? ? ? Wayland是什么呢？它是X Window？還是要取代X Window？它的優(yōu)勢在哪里？Linux桌面/移動會因此有什么變化？在本篇中，我將回顧歷史，展望未來，通過簡易的文字，來先回顧一下X Window，從而繼續(xù)解答Wayland。

注：在下對X Window的理解僅限于表面，文章中會有不少技術(shù)、歷史方面的錯誤，若有大俠指出，不勝感激！

古老的X Window和現(xiàn)代的桌面技術(shù)

X Window在1984年由MIT研發(fā)，它的設(shè)計哲學(xué)之一是：提供機(jī)制，而非策略。舉個最簡單的例子吧：X Window提供了生成窗口（Window）的方法，但它沒規(guī)定窗口要怎么呈現(xiàn)（map）或擺放（place），這個策略是由外部程序——窗口管理器（Window Manager）所決定的。另外一個X Window的主要特點便是：Server/Client網(wǎng)絡(luò)模型。不論是本地、遠(yuǎn)程的應(yīng)用程序，都統(tǒng)一通過Server/Client模型來運作，比如：讓遠(yuǎn)程的應(yīng)用程序跑在本地上。

X Window在推出之后快速演化，在1987年時候，其核心協(xié)議已經(jīng)是第11版本了，簡稱：x11。這個版本已經(jīng)將“提供機(jī)制，而非策略”這個哲學(xué)貫徹地非常徹底，以致于核心協(xié)議基本穩(wěn)定，不需要特別大的改動。于是乎，你看到了，現(xiàn)在是2010年，整整23年了，X Window依然是X11。

你可能會詫異，23年了，X Window的核心都沒有特別大的變化，它能適應(yīng)現(xiàn)代桌面的快速發(fā)展嗎？這就要再次提到X Window的設(shè)計優(yōu)勢了，X Window在核心層之外提供一個擴(kuò)展層，開發(fā)者可以開發(fā)相應(yīng)擴(kuò)展，來實現(xiàn)自己的擴(kuò)展協(xié)議，比方說：

標(biāo)準(zhǔn)的Window都是矩形的，我如何用它來畫一個圓形的窗口？X Window協(xié)議并未提供，但是通過“shape”這個擴(kuò)展，X Window可以實現(xiàn)不規(guī)則的窗體。

所以啊，這23年，X Window除了繼續(xù)完善核心協(xié)議、驅(qū)動以外，很大程度上，都是擴(kuò)展使它保持“與時俱進(jìn)”，比如說：

要多頭顯示支持，這個是由“Xinerama”擴(kuò)展實現(xiàn)的；

要有多媒體視頻回放的支持，這個是由“X Video”擴(kuò)展實現(xiàn)的;

OpenGL的3D支持，則是通過“GL”擴(kuò)展來實現(xiàn)的；

Compiz那樣的合成桌面特效是怎么弄的？沒錯，還需要一個新的擴(kuò)展，它便是：“Composite”；

甚至Keyboard的支持，都是通過“X Keyboard Extension”（也就是“XKB”）的！

X Window的核心，基本上就是在處理Server/Client、驅(qū)動之類的，而外部的那些支持，基本上全是通過“擴(kuò)展”進(jìn)行的。這沒什么不好，X Window的結(jié)構(gòu)設(shè)計精良，盡管是擴(kuò)展，但它們沒有任何效能上的問題。通過擴(kuò)展方便地實現(xiàn)了一些對新技術(shù)、新事物的支持，而且方便維護(hù)，這再好不過了。

所以你看到了盡管23年過去了，基于X Window的GNOME、KDE，還能保持與同期Windows、Mac OS X競爭甚至某些方面更好，你就不得不佩服這些前輩在最初設(shè)計時定下的設(shè)計哲學(xué)是多么正確了。

雖然擴(kuò)展的眾多沒有給X Window造成什么問題，也跟X Window的設(shè)計哲學(xué)相符，但是其Server/Client的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，卻一直倍受質(zhì)疑，這便是：

X Window的效率問題

經(jīng)常聽到有人說，X Window的Server/Client結(jié)構(gòu)嚴(yán)重影響效率，導(dǎo)致Linux桌面的效應(yīng)速度一直不如Windows、Mac OS X。事實是不是這樣呢？讓我們還是透過原理來說話吧。

這張，便是當(dāng)前X Window系統(tǒng)的架構(gòu)圖，稍微解釋一下：

X Client：圖形應(yīng)用程序，如Firefox、Pidgin等；

X Server：你看不見的控制中心；

Compositor：合成桌面系統(tǒng)，如Compiz；

Kernel/KMS/evdev：這便是Linux Kernel，后面會提到KMS技術(shù)了，其中還有一項evdev，是管理輸入設(shè)備的。

通過這些箭頭，你已經(jīng)可以明白一些X Window的工作機(jī)制了，不過還從一個應(yīng)用場景來解釋一下，想像一下，當(dāng)你點擊了Firefox（X Client）的“刷新”按鈕，將會發(fā)生以下事情：

你用鼠標(biāo)點擊了Firefox的“刷新”按鈕，這時內(nèi)核收到了鼠標(biāo)發(fā)來的事件，并將其通過evdev輸入驅(qū)動發(fā)送至了X Server。這時內(nèi)核實際上做了很多事情，包括將不同品牌的鼠標(biāo)發(fā)出的不同信號轉(zhuǎn)換成了標(biāo)準(zhǔn)的“evdev”輸入信息。

這時X Server可以判斷哪個Window該收到這個消息，并將某座標(biāo)按下按鈕的消息發(fā)往X Client——Firefox。但事實上X Server并不知道它得到的窗口信息是不是正確！為什么呢？因為當(dāng)前的Linux桌面早已經(jīng)不是10年前的那樣了，現(xiàn)在是“Composite”即合成桌面的時代，合成桌面的一個特點便是：Compositor（如Compiz）管理窗口的一切，X Server只能知道屏幕的某個點收到了鼠標(biāo)消息，卻不知道這個點下面到底有沒有窗口——誰知道Compiz是不是正在搞一個漂亮的、緩慢的動畫，把窗口收縮起來了呢？

假設(shè)應(yīng)用場景沒這么復(fù)雜，F(xiàn)irefox順利地收到了消息，這時Firefox要決定該如何做：按鈕要有按下的效果。于是Firefox再發(fā)送請求給X Server，說：“麻煩畫一下按鈕按下的效果。”

當(dāng)X Server收到消息后，它就準(zhǔn)備開始做具體的繪圖工作了：首先它告訴顯卡驅(qū)動，要畫怎么樣一個效果，然后它也計算了被改變的那塊區(qū)域，同時告訴Compiz那塊區(qū)域需要重新合成一下。

Compiz收到消息后，它將從緩沖里取得顯卡渲染出的圖形并重新合成至整個屏幕——當(dāng)然，Compiz的“合成”動作，也屬于“渲染（render）”，也是需要請求X Server，我要畫這塊，然后X Server回復(fù)：你可以畫了。

整個過程可能已經(jīng)明了了，請求和渲染的動作，從X Client->X Server，再從X Server->Compositor，而且是雙向的，確實是比較耗時的，但是，事實還不是如此。介于X Window已有的機(jī)制，盡管Compiz已經(jīng)掌管了全部最終桌面呈現(xiàn)的效果，但X Server在收到Compiz的“渲染”請求時，還會做一些“本職工作”，如：窗口的重疊判斷、被覆蓋窗口的剪載計算等等（不然它怎么知道鼠標(biāo)按下的坐標(biāo)下，是Firefox的窗口呢）——這些都是無意義的重復(fù)工作，而且Compiz不會理會這些，Compiz依然會在自己的全屏幕“畫布”上，畫著自己的動畫效果……

從這個過程，基本可以得出結(jié)論：

X Client <-> X Server <-> Compositor，這三者請求渲染的過程，不是很高效；

X Server，Compositor，這兩者做了很多不必要的重復(fù)工作和正文切換。

當(dāng)然，這里我沒有直接說明這種模式有沒有給X Window造成效率問題，因為我們還少一個對照組。再看對照組之前，再來看看X Server的另一個趨勢：

從“什么都做”到“做得越來越少”的X Window

X Window剛出現(xiàn)那會，主要提供一個在操作系統(tǒng)內(nèi)核上的抽象層，來實現(xiàn)一個圖形環(huán)境。所謂圖形環(huán)境，最主要的便是：圖形＋文字。當(dāng)時的X Window便提供“繪圖”和“渲染文字”的機(jī)制。圖形桌面上的圖案和文字，都通過X Window合成并繪制出來。

一個典型的例子，如果你要用X來畫點，就要在你的程序中通過“XDrawPoint”來進(jìn)行，X Server收到消息后，便會畫出相應(yīng)的點。

現(xiàn)在，稍微接觸過圖形開發(fā)的人都知道了，在X Window下，一般都通過GTK+和Qt來進(jìn)行了。更深一層的是，通過Cairo（Qt不是）來繪制圖形。Cairo是什么？它是一個繪圖＋渲染引擎，著名的瀏覽器Firefox，便是使用Cairo來渲染網(wǎng)頁和文字的。

Cairo是一個全能的、跨平臺的矢量繪圖庫，它不是簡單的包裝一下各個平臺的繪圖庫而已，盡管它最初是基于X Window開發(fā)出來的繪圖庫。現(xiàn)在Cairo支持各種不同的后端，來向其輸出圖形，比如X、Windows的GDI、Mac OS X的Quartz，還有各種文件格式：PNG、PDF，當(dāng)然還有SVG。可以說，Cairo是一個很徹底的、全能的繪圖庫，現(xiàn)在無論繪制什么圖形，都不會考慮到用XLib了。

在Cairo之上，還有文字排版庫：Pango，同樣很明顯的，處理文字排版，都不會用XFont之類的東西了，而是直接用Pango畫。當(dāng)然Pango也是跨平臺的。

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。

再提另外一個比較典型的關(guān)于“X曾經(jīng)做的，但現(xiàn)已不做”的例子，便是“模式設(shè)置（mode-setting）”，說通俗點，就是“分辨率的設(shè)置”，但后面會說明不僅僅如此。

大家都知道，Linux只是一個內(nèi)核，它只有控制臺，通過Shell來進(jìn)行交互，而控制臺默認(rèn)是80x24（單位：字符）的，要進(jìn)入分辨率1024x768或更高的圖形模式，就需要X進(jìn)行一次“模式設(shè)置”，設(shè)置正確的分辨率等等。

盡管后來Linux也支持了各種用戶層（user-space）的模式設(shè)置，讓終端也支持標(biāo)準(zhǔn)的分辨率，但是X的模式設(shè)置與此是不相干的，所以一兩年前，在Linux的啟動過程中，從終端進(jìn)入圖形界面時，屏幕會“閃”一下，這時便在進(jìn)行“模式設(shè)置”——這里就一定要用“模式設(shè)置”這個術(shù)語了，因為即使終端是1024的，進(jìn)入X圖形也是1024的，模式的變更還是要進(jìn)行。

后來呢，嗯，2009年初期，KMS（內(nèi)核模式設(shè)置）終于出現(xiàn)了！！！很少關(guān)心桌面圖形的Linux內(nèi)核，在當(dāng)時引入了“內(nèi)核級”的模式設(shè)置，也就是說，在內(nèi)核載入完畢、顯示驅(qū)動初始化后很短的時間內(nèi)，即設(shè)置好標(biāo)準(zhǔn)的分辨率和色深，通過在X層做相應(yīng)的更改，從此X的初始化就可以省去“模式設(shè)置”這一過程了！也就是從Fedora 10開始，Linux的啟動非常平滑、漂亮，沒有任何閃爍了。現(xiàn)在的Ubuntu 10.10也一樣，KMS的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。

X從此又少了一樣圖形任務(wù)……“X淚奔～你們都不要我了。”

可以說，這20多年來，X從“什么都做”已經(jīng)到了“做的越來越少”。絕大多數(shù)的開發(fā)者開發(fā)圖形應(yīng)用程序，已經(jīng)可以完全無視X的存在了，X現(xiàn)在更像是一個中間人的角色。那么，X這個中間人會不會有一天，完全被其他事物所取代呢？

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