🥇Как е изградена графиката в Linux: обзор на различни среди на оформление на работния плот

Тази статия разглежда начина на графиката в Linux и компонентите, от които се състои. Съдържа множество скрийншотове с различни реализации на работни среди.

Ако не разграничавате много между KDE и GNOME или можете да ги различавате, но искате да узнаете какви още алтернативи съществуват, то тази статия е за вас. Тя е обзорна и, въпреки че съдържа много наименования и малко термини, материалът ще бъде полезен и за начинаещи и за тези, които само заглеждат в посока Linux.

Темата може да заинтересува и напреднали потребители при настройката на отдалечен достъп и реализирането на тънък клиент. Често срещам доста изкушени Linux потребители с твърдения като „на сървъра има само команден ред и няма да се задълбочавам в графиката, защото това е само за обикновени потребители“. Но дори и познавачи на Linux с голямо удивление и радост откриват опцията „-X“ на командата ssh (и за това е полезно да разбират работата и функциите на X сървера).

Източник

Почти 15 години преподавам курсове по Linux в „Мрежовата Академия ЛАНИТ“ и съм сигурен, че много от над петте хиляди души, които обучих, четат и вероятно пишат статии в Хабр. Курсовете винаги са много интензивни (средната продължителност на курса е пет дни), нужно е да запозная с теми, за които се изискват поне десет дни за пълноценен контакт. И винаги в течение на курса, в зависимост от аудиторията (дали са начинаещи или опитни администратори) и според „въпросите от залата“, правя избор какво да бъде обяснено по-подробно и какво - по повърхностно, за да насоча повече време към командния ред и практическото му приложение. Има достатъчно теми, които трябва да жертвам. Това са „История на Linux“, „Разлики в дистрибутивите на Linux“, „За лицензите: GPL, BSD, ...“, „За графиката и работните среди“ (темата на тази статия) и др. Не че не са важни, но обикновено има множество по-актуални „тук и сега“ въпроси и само пет дни... Въпреки това, за общо разбиране на основите на ОС Linux, за разбиране на наличното многообразие (за да имате дори, използвайки един конкретен дистрибутив на Linux, все пак по-широк поглед към целия този огромен и безкраен свят, наречен „Linux“), изучаването на тези теми е полезно и необходимо.

В хода на статията за всеки компонент ще предоставя линкове за тези, които искат да се задълбочат в темата, например на статии в Уикипедия (като посочвам по-пълна/полезна версия, когато има налични англоезични и рускоезични статии).

За основните примери и скрийншотове използвах дистрибуцията openSUSE. Можеше да се използва и друга дистрибуция, разработвана от общността, с наличието на много пакети в репозитория. Трудно, но възможно е да се демонстрира разнообразието на оформление на работния плот на търговска дистрибуция, тъй като често в тях се използват само една или две от най-известните среди на работен плот. По този начин разработчиците стесняват задачата си за издаване на стабилна и отлагана ОС. На текущата система инсталирах всички DM/DE/WM (обяснението на тези термини по-долу), които намерих в репозитория.

Скрийншотовете с 'сините рамки' са направени на openSUSE.

Скрийншотовете с 'белите рамки' съм направил на други дистрибуции, които са посочени на скрийншота.

Скрийншотовете с 'сивите рамки' са взети от интернет, като примери за оформления на работни плотове от предишни години.

И така, да започнем.

Основни компоненти, от които се състои графиката

Ще изтъкна три основни компонента и ще ги изброя в реда, по който се стартират при старта на системата:

DM (Display Manager);
Display Server;
DE (Desktop Environment).

Допълнително като важни подточки на Desktop Environment:

Apps Manager/Launcher/Switcher (бутон 'Старт');
WM (Window Manager);
различен софтуер, доставен заедно със средата на работния плот.

По-подробно за всеки пункт.

DM (Display Manager)

Първото приложение, което се стартира при старта на 'графиката', е DM (Display Manager), дисплейният мениджър. Неговите основни задачи са:

да попита, кои потребители да допусне в системата, да изиска удостоверителни данни (парола, отпечатък);
да избере, коя среда на работа да стартира.

В момента в различни дистрибуции широко се използват:

SDDM (замени KDM),
GDM,
LightDM,
XDM.
Също така може да се спомене Fly-DM (използван в AstraLinux).

Списъкът на съществуващите DM се поддържа актуален в Wiki-статия.

Трябва да се отбележи, че на следващите скрийншотове се използва един и същ дисплей мениджър LightDM, но в различни дистрибуции (имената на дистрибуциите са посочени в кръгли скоби). Оценете колко различно може да изглежда този DM благодарение на работата на дизайнерите на различни дистрибуции.

Основното в това разнообразие е, че съществува приложение, което отговаря за стартирането на графиката и достъпа на потребителя до тази графика, а също така има различни реализации на това приложение, които се различават по външен вид и малко по функция (избор на среди за оформление, избор на потребители, версия за слабовиждащи потребители, наличието на възможност за отдалечен достъп по протокол XDMCP).

Дисплей сървър

Дисплей сървърът е определен основен елемент на графиката, основната задача на който е да работи с видеокартата, монитора и различни входни устройства (клавиатура, мишка, тъчпадове). Тоест приложението (например, браузър или текстов редактор), което се визуализира в „графиката“, не трябва да знае как директно да работи с устройствата, не трябва да знае за драйверите. Всичко това поема X Window.

Когато се говори за Дисплей сървър, много години в Linux и в Unix се имаше предвид приложението X Window System или на обикновен език X (Икси).

Сега в много дистрибуции на негово място внедряват Wayland.

Може също да се прочете:

общо описание на архитектурата на X-те,
стартиране на X-те в X-ите,
X-те под ОС Windows (нужни са за отдалечен старт на графични приложения, например, използвайки PuTTY).

За начало ще стартирам X-те и няколко графични приложения в тях.

Практикум „стартираме X и приложения в него“

Ще изпълня всичко от новосъздадения потребител webinaruser (по-лесно, но не и по-сигурно би било всичко да се изпълни от root).

Тъй като X-те имат нужда от достъп до устройствата, давам достъп: Списък на устройствата определих, като погледнах грешките при стартиране на X-те в лог файла (\/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 стартирам X-те:

% X -retro :77 vt8 &

Опции: * -retro — стартиране с "сив" класически фон, а не с черен по подразбиране; * :77 — задавам (може да е всеки в разумен обхват, само :0 вече е заето под вече стартирана графика) номер на екрана, фактически уникален идентификатор, по който можем да различаваме няколко стартирани X-ове; * vt8 — указва терминала, тук /dev/tty8, на който ще се показват X-овете).

Стартираме графично приложение:

За целта предварително задаваме променлива, по която приложението ще разбере в кои от стартираните ми X-ове да изпраща това, което трябва да нарисува:

% export DISPLAY=":77"

Списъкът на стартираните X-ове може да се види така:

ps -fwwC X

След като зададем променливата, можем да стартираме приложения в нашите X-ове — например, стартирам часовника:

% xclock -update 1 &

% xcalc &

% xeyes -g 200x150-300+50 &

Основни идеи и изводи от този фрагмент:

X-овете изискват достъп до устройства: терминал, видеокарта, устройства за въвеждане,
Сами X-овете не показват никакви интерфейсни елементи — това е сиво (ако с опцията "—retro") или черно платно с определени размери (например 1920×1080 или 1024×768), за да стартират графични приложения в него.
По движението на "кръстчето" е видно, че X-овете проследяват положението на мишката и предават тази информация на стартираните в тях приложения.
Също така X-овете улавят натисканията на клавишите на клавиатурата и предават тази информация на приложенията.
Променливата DISPLAY указва на графичните приложения в кой екран (всяка X стартира с уникален номер на екрана), а следователно и в кои от стартираните на моята машина трябва да рисуват X-овете. (Съществува и възможност в тази променлива да се посочи отдалечена машина и да се изпраща изход на X-ове, стартирани на друга машина в мрежата.) Като X-овете са стартирани без опцията -auth, няма нужда да се занимаваме с променливата XAUTHORITY или с командата xhost.
Графичните приложения (или каквито ги наричат X-клиенти) се изрисуват в X-овете — без възможност да се преместят/затворят/променят "-g (Ширина)x(Височина)+(ИзместванеОтЛевияКрай)+(ИзместванеОтГорнияКрай)". С минус от дясно и от долния край.
Два термина, които е добре да знаем: X-сървър (така наричат X’ите) и X-клиенти (така наричат всяко графично приложение, стартирано в X’ите). Има известна бъркотия в разбирането на тази терминология, много хора я разбират точно обратното. Когато от "клиентската машина" (в термина за отдалечен достъп) се свързвам с "сървъра" (в термина за отдалечен достъп), за да изобразя на своя монитор графично приложение от сървъра, то X-сървърът стартира на машината, където е мониторът (тоест на "клиентската машина", а не на "сървъра"), а X-клиентите стартират и работят на "сървъра", въпреки че се показват на монитора на "клиентската машина".

Компоненти на DE

Нека разгледаме компонентите, от които обикновено се състои работният плот.

Компоненти на DE: бутон "Старт" и "Таскбар"

Нека започнем с така наречения бутон "Старт". Често това е отделен аплет, използван на "Таскбара". Също така там обикновено има аплет за превключване между стартираните приложения.

Гледайки различни среди на работните плотове, бих обобщил подобни приложения с общото наименование "Мениджър на приложения (Launcher/Switcher)", т.е. инструмент за управление на приложения (стартиране и превключване между стартираните), а също така ще посоча утилитите, които са пример за приложение от този тип.

Има под формата на бутон "Старт" на класическия (за цялата дължина на едната от страните на екрана) "Таскбар":
○ xfce4-panel,
○ mate-panel/gnome-panel,
○ vala-panel,
○ tint2.
Също така можем да отделим "MacOS-подобни таскбари" (не за цялата дължина на ръба на екрана), въпреки че много таскбари могат да се показват в двата варианта. Тук основното отличие е чисто визуално — наличието на "ефекта на увеличаване на иконите при задържане на мишката".
○ docky,
○ latte-dock,
○ cairo-dock,
○ plank.
И/или услуги, които стартират приложения при натискане на "горещи клавиши" (в много среди на работния плот подобен компонент задължително присъства и позволява настройка на собствени горещи клавиши):
○ sxhkd.
Съществуват също различни меню-подобни "лаунчери" (от англ. Launch (стартираш)):
○ dmenu-run,
○ rofi -show drun,
○ albert,
○ grun.

Компоненти на DE: WM (Мениджър на прозорци)

Повече на руски

Повече на английски

WM (Мениджър на прозорци) — приложение, което отговаря за управлението на прозорците, добавя възможността:

пренос на прозорците по работния плот (включително стандартно с натискане на клавишата Alt за всяка част от прозореца, а не само заглавието);
промяна на размерите на прозорците, например, като се плъзга по „рамката на прозореца“;
добавя към интерфейса на прозорците „заглавие (title)“ и бутони за минимизиране/разширяване/затваряне на приложението;
понятието, кое приложение е в „фокуса“.

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

mutter (GNOME3),
marco (Mate),
metacity (GNOME2),
muffin (Cinnamon),
kwin (KDE),
xfwm (XFCE),
twm.

Също така ще изброя „стари WM с елементи DE“. Т.е. освен прозоречния мениджър в тях има елементи като бутона „Старт“ и „Задачни ленти“, които са по-характерни за пълноправни DE. Въпреки че какви са те „стари“, когато и IceWM, и WindowMaker вече са пуснали своите актуализирани версии през 2020 година. Така че е по-правилно да не се наричат „стари“, а „ветерани“:

Освен „класическите“ („стекови прозоречни мениджъри“) заслужава да се отбележат отделно тайловите WM, които позволяват разполагането на прозорците „плочково“ по целия екран, а също така за някои приложения отделен работен плот за всяко стартирано приложение на целия екран. Това е малко необичайно за хора, които преди не са ги използвали, но тъй като аз самият вече от доста време използвам такъв интерфейс, мога да кажа, че е напълно удобно и бързо свикваш с такъв интерфейс, след което „класическите“ прозоречни мениджъри вече не изглеждат удобни.

i3,
ratpoison,
awesome,
DWM,
Xmonad,
qtile,
bspwm,
herbstluftwm,
…
twin,
sway.

Също така е важно да се спомене проектът Compiz и понятието „Композитен мениджър на прозорци“, използващ възможности за хардуерно ускорение за показване на прозрачност, сенки, различни триизмерни ефекти. Около 10 години назад имаше бум на 3D-ефектите на Linux-десктопи. Сега много от прозоречните мениджъри, вградени в DE, частично използват композитни възможности. Напоследък се появи Wayfire — продукт с аналогичен функционал на Compiz под Wayland.

Подробния списък на различните прозоречни мениджъри също може да се види в статията за сравнение.

Компоненти на DE: останалите

Също така заслужава да се отбележат следните компоненти на работния плот (тук използвам установените английски термини за описание на разновидността на приложението — това не са имената на самите приложения):

Applets(Аплети):
ПО (Widget toolkit) — често с средата се предоставя някакъв «минимален набор» ПО:

DE (Desktop Environment)

Повече на английски

От изброените по-горе компоненти се получава т.нар. «Среда на работния плот». Често всички нейни компоненти се разработват с използването на едни и същи графични библиотеки и с прилагане на еднакви принципи на оформление. По този начин, поне, се запазва общ стил за външния вид на приложенията.

Тук могат да се откроят следните съществуващи в момента среди на работния плот:

Най-разпространените сред тях са GNOME и KDE, а след тях настъпва XFCE.

Сравнението по различни параметри под формата на таблица можете да видите в съответната статия в Уикипедия.

Многообразие DE

Project_Looking_Glass

Съществуват дори интересни примери от историята: през 2003-2007 години за Linux беше направено «3D-оформление на работния плот» с названието «Project Looking Glass» от фирмата Sun. Аз самият ползвах този работен плот, по-точно «играх» с него, тъй като ползването му беше трудно. Това «3D-оформление» беше написано на Java в епоха, преди да има видеокарти с поддръжка на 3D. Поради това всички ефекти се изчисляваха от процесора, и компютърът трябваше да бъде много мощен, иначе всичко работеше бавно. Но пък изглеждаше красиво. Триизмерните плочки на приложенията можеха да се завъртат/развиват. Можеше да се завърта в цилиндъра на работния плот с тапет от панорама на 360 градуса. Имаше няколко свои красиви приложения: например, слушане на музика под формата на «смяна на CD-дискове» и т.н. Можете да видите в youtube видеото за този проект, само че качеството на тези видеа вероятно ще бъде лошо, тъй като в тези години нямаше възможност за качване на видео с високо качество.

Xfce

Лек работен плот. Съществува проект от доста време, от 1996 година. В последните години е доста популярен, в контекста на по-тежките KDE и GNOME, на много дистрибуции, които изискват лек и «класически» интерфейс на работния плот. В него има много настройки и голямо количество свои програми: терминал (xfce4-terminal), файлов мениджър (thunar), прегледач на изображения (ristretto), текстов редактор (mousepad).

Pantheon

Използва се в дистрибуцията „Elementary OS“. Може да се каже, че има „работни пространства“, които се разработват и използват в рамките на една отделна дистрибуция и не се използват особено (да не казвам „въобще не се използват“) в други дистрибуции. Поне засега те не са спечелили популярност и не убедиха голяма част от аудиторията в предимствата на своя подход. Pantheon си поставя за задача да изгради интерфейс, подобен на macOS.

Вариант с dock панел:

Enlightenment

Силен акцент върху графичните ефекти и джаджи (още от времето, когато другите работни среди нямах джаджи на работния плот, например, календар/часовник). Използва свои библиотеки. Има голям набор от свои „красиви“ приложения: терминал (Terminology), видео плейър (Rage), преглед на изображения (Ephoto).

Moksha

Това е форк Enlightenment17, който се използва в дистрибуцията BodhiLinux.

GNOME

Първоначално „класически“ интерфейс на работния плот, създаден в противовес на KDE, който беше написан на библиотеката QT, разпространяваща се по лиценз, не особено удобен за търговски дистрибуции.

GNOME_Shell

С третата версия GNOME започна да се поставя с обвивка GNOME Shell, която има „некласически вид“, което не се хареса на всички потребители (всякакви рязки промени в интерфейсите трудно се приемат от потребителите). В резултат на това — появата на форк проекти, които продължават развитието на този работен плот в „класически“ стил: MATE и Cinnamon. Използва се по подразбиране в много търговски дистрибуции. Има голямо количество настройки и свои приложения.

MATE

Появи се на базата на GNOME2 и продължава развитието на тази среда на оформление. Има голямо количество настройки и форкове на приложения, които се използваха още в GNOME2 (използват се нови имена), за да не се объркват форковете с новата версия за GNOME3).

Cinnamon

Форк GNOME Shell, предоставящ потребителите интерфейс в „класически“ стил (както беше в GNOME2).

Има голямо количество настройки и същите приложения, каквито има и за GNOME Shell.

Budgie

Форк на GNOME в „класически“ стил, който се развиваше в рамките на дистрибуцията Solus, но сега също се предоставя в рамките на самостоятелен работен плот в различни други дистрибуции.

KDE_Plasma (или, както често наричат, просто KDE)

Среда на работния плот, развивана в рамките на проекта KDE.

Има огромен брой настройки, достъпни за обикновения потребител от графичния интерфейс и много графични приложения, разработвани в рамките на този работен плот.

Trinity

През 2008 година KDE пусна своята нова реализация KDE Plasma (движението на работния плот беше сериозно преработено). Както и с GNOME/MATE, не на всички фенове на KDE им хареса. В резултат на това възникна форк на проекта, продължаващ развитието на предишната версия, наречен TDE (Trinity Desktop Environment).

Deepin_DE

Една от новите среди на работния плот, написана с използването на Qt (на което е написано KDE). Има много настройки и е доста красива (въпреки че това е субективно понятие) и добре проработен интерфейс. Разработва се в рамките на дистрибуцията Deepin Linux. Също така има пакети за други дистрибуции.

Fly

Пример за работна среда, написана с използването на Qt. Разработва се в рамките на дистрибуцията Astra Linux.

LXQt

Лека среда на работния плот. Както и няколко предишни примера, написана с използването на Qt. Всъщност е продължение на проекта LXDE и резултат от обединението с проекта Razor-qt.

Както виждате, работният плот в Linux може да изглежда много различно и на всеки вкус тук ще се намери подходящ интерфейс: от много красиви и с 3D ефекти до минималистични, от „класически“ до необичайни, от активно използващи ресурсите на системата до леки, от големи екрани до таблети/смартфони.

Надявам се, че успях да дам представа за това, от какви основни компоненти се състои графиката и работния плот в ОС Linux.

Материалът за тази статия беше тестван през юли 2020 година на уебинар. Можете да го гледате. тук..

На това всичко. Надявам се, да е било полезно. Ако имате въпроси и коментари, пишете. Ще се радвам да отговоря. И заповядайте да учите в „Мрежовата академия ЛАНИТ“!

Източник: habr.com