Linux でのグラフィックスの仕組み: さまざまなデスクトップ環境の概要

この記事では、Linux でグラフィックスがどのように機能するか、またグラフィックスがどのようなコンポーネントで構成されているかについて説明します。 デスクトップ環境のさまざまな実装のスクリーンショットが多数含まれています。 

KDE と GNOME を区別していない場合、または区別しているが他にどのような代替手段があるのか​​知りたい場合は、この記事が役に立ちます。 これは概要であり、多くの名前と少数の用語が含まれていますが、初心者や Linux をこれから始めようとしている人にとっても役立つ内容です。

このトピックは、リモート アクセスを設定し、シン クライアントを実装する際の上級ユーザーにとっても興味深いものとなるでしょう。 私は、ベテランの Linux ユーザーによく会い、「サーバーにはコマンド ラインしかありません。グラフィックスについて詳しく学ぶつもりはありません。これはすべて一般ユーザーに必要なものだからです。」と言いました。 しかし、Linux の専門家でさえ、ssh コマンドの「-X」オプションを発見したことに非常に驚き、喜んでいます (このためには、X サーバーの操作と機能を理解することが役立ちます)。

ソース

私は「」で 15 年近く Linux コースを教えてきました。ネットワークアカデミーLANIT「そして、私が訓練したXNUMX人以上の人々の多くがハブルに関する記事を読み、おそらく書いていると確信しています。 コースは常に非常に内容が濃いため (平均コース期間は XNUMX 日間)、完全に理解するには少なくとも XNUMX 日かかるトピックをカバーする必要があります。 そしてコース中は常に、聴衆（集まった初心者またはベテランの管理者）や「聴衆からの質問」に応じて、より多くの時間を費やすために、何をより詳細に伝え、何をより表面的に伝えるかを選択します。コマンド ライン ユーティリティとその実際の応用について説明します。 このようなトピックには、多少の犠牲を必要とするものが十分にあります。 これらは、「Linux の歴史」、「Linux ディストリビューションの違い」、「ライセンスについて: GPL、BSD など」、「グラフィックスとデスクトップ環境について」 (この記事のテーマ) などです。重要ですが、通常、「今ここ」でもっと差し迫った質問がたくさんあり、わずか XNUMX 日程度しかかかりません...ただし、Linux OS の基本を一般的に理解し、利用可能な多様性を理解する必要があります (特定の XNUMX つを使用する場合でも、 Linux ディストリビューションでは、「Linux」と呼ばれる巨大で広大な世界全体をより広い視野で見ることができるため、これらのトピックを学ぶことは有益であり、必要です。 

記事が進むにつれて、トピックをさらに深く掘り下げたい人のために、各コンポーネントのリンクを提供します。たとえば、Wikipedia の記事へのリンクを提供します (英語とロシア語の記事がある場合は、より完全で役立つバージョンを示します)。

基本的な例とスクリーンショットには、openSUSE ディストリビューションを使用しました。 リポジトリ内に多数のパッケージが存在する限り、コミュニティが開発した他のディストリビューションも使用できます。 商用ディストリビューションでは最もよく知られたデスクトップ環境の XNUMX つまたは XNUMX つしか使用しないことが多いため、商用ディストリビューションでさまざまなデスクトップ設計をデモンストレーションすることは困難ですが、不可能ではありません。 このようにして、開発者は安定したデバッグ済み OS をリリースするというタスクを絞り込むことができます。 この同じシステムに、リポジトリで見つけたすべての DM/DE/WM (これらの用語の説明は以下で説明します) をインストールしました。 

「青いフレーム」のあるスクリーンショットは openSUSE で撮影されたものです。 

他のディストリビューションで「白枠」のあるスクリーンショットを撮影した場合は、スクリーンショットに表示されます。 

「灰色のフレーム」を含むスクリーンショットは、過去数年間のデスクトップ デザインの例としてインターネットから取得したものです。

それでは、始めましょう。

グラフィックを構成する主なコンポーネント

XNUMX つの主要なコンポーネントを強調表示し、システム起動時に起動される順序でリストします。 

1. DM (ディスプレイマネージャー);
2. ディスプレイサーバー。
3. DE (デスクトップ環境)。

さらに、デスクトップ環境の重要な下位条項として、次のものが挙げられます。 

• アプリマネージャー/ランチャー/スイッチャー (スタートボタン); 
• WM (ウィンドウマネージャー);
• デスクトップ環境に付属するさまざまなソフトウェア。

それぞれのポイントについて詳しく説明します。

DM (ディスプレイマネージャー)

「グラフィックス」を起動すると、最初に起動するアプリケーションがディスプレイマネージャーのDM（Display Manager）です。 その主なタスク:

• どのユーザーにシステムへのアクセスを許可するかを尋ね、認証データ (パスワード、指紋) を要求します。
• 実行するデスクトップ環境を選択します。

現在、さまざまなディストリビューションで広く使用されています。 

• SDDM (交換した KDM),
• GDM,
• LightDM,
• xdm.
• Fly-DM (AstraLinux で使用) についても言及できます。

既存の DM のリストは常に最新の状態に保たれます。 ウィキの記事。 

次のスクリーンショットは同じ LightDM ディスプレイ マネージャーを使用していますが、異なるディストリビューションで使用されていることに注意してください (括弧内にディストリビューション名が示されています)。 さまざまなディストリビューションのデザイナーの仕事のおかげで、この DM がどのように異なって見えるかを見てください。

この多様性の主な点は、グラフィックを起動し、ユーザーがこれらのグラフィックにアクセスできるようにするアプリケーションが存在し、このアプリケーションには外観と機能がわずかに異なるさまざまな実装があることを明確にすることです (設計環境、ユーザーの選択、視力の悪いユーザー用のバージョン、プロトコルを介したリモート アクセスの可用性 XDMCP).

ディスプレイサーバー

ディスプレイ サーバーは一種のグラフィック基盤であり、その主なタスクはビデオ カード、モニター、およびさまざまな入力デバイス (キーボード、マウス、タッチパッド) と連携することです。 つまり、「グラフィックス」でレンダリングされるアプリケーション (ブラウザーやテキスト エディターなど) は、デバイスを直接操作する方法やドライバーについて知る必要はありません。 X Window がこれらすべてを処理します。

ディスプレイ サーバーについて話すとき、Linux では長年、さらには Unix においても、このアプリケーションはそのアプリケーションを意味していました。 Xウィンドウシステム または一般的な用語で X (X)。 

現在、多くのディストリビューションが X を置き換えています ウェーランド. 

以下も読むことができます:

• X のアーキテクチャの一般的な説明,
• X を X で実行する,
• Windows OS では X (たとえば、PuTTY を使用して、グラフィカル アプリケーションをリモートで起動するために必要です)。

まず、X とその中でいくつかのグラフィカル アプリケーションを起動しましょう。

ワークショップ「X とその中でのアプリケーションの実行」

新しく作成した webinaruuser ユーザーからすべてを実行します (root としてすべてを実行する方が簡単ですが、安全ではありません)。

• X はデバイスにアクセスする必要があるため、アクセスを許可します。 デバイスのリストは、ログ (/home/webinaruser/.local/share/xorg/Xorg.77.log) 内の X 起動時のエラーを調べることによって決定されました。 

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

• その後、X を起動します。

% X -retro :77 vt8 & 

オプション: * -retro - デフォルトの黒ではなく、「グレー」のクラシックな背景で起動します。 * :77 - スクリーン番号を設定します (妥当な範囲内の任意の値が可能ですが、:0 のみが既に実行中のグラフィックスによって占有されている可能性が高いです)。実際には、実行中の複数の X を区別できるある種の一意の識別子です。 * vt8 - 端末 (ここでは /dev/tty8) を示し、X が表示されます)。 

• グラフィカル アプリケーションを起動します。

これを行うには、まず、描画する必要があるものを送信するために実行している X をアプリケーションが理解するための変数を設定します。 

% export DISPLAY=":77" 

次のように、実行中の X のリストを表示できます。 

ps -fwwC X

変数を設定したら、X でアプリケーションを起動できます。たとえば、時計を起動します。

% xclock -update 1 & 

% xcalc & 

% xeyes -g 200x150-300+50 &

この断片の主なアイデアと結論は次のとおりです。

• X は、端末、ビデオ カード、入力デバイスなどのデバイスにアクセスする必要があります。
• X 自体はインターフェイス要素を表示しません。これは、グラフィック アプリケーションを実行するための、特定のサイズ (たとえば、1920x1080 または 1024x768) の灰色 (「--retro」オプションを使用した場合) または黒色のキャンバスです。
• 「十字」の動きは、X がマウスの位置を追跡し、その情報をマウス内で実行されているアプリケーションに送信していることを示しています。
• X はキーボードのキーストロークも捕捉し、この情報をアプリケーションに送信します。
• DISPLAY 変数は、グラフィカル アプリケーションにどの画面 (すべての X は起動時に一意の画面番号で起動される) を指示するため、マシン上で実行されているアプリケーションのどれに X を描画する必要があるかを指示します。 (この変数でリモート マシンを指定し、ネットワーク上の別のマシンで実行されている X に出力を送信することも可能です。) X は -auth オプションなしで起動されたため、XAUTHORITY 変数や xhost を処理する必要はありません。指示。
• グラフィカル アプリケーション (または X クライアントと呼ばれる) は X でレンダリングされますが、「-g (幅)x(高さ)+(OffsetFromLeftEdge)+(OffsetFromTopEdge)」で移動/閉じる/変更する機能はありません。 それぞれ右からと下端からマイナス記号が付きます。
• 言及する価値のある XNUMX つの用語: X サーバー (X はそのように呼ばれます) と X クライアント (X で実行されるグラフィカル アプリケーションはこのように呼ばれます)。 この用語を理解する際には少し混乱があり、多くの人はまったく逆に理解しています。 サーバーからのグラフィカル アプリケーションをモニターに表示するために、「クライアント マシン」（リモート アクセス用語）から「サーバー」（リモート アクセス用語）に接続すると、X サーバーがコンピュータ上で起動します。モニターが存在するマシン (つまり、「サーバー」ではなく「クライアント マシン」上)、および X クライアントは「クライアント マシン」のモニターに表示されますが、「サーバー」上で起動および実行されます。 

DE コンポーネント

次に、通常デスクトップを構成するコンポーネントを見てみましょう。

DE コンポーネント: スタート ボタンとタスクバー

いわゆる「スタート」ボタンから始めましょう。 多くの場合、これは「タスクバー」で使用される別のアプレットです。 通常、実行中のアプリケーションを切り替えるためのアプレットもあります。

さまざまなデスクトップ環境を検討した結果、このようなアプリケーションを一般的な名前「Apps Manager (Launcher/Switcher)」、つまりアプリケーションを管理 (起動および実行中のアプリケーション間の切り替え) するためのツールとしてまとめ、また、アプリケーションを管理するためのユーティリティも示します。このタイプのアプリケーションの例。

• これは、古典的な (画面の XNUMX つの端の全長) 「タスクバー」の「スタート」ボタンの形で提供されます。

  ○ xfce4 パネル、
  ○ メイトパネル/ノームパネル、
  ○ ヴァラパネル、
  ○ティント２．

• 多くのタスクバーは両方のスタイルで表示できますが、別個の「MacOS 形状のタスクバー」 (画面の端の全長ではありません) を使用することもできます。 むしろ、ここでの主な違いは純粋に視覚的なもの、つまり「ホバー時のピクトグラム拡大効果」の存在です。

  ○ドッキー、
  ○ラテドック、
  ○カイロドック、
  ○プランク。

• および/または、ホットキーを押したときにアプリケーションを起動するサービス (多くのデスクトップ環境では、同様のコンポーネントが必要であり、独自のホットキーを構成できます):

  ○sxhkd。

• また、さまざまなメニューのような「ランチャー」もあります (英語の Launch (起動) から)。

  ○ dメニュー実行、
  ○ ロフィ - ショー・ドルン、
  ○アルバート
  ○グラン。

DE コンポーネント: WM (ウィンドウ マネージャー)

詳細はロシア語で

詳細は英語で

WM (ウィンドウ マネージャー) - ウィンドウの管理を担当するアプリケーションで、次の機能が追加されます。

• デスクトップ上でウィンドウを移動する (タイトル バーだけでなく、ウィンドウの任意の部分で Alt キーを押したままにする標準的な移動も含む)。
• たとえば「ウィンドウ枠」をドラッグしてウィンドウのサイズを変更します。
• 「タイトル」と、アプリケーションを最小化/最大化/閉じるためのボタンをウィンドウ インターフェイスに追加します。
• どのアプリケーションに「焦点を当てている」のかという概念。

最もよく知られているものをリストします (括弧内はデフォルトで使用される DE を示します)。

•   母 (GNOME3)
•   フレームワーク （メイト）
•   メタシティ (GNOME2)
•   マフィン （シナモン）
•   クウィン （KDE）、
•   xfwm (XFCE)、
•   twm.

「DE 要素を含む古い WM」もリストします。 それらの。 ウィンドウマネージャーに加えて、「スタート」ボタンや「タスクバー」など、本格的な DE に特有の要素が備わっています。 ただし、IceWM と WindowMaker の両方がすでに 2020 年に更新バージョンをリリースしているとしたら、どれほど「古い」ことになるでしょうか。 「古い」ではなく「昔の人」が正しいことがわかります。

•   IceWM,
•   ウィンドウメーカー,
•   箱を開ける, ブラックボックス, フラックスボックス, fvwm,
•   ...

「クラシック」（「スタック ウィンドウ マネージャー」）に加えて、特に言及する価値があります。 タイル張りWMこれにより、ウィンドウを画面全体に「並べて」配置したり、一部のアプリケーションでは、起動したアプリケーションごとに画面全体に個別のデスクトップを配置したりできます。 これは、これまで使用したことがない人にとっては少し珍しいことですが、私自身がこのようなインターフェイスをかなり長い間使用しているので、非常に便利であり、すぐに慣れることができます。 「古典的な」ウィンドウマネージャーはもはや便利ではないようです。

• i3,
• ネズミ毒,
• 素晴らしい,
• DWM,
• シュモナド,
• クタイル、
• bspwm、
• ハーブストルフトウム、
• ...
• 双子、
• スウェイ.

このプロジェクトについても別途言及する価値があります Compiz そして、ハードウェア アクセラレーション機能を使用して透明度、影、およびさまざまな 10 次元効果を表示する「コンポジット ウィンドウ マネージャー」などのコンセプトです。 約 3 年前、Linux デスクトップ上で XNUMXD 効果がブームになりました。 現在、DE に組み込まれているウィンドウ マネージャーの多くは、複合機能を部分的に使用しています。 最近登場した ウェイファイア - Compiz for Wayland と同様の機能を持つ製品。

さまざまなウィンドウ マネージャーの詳細なリストも次の場所にあります。  比較記事.

DE コンポーネント: 残り

次のデスクトップ コンポーネントにも注目してください (ここでは、アプリケーションの種類を説明するために確立された英語の用語を使用しています。これらはアプリケーション自体の名前ではありません)。

• アプレット:
• ソフトウェア (ウィジェット ツールキット) - 多くの場合、特定の「最小限の」ソフトウェア セットが環境に付属しています。

DE (デスクトップ環境)

詳細は英語で

上記のコンポーネントから、いわゆる「デスクトップ設計環境」が得られます。 多くの場合、そのすべてのコンポーネントは、同じグラフィックス ライブラリと同じ設計原則を使用して開発されます。 したがって、少なくとも、アプリケーションの外観の一般的なスタイルは維持されます。

ここでは、現在存在する次のデスクトップ環境に焦点を当てます。

• Xfce
• KDE
• GNOME
• にっき
• マテ
• LXQt
• 啓発

GNOME と KDE が最も一般的であると考えられており、XFCE がそれらのすぐ後に迫っています。

表の形式でのさまざまなパラメータの比較は、対応するセクションにあります。 ウィキペディアの記事.  

DE品種

プロジェクト_Looking_Glass

歴史の中にはこのような興味深い例もあります。2003 年から 2007 年にかけて、Sun から「Project Looking Glass」という名前で Linux 用の「3D デスクトップ デザイン」が作成されました。 私自身、このデスクトップは使いにくかったので、使っていたというか「遊んで」いました。 この「3D デザイン」は、3D をサポートするビデオ カードが存在しなかった時代に Java で作成されました。 したがって、すべての効果はプロセッサーによって再計算され、コンピューターは非常に強力でなければならず、そうでないとすべての動作が遅くなります。 しかし、それは美しくなりました。 360 次元のアプリケーション タイルを回転/拡大できます。 XNUMX度パノラマの壁紙をデスクトップの円柱内で回転させることができました。 美しいアプリケーションがいくつかありました。たとえば、「CD を交換する」という形で音楽を聴くなどです。YouTube で見ることができます。 ビデオ このプロジェクトに関しては、当時は高品質のビデオをアップロードすることができなかったため、これらのビデオの品質のみが低くなる可能性が高くなります。

Xfce

軽量デスクトップ。 このプロジェクトは 1996 年以来、かなり長い間存在していました。 近年、より重い KDE や GNOME とは対照的に、軽量で「クラシックな」デスクトップ インターフェイスを必要とする多くのディストリビューションで非常に人気があります。 これには多くの設定と多数の独自プログラムがあります: ターミナル (xfce4 ターミナル)、ファイル マネージャー (thunar)、画像ビューアー (ristretto)、テキスト エディター (マウスパッド)。

 

パンテオン 

エレメンタリー OS ディストリビューションで使用されます。 ここで、XNUMX つの別個のディストリビューション内で開発および使用され、他のディストリビューションではあまり使用されていない (「まったく使用されていない」場合でも) 「デスクトップ」があると言えます。 少なくとも、彼らはまだ人気を獲得しておらず、ほとんどの聴衆に彼らのアプローチの利点を納得させていません。 Pantheon は macOS に似たインターフェイスの構築を目指しています。 

ドックパネル付きオプション:

啓発

グラフィック効果とウィジェットに重点を置いています (他のデスクトップ環境にカレンダー/時計などのデスクトップ ウィジェットがなかった時代から)。 独自のライブラリを使用します。 ターミナル (用語)、ビデオ プレーヤー (Rage)、画像ビューアー (Ephoto) など、独自の「美しい」アプリケーションの大規模なセットがあります。

モクシャ

これは、BodhiLinux ディストリビューションで使用される、Enlightenment17 のフォークです。 

GNOME

当初、QT ライブラリで記述された KDE とは対照的に作成された「クラシック」デスクトップ インターフェイスは、当時は商用配布にはあまり便利ではなかったライセンスの下で配布されました。 

GNOME_シェル

XNUMX 番目のバージョンから、GNOME には「非クラシックな外観」を持つ GNOME シェルが付属するようになりましたが、これはすべてのユーザーが好むわけではありませんでした (インターフェースの突然の変更はユーザーにとって受け入れがたいものです)。 その結果、「クラシック」スタイルでこのデスクトップの開発を継続するフォーク プロジェクト、MATE と Cinnamon が出現しました。 多くの商用ディストリビューションでデフォルトで使用されます。 多数の設定と独自のアプリケーションがあります。 

メイト 

GNOME2 から出現し、この設計環境の開発を続けています。 フォークを GNOME2 の新しいバージョンと混同しないように、GNOME3 で使用されていた設定とアプリケーション フォークが多数含まれています (新しい名前が使用されています)。

にっき

ユーザーに「クラシック」スタイルのインターフェースを提供する GNOME Shell のフォーク (GNOME2 の場合と同様)。 

GNOME Shell と同じアプリケーションと多数の設定があります。

Budgie

Solus ディストリビューションの一部として開発された GNOME の「クラシック」スタイルのフォークですが、現在では他のさまざまなディストリビューションでもスタンドアロン デスクトップとしても提供されています。

KDE_プラズマ (または、単に KDE とも呼ばれます) 

KDE プロジェクトによって開発されたデスクトップ環境。 

シンプルなユーザーがグラフィカル インターフェイスから利用できる膨大な数の設定と、このデスクトップのフレームワーク内で開発された多くのグラフィカル アプリケーションがあります。

Trinity

2008 年、KDE ​​は KDE Plasma の新しい実装をリリースしました (デスクトップ エンジンは大幅に書き直されました)。 また、GNOME/MATE と同様に、すべての KDE ファンがそれを気に入ったわけではありません。 その結果、TDE (Trinity Desktop Environment) と呼ばれる、以前のバージョンの開発を継続するプロジェクトのフォークが登場しました。

Deepin_DE

Qt (KDE が書かれている) を使用して作成された新しいデスクトップ環境の XNUMX つ。 多くの設定があり、（これは主観的な概念ですが）非常に美しく、よく開発されたインターフェイスです。 Deepin Linux ディストリビューションの一部として開発されました。 他のディストリビューション用のパッケージもあります

飛びます 

Qt を使用して作成されたデスクトップ環境の例。 Astra Linux ディストリビューションの一部として開発されました。 

LXQt

軽量なデスクトップ環境。 前のいくつかの例と同様に、Qt を使用して記述されています。 実際、これは LXDE プロジェクトの継続であり、Razor-qt プロジェクトとの合併の結果です。

ご覧のとおり、Linux のデスクトップは非常に異なって見え、非常に美しく 3D 効果のあるものからミニマルなものまで、「クラシック」なものから珍しいものまで、システム リソースを積極的に使用するものから軽量なものまで、大規模なものから、すべての人の好みに適したインターフェイスがあります。画面をタブレット/スマートフォンに転送します。

Linux OS のグラフィックスとデスクトップの主なコンポーネントが何であるかについてのアイデアを与えることができれば幸いです。

この記事の内容は、2020 年 XNUMX 月のウェビナーでテストされました。 視聴できます ここで.

それだけです。 これがお役に立てば幸いです。 ご質問やご意見がございましたら、お書きください。 喜んでお答えいたします。 さあ、ここに来て勉強してください 「LANITネットワークアカデミー」!

出所： habr.com