Как работи графиката в Linux: преглед на различните работни среди

Тази статия е за това как работи графиката на Linux и от какви компоненти се състои. Има много екранни снимки на различни реализации на десктоп среди. 

Ако не знаете много за KDE и GNOME или ако знаете, но бихте искали да знаете какви са другите алтернативи, тогава тази статия е за вас. Това е общ преглед и въпреки че има много имена и малко термини, материалът ще бъде полезен и за начинаещи и просто гледащи към Linux.

Темата може да представлява интерес и за напреднали потребители при настройване на отдалечен достъп и при внедряване на тънък клиент. Често срещам доста опитни линуксоиди с твърденията „на сървъра има само команден ред и не планирам да изучавам по-подробно графиките, тъй като всичко това е необходимо за обикновените потребители“. Но дори ценителите на Linux са изненадани и щастливи да открият опцията "-X" за командата ssh (и за това е полезно да се разбере работата и функциите на X сървъра).

източник

Преподавам курсове по Linux от почти 15 години в "Мрежова академия ЛАНИТ„И съм сигурен, че много от тези повече от пет хиляди души, които обучих, четат и вероятно пишат статии на Habr. Курсовете винаги са много натоварени (средната продължителност на курса е пет дни), трябва да говорите по теми, които изискват поне десет дни за пълноценно запознаване. И винаги по време на курса, в зависимост от аудиторията (събрани новобранци или опитни администратори), както и „въпроси от публиката“, правя избор какво да предам по-подробно и какво е по-повърхностно, за да отделя повече време към помощните програми на командния ред и тяхното практическо приложение. Има достатъчно такива теми, които трябва малко да се жертват. Това са “История на Linux”, “Разлики в дистрибуциите на Linux”, “За лицензите: GPL, BSD, …”, “За графиките и десктоп средите” (темата на тази статия) и т.н. Не че не са важни, но обикновено има много по-подходящи въпроси „тук и сега“ и само около пет дни ... Въпреки това, за общо разбиране на основите на операционната система Linux, разбиране на наличното разнообразие (така че дори да използвате една конкретна дистрибуция на Linux , все пак имат по-широк поглед върху целия този огромен и необятен свят, който се нарича "Linux") е полезно и необходимо да се изучават тези теми. 

В цялата статия за всеки компонент посочвам връзки за тези, които искат да се потопят по-дълбоко в темата, например към статии в Wikipedia (като същевременно посочвам по-пълна / полезна версия, ако има статии на английски и руски).

За основни примери и екранни снимки използвах дистрибуцията openSUSE. Беше възможно да се използва всяка друга дистрибуция, разработена от общността, с голям брой пакети в хранилището. Трудно е, но е възможно да се демонстрира разнообразието от дизайни на настолни компютри при комерсиална дистрибуция, тъй като те често използват само една или две от по-известните десктоп среди. Така че разработчиците стесняват задачата да пуснат стабилна операционна система с отстраняване на грешки. На същата система инсталирах всички DM / DE / WM (обяснение на тези термини по-долу), които намерих в хранилището. 

Екранните снимки със "сини рамки" се правят само на openSUSE. 

Екранни снимки с "бели рамки" са направени на други дистрибуции, те са посочени на екранната снимка. 

Екранни снимки със „сиви граници“ бяха взети от интернет като примери за дизайн на работния плот от миналото.

И така, нека започнем.

Основните компоненти, които изграждат графиката

Ще отделя три основни компонента и ще ги изброя в реда, в който се стартират при стартиране на системата: 

1. DM (Диспечер на дисплея);
2. дисплей сървър;
3. DE (Desktop Environment).

Освен това, като важни подпозиции на работната среда: 

• Apps Manager/Launcher/Switcher (бутон Старт); 
• WM (мениджър на прозорци);
• различен софтуер, който идва с работната среда.

Повече подробности за всеки артикул.

DM (Диспечер на дисплея)

Първото приложение, което стартира при стартиране на "графика", е DM (Display Manager), мениджър на дисплея. Основните му задачи:

• попитайте кои потребители да пуснете в системата, поискайте данни за удостоверяване (парола, пръстов отпечатък);
• изберете коя работна среда да стартирате.

В момента широко се използват различни дистрибуции: 

• SDDM (променен KDM),
• Gdm,
• LightDM,
• xdm.
• Може да се спомене и Fly-DM (използван в AstraLinux).

Списъкът на съществуващите DM се поддържа актуален в Wiki статия. 

Струва си да се отбележи, че следващите екранни снимки използват един и същ мениджър на дисплея LightDM, но в различни дистрибуции (имената на дистрибуцията са в скоби). Вижте колко различен може да изглежда този DM благодарение на работата на дизайнерите на различни дистрибуции.

Основното в това разнообразие е да стане ясно, че има приложение, което отговаря за стартирането на графики и позволява на потребителя да има достъп до тези графики, и има различни реализации на това приложение, които се различават по външен вид и някои функционалности (избор на дизайн среди, избор на потребители, версия за лошо виждащи потребители, възможност за отдалечен достъп чрез протокола XDMCP).

Дисплей сървър

Display Server е вид графична основа, чиято основна задача е да работи с видеокарта, монитор и различни входни устройства (клавиатура, мишка, тъчпад). Тоест приложение (например браузър или текстов редактор), което се изобразява в „графика“, не трябва да знае как да работи директно с устройства, не трябва да знае за драйвери. За всичко това се грижи X Window.

Когато говорим за Display Server, в продължение на много години в Linux и Unix това означаваше приложение X прозоречна система или в обикновените хора X (X). 

Сега много дистрибуции заменят X с Wayland. 

Можете също да прочетете:

• общо описание на архитектурата на X,
• пускане на X в X,
• X под Windows OS (необходим за отдалечено стартиране на графични приложения, например чрез PuTTY).

Първо, нека стартираме X и няколко графични приложения в тях.

Практикум "стартиране на X и приложения в него"

Ще направя всичко от новосъздадения потребител webinaruser (би било по-лесно, но не и по-безопасно, да правя всичко от root).

• Тъй като H'am се нуждае от достъп до устройства, давам достъп: Определих списъка с устройства, като разгледах грешките при стартиране на X в дневника (/home/webinaruser/.local/share/xorg/Xorg.77.log) 

% sudo setfacl -m u:webinaruser:rw /dev/tty8 /dev/dri/card0 /dev/fb0 /dev/input/*

• След това започвам X:

% X -retro :77 vt8 & 

Опции: * -retro - стартирайте със "сив" класически фон, а не черен по подразбиране; * :77 - Зададох (който и да е в рамките на разумен диапазон е възможен, само :0 най-вероятно вече е зает от вече стартирана графика) номер на екрана, някакъв действителен уникален идентификатор, чрез който ще бъде възможно да се направи разлика между няколко работещи X; * vt8 - указва терминала, тук /dev/tty8, на който ще се показват X-овете). 

• Стартиране на графичното приложение:

За да направим това, първо задаваме променлива, чрез която приложението ще разбере кой от X-овете, които изпълнявам, за да изпрати това, което трябва да бъде начертано: 

% export DISPLAY=":77" 

Можете да видите списъка с работещи X по следния начин: 

ps -fwwC X

След като променливата е зададена, можем да стартираме приложения в нашите X - например стартирам часовника:

% xclock -update 1 & 

% xcalc & 

% xeyes -g 200x150-300+50 &

Основните идеи и изводи от този фрагмент:

• X се нуждаят от достъп до устройства: терминал, видеокарта, входни устройства,
• Самите X не показват никакви интерфейсни елементи - това е сиво (ако е с опцията "--retro") или черно платно с определени размери (например 1920 × 1080 или 1024 × 768), за да стартирате графични приложения в него.
• Движението на "кръста" показва, че X проследяват позицията на мишката и предават тази информация на работещите в нея приложения.
• Освен това X улавя натискания на клавиши на клавиатурата и предава тази информация на приложенията.
• Променливата DISPLAY казва на графичните приложения на кой екран (всеки X се стартира с уникален номер на екрана при стартиране) и следователно кои от тези, работещи на моята машина, да рисуват X. (Възможно е също така да зададете тази променлива на отдалечена машина и да изпратите изход към Xs, работещ на друга машина в мрежата.) Тъй като Xs са стартирани без опцията -auth, няма нужда да работите с променливата XAUTHORITY или xhost команда.
• Графичните приложения (или както ги наричат ​​X-клиентите) се чертаят в X-и - докато без възможност за преместване/затваряне/промяна "-g (Ширина)x(Височина)+(ShiftFromLeftEdge)+(ShiftFromTopEdge)". Със знак минус съответно от десния и от долния ръб.
• Два термина, които си струва да се споменат, са X сървър (както се нарича X) и X клиенти (както се нарича всяко графично приложение, което работи в X). Има малко объркване в разбирането на тази терминология, мнозина я разбират точно обратното. В случай, че се свържа от „клиентската машина“ (в терминологията за отдалечен достъп) към „сървъра“ (в терминологията на отдалечен достъп), за да покажа графично приложение от сървъра на моя монитор, тогава X сървърът стартира на машина, където мониторът (т.е. на "клиентската машина", а не на "сървъра"), и X клиентите стартират и работят на "сървъра", въпреки че се показват на монитора на "клиентската машина". 

DE компоненти

След това ще анализираме компонентите, които обикновено изграждат работния плот.

Компоненти на DE: Бутон за стартиране и лента на задачите

Да започнем с така наречения бутон "Старт". Често това е отделен аплет, използван в "лентата на задачите". Обикновено има и аплет за превключване между работещи приложения.

След като разгледах различни десктоп среди, бих обобщил такива приложения под общото име „Мениджър на приложения (стартов панел / превключвател)“, тоест инструмент за управление на приложения (стартиране и превключване между работещи), а също така ще посоча помощни програми, които са пример за приложение от този тип.

• Това се случва под формата на бутон "Старт" на класическата (пълна дължина на един от краищата на екрана) "Лента на задачите":

  ○ xfce4-панел,
  ○ mate-панел/gnome-панел,
  ○ vala панел,
  ○ нюанс2.

• Можете също така да маркирате отделно „лентите на задачите във формата на MacOS“ (не по цялата дължина на ръба на екрана), въпреки че много ленти на задачите могат да се появят и в двете. Тук по-скоро основната разлика е чисто визуална - наличието на "ефекта на увеличаване на иконите при задържане".

  ○ док,
  ○ лате док,
  ○ док Кайро,
  ○ дъска.

• И / Или услуга, която стартира приложения при натискане на клавишни комбинации (в много десктоп среди задължително присъства подобен компонент и ви позволява да конфигурирате свои собствени клавишни комбинации):

  ○ sxhkd.

• Има и различни "лаунчери" във формата на меню (от англ. Launch (run)):

  ○ dmenu-run,
  ○ rofi -покажи пиян,
  ○ Алберт,
  ○ гръндж.

Компоненти на DE: WM (мениджър на прозорци)

Прочетете повече на руски

Прочетете повече на английски

WM (Window Manager) - вид приложение, което отговаря за управлението на прозорци, добавя възможност за:

• преместване на прозорци около работния плот (включително стандартното със задържане на клавиша Alt за всяка част от прозореца, а не само за заглавието);
• преоразмеряване на прозорци, например чрез плъзгане на "рамката на прозореца";
• добавя „заглавие (заглавие)“ и бутони за минимизиране / максимизиране / затваряне на приложението към интерфейса на прозореца;
• концепцията кое приложение е на „фокус“.

Ще изброя най-известните (посочвам в скоби кой DE се използва по подразбиране):

•   мърморене (GNOME3)
•   Marco (приятел)
•   метагород (GNOME2)
•   кифла (канела)
•   куин (KDE)
•   xfwm (XFCE),
•   Бъфало.

Ще изброя и "стар WM с DE елементи". Тези. в допълнение към мениджъра на прозорци, те имат елементи като бутона "Старт" и лентата на задачите, които са по-присъщи на пълноценния DE. Въпреки че колко „стари“ са те, ако и IceWM, и WindowMaker вече са пуснали своите актуализирани версии през 2020 г. Оказва се, че е по-правилно не „стари“, а „стари хора“:

•   IceWM,
•   Прозорец,
•   отворена кутия, Черна кутия, кутия за флюс, fvwm,
•   ...

В допълнение към "класическите" ("мениджъри на стекови прозорци"), заслужава да се отбележи отделно плочки WM, което позволява прозорците да бъдат подредени по целия екран, а за някои приложения отделен работен плот за всяко работещо приложение на цял екран. Това е малко необичайно за хора, които не са ги използвали преди, но тъй като аз самият използвам такъв интерфейс от доста дълго време, мога да кажа, че е доста удобно и човек бързо свиква с такъв интерфейс, след което "класическите" мениджъри на прозорци не изглеждат удобни.

• i3,
• отрова за плъхове,
• страхотен,
• DWM,
• xmonad,
• qtile,
• bspwm,
• herbstluftwm,
• ...
• близнак,
• люлеене.

Също така си струва да се спомене отделно проекта Compiz и такава концепция като „Composite Window Manager“, която използва възможностите на хардуерното ускорение за показване на прозрачност, сенки и различни триизмерни ефекти. Преди около 10 години имаше бум на 3D ефекти върху Linux настолни компютри. Сега много от мениджърите на прозорци, вградени в DE, използват някои от функциите за композиране. Наскоро се появи Wayfire - продукт с подобна функционалност на Compiz за Wayland.

Подробен списък с различни мениджъри на прозорци също може да бъде намерен на  статия за сравнение.

DE компоненти: останалото

Също така си струва да се отбележат следните компоненти на работния плот (тук използвам установени английски термини, за да опиша типа приложение - това не са имената на самите приложения):

• аплети:
• Софтуер (Widget toolkit) - често определен „минимален набор“ от софтуер идва със средата:

DE (Настолна среда)

Прочетете повече на английски

От изброените по-горе компоненти се получава така наречената "Desktop Environment". Често всички негови компоненти са разработени с помощта на едни и същи графични библиотеки и с помощта на едни и същи принципи на проектиране. По този начин поне се запазва общият стил на външния вид на приложенията.

Тук можем да подчертаем следните съществуващи в момента десктоп среди:

• Xfce
• KDE
• GNOME
• Канела
• Мате
• LXQt
• Просвещение

GNOME и KDE се считат за най-често срещаните, а XFCE е по петите им.

Сравнение по различни параметри под формата на таблица можете да видите в съответния Статия в Уикипедия.  

Разнообразие DE

Проект_Огледално_стъкло

Дори вече има такива интересни примери от историята: през 2003-2007 г. беше направен „3D десктоп дизайн“ за Linux с името „Project Looking Glass“ от Sun. Самият аз използвах този работен плот или по-скоро „играх“, тъй като беше труден за използване. Тази "3D кожа" е написана на Java по времето, когато не е имало 3D графични карти. Затова всички ефекти бяха преизчислени от процесора, а компютърът трябваше да е много мощен, иначе всичко работеше бавно. Но се оказа красиво. Плочките с 360D приложения могат да се завъртат/разширяват. Възможно е да се завърти в работния цилиндър с тапет от XNUMX-градусова панорама. Имаше няколко красиви собствени приложения: например слушане на музика под формата на „CD чейнджър“ и т.н. Можете да погледнете в youtube видео относно този проект само качеството на тези видеоклипове най-вероятно ще бъде лошо, тъй като в онези години не беше възможно да се качват висококачествени видеоклипове.

Xfce

Лек работен плот. Има проект от дълго време, от 1996 г. През последните години доста популярен, за разлика от по-тежките KDE и GNOME, в много дистрибуции, които изискват лек и "класически" десктоп интерфейс. Има много настройки и голям брой програми: терминал (xfce4-terminal), файлов мениджър (thunar), преглед на изображения (ristretto), текстов редактор (mousepad).

 

Пантеон 

Използва се в дистрибуцията на Elementary OS. Тук можем да кажем, че има „настолни компютри“, които са разработени и използвани в рамките на една отделна дистрибуция и не се използват много (ако не „не се използват изобщо“) в други дистрибуции. Те поне все още не са добили популярност и не са убедили голяма част от публиката в предимствата на своя подход. Pantheon има за цел да създаде интерфейс, подобен на macOS. 

Опция за докинг панел:

Просвещение

Силен фокус върху графичните ефекти и джаджи (от дните, когато другите десктоп среди нямаха джаджи на работния плот, като календара/часовника). Използва собствени библиотеки. Има голям набор от неговите „красиви“ приложения: терминал (Terminology), видео плейър (Rage), преглед на снимки (Ephoto).

мокша

Това е разклонение на Enlightenment17, което се използва в дистрибуцията на BodhiLinux. 

GNOME

Първоначално "класически" десктоп интерфейс, създаден в противовес на KDE, който беше написан на библиотеката QT, по това време разпространявана под лиценз, който не беше много удобен за комерсиални дистрибуции. 

GNOME_Shell

От третата версия на GNOME, GNOME започна да се доставя с GNOME Shell, който има "некласически вид", който не всички потребители харесаха (всички внезапни промени в интерфейсите са трудни за потребителите да приемат). В резултат на това - появата на проекти за вилица, които продължават развитието на този работен плот в "класически" стил: MATE и Cinnamon. Използва се по подразбиране в много търговски дистрибуции. Има голям брой настройки и приложения. 

MATE 

Появи се на базата на GNOME2 и продължава да развива тази среда. Той има голям брой настройки и разклонения на приложения, които са били използвани в GNOME2 (използват се нови имена, за да не се объркат разклоненията с новата им версия за GNOME3).

Канела

Разклонение на GNOME Shell, което предоставя на потребителите интерфейс в „класически“ стил (както беше в GNOME2). 

Има голям брой настройки и същите приложения като за GNOME Shell.

Budgie

Разклонение на GNOME в „класически“ стил, разработено като част от дистрибуцията Solus, но сега идва и като самостоятелен работен плот в различни други дистрибуции.

KDE_Plasma (или, както често се нарича, просто KDE) 

Работна среда, разработена от проекта KDE. 

Той има огромен брой настройки, достъпни за прост потребител от графичния интерфейс и много графични приложения, разработени в рамките на този работен плот.

Светата троица

През 2008 г. KDE пусна новата им реализация на KDE Plasma (настолният двигател беше силно пренаписан). Освен това, както при GNOME/MATE, не всички фенове на KDE го харесаха. В резултат на това се появи разклонение на проекта, което продължава развитието на предишната версия, наречена TDE (Trinity Desktop Environment).

Deepin_DE

Една от по-новите десктоп среди, написани с помощта на Qt (на което е написано KDE). Има много настройки и доста красив (въпреки че това е субективна концепция) и добре развит интерфейс. Разработено като част от дистрибуцията на Deepin Linux. Има и пакети за други дистрибуции.

Летя 

Пример за десктоп среда, написана с помощта на Qt. Разработен като част от дистрибуцията на Astra Linux. 

LXQt

Лека работна среда. Подобно на няколко предишни примера, написани с помощта на Qt. Всъщност това е продължение на проекта LXDE и резултат от сливане с проекта Razor-qt.

Както можете да видите, работният плот на Linux може да изглежда много различно и има подходящ интерфейс за всеки вкус: от много красив и с 3D ефекти до минималистичен, от „класически“ до необичаен, от тежък за системата до лек, от големи екрани до таблети/смартфони.

Е, бих искал да се надявам, че успях да дам представа за това кои са основните компоненти на графиката и работния плот в Linux OS.

Материалът за тази статия беше тестван през юли 2020 г. на уебинар. Може да се гледа тук.

Това е всичко. Надявам се да е било полезно. Ако имате въпроси и коментари, пишете. Ще се радвам да отговоря. Е, ела и учи Мрежова академия ЛАНИТ!

Източник: www.habr.com