔn)的語言來定義Wayland了,那就是:A Simple Display Server。
沒錯,Wayland是一個簡單的“顯示服務(wù)器”(Display Server),與X Window屬于同一級的事物,而不是僅僅作為X Window下X Server的替代(注:X Window下分X Server和X Client)。也就是說,Wayland不僅僅是要完全取代X Window,而且它將顛覆Linux桌面上X Client/X Server的概念,以后將沒有所謂的“X Client”了,而是“Wayland Client”。
更確切的說,Wayland只是一個協(xié)議(Protocol),就像X Window當(dāng)前的協(xié)議——X11一樣,它只定義了如何與內(nèi)核通訊、如何與Client通訊,具體的策略,依然是交給開發(fā)者自己。所以Wayland依然是貫徹“提供機制,而非策略”的Unix程序。
“什么?Wayland還是Server/Client模式?”可以這么理解,但實際上與X Window的Server/Client有著本質(zhì)的區(qū)別。
讓我們用一張類似前文所示的圖表來重新演示一下,在Wayland的框架下,窗口事件的響應(yīng)是如何進(jìn)行的。
在Wayland的架構(gòu)圖中,最顯著的一些特點是:
它復(fù)用了所有Linux內(nèi)核的圖形、輸入輸出技術(shù):KMS、evdev,因此已支持的驅(qū)動可以直接拿來用;
Wayland沒有傳統(tǒng)的Server/Client的模式,取而代之的是:Compositor/Client,這不僅僅是換一個名稱而已,后面會講到具體區(qū)別;
還記得前文中“點擊Firefox的刷新按鈕”這個應(yīng)用場景吧?在Wayland里,所有的流程是這樣的:
內(nèi)核收到了鼠標(biāo)發(fā)出的信息,經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)發(fā)到了Wayland Compositor,就像之前發(fā)往X Server一樣。
Compositor收到消息后,立馬能知道哪個窗口該收到這個消息,因為它就是總控制中心,它掌握窗口的層級關(guān)系、動畫效果,因此它知道該坐標(biāo)產(chǎn)生的鼠標(biāo)點擊信息應(yīng)該發(fā)送給誰,就這樣,Compositor將鼠標(biāo)的點擊信息發(fā)送給了Firefox。
Firefox收到了消息,這時如果是在X Window下的話,F(xiàn)irefox會向X Server請求繪制按鈕被按下的效果。然而在Wayland里,F(xiàn)irefox可以自行進(jìn)行繪制而不需要再請求Compositor的許可!這就是傳說 中的:直接渲染機制(Direct Render)!Wayland不管Client的繪制工作,整個過程變得十分簡單而且高效!當(dāng)Firefox自行完成了按鈕狀態(tài)的繪制后,它只需要通知 Compositor,某塊區(qū)域已經(jīng)被更新了。
Compositor收到Firefox發(fā)來的信息的,再重新合成那塊更新的那塊區(qū)域,將最終桌面效果呈現(xiàn)給用戶。這個過程主要是跟內(nèi)核、顯卡驅(qū)動打交道了。
整個流程是不是很自然、很簡單?
所以結(jié)論出來了:
Wayland的“直接渲染架構(gòu)”徹底結(jié)束了傳統(tǒng)X Window在渲染圖形時需要不停的向Server請求、確認(rèn)再繪制這個繁瑣的過程,理論上響應(yīng)速度有了“爆發(fā)式”增長;
Wayland從根本上消除了“Server+Compositor”的重復(fù)勞動,僅有且只需要有一個“Compositor”合成器而已。
Compostior,就是Wayland上的“X Server”,但是它更純粹,它不像X Server一樣,像個大家長,什么都要管。Compositor只做該做的事情,把上面的過程簡化成任務(wù)便是:
基于Wayland協(xié)議,處理evdev的信息;
通知Client(即應(yīng)用程序)對相關(guān)事件做出反應(yīng)(至于應(yīng)用程序想怎么反應(yīng),Compositor不需要過問);
收到Client的狀態(tài)更新,重新合成圖形或管理新的圖形布局。
你意識到了,Wayland Compositor的角色,就像是“X Server”+“Window Manager”,但它只做份內(nèi)的事情而已。我想你已經(jīng)可以想像Wayland構(gòu)架是如何簡單而且高效了,它一舉解決了“X Window”發(fā)展這么多年來積累的、通過“擴展”去解決的那些問題。
看似很美好,那么Wayland現(xiàn)在的可用性如何?大家都知道,GTK+、Qt,現(xiàn)在都是基于X的,它們能順利地移植至基于Wayland嗎?當(dāng)然可以!
逐漸成熟的Wayland周邊應(yīng)用
還記得前面那篇文章中,我說過的這句話吧:“盡管在Linux平臺下,Cairo、Pango的發(fā)揮依然是基于X Window的,但X Window充其量僅僅是一個“backend”而已,并不是少它不行。同理,跨平臺的GTK+、Qt也只是視X為其中所支持的后端之一,假如哪天X真的 不在了,更換一個新后端,當(dāng)前的GNOME、KDE也能完整的跑起來?!?/p>
你已經(jīng)想到了,GTK+、Qt,只需要簡單的處理一下后端,便可以跑在Wayland上了。比如:
在當(dāng)前的GTK+3.0開發(fā)分支中,有一個開發(fā)分支是“rendering-cleanup”?!扒謇礓秩尽??這是做什么的?聯(lián)想一下那個連Client“怎么渲染”都要管的X Server吧。
對了!GTK+3.0已經(jīng)徹底移除了所有圖形渲染、繪圖方面跟X相關(guān)的部分了,現(xiàn)在它是一個100%基于Cairo繪制的圖形工具庫了(之前GTK+2.x時在2.8開始逐漸轉(zhuǎn)向用Cairo繪制,但一直不徹底)。
這意味著兩點:
GTK+的一直以來評價不怎么樣的跨平臺性,在3.0將有顯著的突破;
GTK+的Wayland后端,已經(jīng)在路上了!
見GTK+跑在Wayland上,截圖引自:Kristian Shows Off GTK+ 3.0 On Wayland
當(dāng)然,Qt也有了,限于篇福,這里就不介紹了。
另外一個已經(jīng)在主開發(fā)分支便支持Wayland的東西便是:Clutter。這是一個基于OpenGL的動畫框架,我以前介紹過很多次的GNOME Shell、Moblin, 都是基于Clutter的。在Clutter當(dāng)前1.5.x的開發(fā)分支,Wayland作為其中一個“backend”,已經(jīng)得到了 “experimental”的支持。所以說,GNOME 3.0、MeeGo Netbook很可能會成為第一個應(yīng)用Wayland的桌面環(huán)境。
那么,看來Wayland真的觸手可及了啰?可以這么說,但是還差一點。
Wayland技術(shù)實現(xiàn)及工作重點
Wayland的核心協(xié)議已經(jīng)實現(xiàn)的差不多了,它充分利用了Linux內(nèi)核的KMS、GEM、DRM等技術(shù),另外,它默認(rèn)是支持3D加速的,也就是通過OpenGL ES進(jìn)行圖形的合成——光是這一點,X Window又要淚奔了。
使用OpenGL ES這個子集而非OpenGL,這意味著什么?想想有多少項目是用OpenGL ES的:Android、iOS、WebOS、WebGL……幾乎所有主流的的移動操作系統(tǒng)、瀏覽器3D的實現(xiàn),都選用了精簡、高效的OpenGL ES。
我不知道當(dāng)前Android的Display Server、Input/Output是如何實現(xiàn)的,總之跟iOS相比,在觸控的響應(yīng)上是有差距的。未來,對OpenGL ES有著良好支持的Wayland,不知道會不會給這些基于Linux內(nèi)核的移動操作系統(tǒng)發(fā)力呢?我想是非常有可能的!
這時問題就來了,因為Wayland所使用的,都是當(dāng)前Linux下最新潮的圖形技術(shù)。所以理所當(dāng)然的,在驅(qū)動這一層面會有一些廠商跟不上。
拿nVIDIA開刷吧,KMS技術(shù)都出來一年多了,Intel的全部顯卡和AMD部分顯卡已經(jīng)獲得支持了,可nVIDIA壓根就沒有興趣搞這個,以 致于開源社區(qū)利用反向工程,通過“Nouveau”項目讓nVIDIA支持了KMS,當(dāng)然比較遺憾的是,性能跟官方閉源的驅(qū)動是差了相當(dāng)?shù)木嚯x。
所以說,基于Wayland的Linux桌面/移動要真正得到應(yīng)用,驅(qū)動這一關(guān)是一定要解決的。不過正所謂潮流不可檔,nVIDIA遲早會支持這項技術(shù)的。
等到驅(qū)動完全不成問題了,Wayland還需要一個全功能的“Compositor”,這個角色,就由Clutter/Mutter、 Compiz、KWin等當(dāng)前主流的窗口管理器來扮演的,相信只要通過簡單的修改,這些合成窗口管理器很快地就能轉(zhuǎn)變成一個全能的“Wayland Compositor”!
把玩Wayland及展望未來
講了這么多技術(shù)、歷史和業(yè)界,大家肯定枯燥了,究竟現(xiàn)在有沒有可以跑的“Wayland Compositor”可以玩玩呢?當(dāng)然!
現(xiàn)在,只要你從官方取得源碼,然后根據(jù)教程進(jìn) 行編譯,就能跑起一個簡單實現(xiàn)的“Wayland Compositor”。由于Wayland協(xié)議的靈活性,Wayland Compositor也可以擁有自己的后端:比如直接在DRM上跑Wayland(不需要X),或者在X Window上跑起一個Wayland Compositor(相當(dāng)于在X Window上用Xephyr再跑一個X Window)。
當(dāng)前我在Ubuntu 10.10的圖形環(huán)境下,就跑起了默認(rèn)的這個簡易的Wayland Compositor,幾點說明:
支持透明、陰影和簡單的窗口管理;
所有的圖形繪制,都是通過Cairo-gl(Cairo的OpenGL后端)進(jìn)行;
除了這個Wayland Compositor本身是跑在X Window之上,其本身合成效果、處理窗口布局等等,都完全沒有用到X,而且整個代碼非常簡潔。未來的Linux圖形,就會像是這樣一個結(jié)構(gòu)簡單又高效的樣子。
相信看完我這些介紹,大家對Wayland是個什么角色,已經(jīng)比較清楚了吧?
簡單的說,它就是一個去除X Window中不必要的設(shè)計、充分利用現(xiàn)代Linux內(nèi)核圖形技術(shù)的一個顯示機制,它的出現(xiàn)是自然而然的,它的使命不是為了消滅X Window,而是將Linux的圖形技術(shù)發(fā)揮至更高的一個境界。傳統(tǒng)的X Window(即經(jīng)典X應(yīng)用、Gtk 1.x/2.x等舊應(yīng)用),也會在相當(dāng)長一段時間內(nèi)得到繼續(xù)支持,通過Wayland Client的形式跑在Wayland Compositor上,直到最終升級、取代或被淘汰。
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