W tym artykule opisano, jak działa grafika w systemie Linux i z jakich komponentów się składa. Zawiera wiele zrzutów ekranu różnych implementacji środowisk graficznych.
Jeśli tak naprawdę nie rozróżniasz pomiędzy KDE i GNOME, lub tak, ale chciałbyś wiedzieć, jakie są inne alternatywy, ten artykuł jest dla Ciebie. Jest to przegląd i choć zawiera wiele nazw i niewiele terminów, materiał będzie przydatny także dla początkujących i tych, którzy dopiero interesują się Linuksem.
Temat może zainteresować także zaawansowanych użytkowników podczas konfigurowania zdalnego dostępu i wdrażania cienkiego klienta. Często spotykam doświadczonych użytkowników Linuksa ze stwierdzeniami „na serwerze jest tylko wiersz poleceń i nie planuję bardziej szczegółowo studiować grafiki, ponieważ jest to wszystko potrzebne zwykłym użytkownikom”. Ale nawet eksperci od Linuksa są bardzo zaskoczeni i szczęśliwi, gdy odkrywają opcję „-X” dla polecenia ssh (a do tego przydatne jest zrozumienie działania i funkcji serwera X).
Od prawie 15 lat prowadzę kursy Linuxa w „„i jestem pewien, że wiele z ponad pięciu tysięcy osób, które przeszkoliłem, czyta i prawdopodobnie pisze artykuły na temat Habr. Kursy są zawsze bardzo intensywne (średni czas trwania kursu wynosi pięć dni); trzeba poruszyć tematy, których pełne zrozumienie wymaga co najmniej dziesięciu dni. I zawsze w trakcie kursu, w zależności od grupy odbiorców (zebrani nowicjusze lub doświadczeni administratorzy), a także na „pytania od publiczności”, dokonuję wyboru, co przekazać bardziej szczegółowo, a co bardziej powierzchownie, aby poświęcić więcej czas na narzędzia wiersza poleceń i ich praktyczne zastosowanie. Takich tematów, które wymagają odrobiny poświęcenia, jest wystarczająco dużo. Są to „Historia Linuksa”, „Różnice w dystrybucjach Linuksa”, „O licencjach: GPL, BSD, ...”, „O grafikach i środowiskach graficznych” (temat tego artykułu) itp. Nie żeby tak nie było ważne, ale zwykle jest o wiele pilniejszych pytań „tu i teraz” i tylko około pięciu dni... Jednak do ogólnego zrozumienia podstaw systemu operacyjnego Linux, zrozumienia dostępnej różnorodności (tak, że nawet przy użyciu jednego konkretnego Dystrybucja Linuksa, nadal masz szersze spojrzenie na cały ten ogromny i rozległy świat, który nazywa się „Linux”), studiowanie tych tematów jest przydatne i konieczne.
W miarę rozwoju artykułu udostępniam linki do każdego komponentu dla tych, którzy chcą zgłębić temat, na przykład do artykułów w Wikipedii (wskazując jednocześnie na bardziej kompletną/przydatną wersję, jeśli istnieją artykuły w języku angielskim i rosyjskim).
Do podstawowych przykładów i zrzutów ekranu użyłem dystrybucji openSUSE. Można użyć dowolnej innej dystrybucji opracowanej przez społeczność, pod warunkiem, że w repozytorium znajduje się duża liczba pakietów. Zademonstrowanie różnorodności projektów komputerów stacjonarnych w dystrybucji komercyjnej jest trudne, ale nie niemożliwe, ponieważ często korzystają one tylko z jednego lub dwóch najbardziej znanych środowisk graficznych. W ten sposób programiści zawężają zadanie wypuszczenia stabilnego, debugowanego systemu operacyjnego. W tym samym systemie zainstalowałem wszystkie DM/DE/WM (wyjaśnienie tych terminów poniżej), które znalazłem w repozytorium.
Zrzuty ekranu z „niebieskimi ramkami” zostały zrobione w openSUSE.
Zrobiłem zrzuty ekranu z „białymi ramkami” w innych dystrybucjach, są one wskazane na zrzucie ekranu.
Zrzuty ekranu z „szarymi ramkami” zostały pobrane z Internetu jako przykłady projektów komputerów stacjonarnych z ubiegłych lat.
Zacznijmy więc.
Główne elementy tworzące grafikę
Podkreślę trzy główne komponenty i wymienię je w kolejności, w jakiej są uruchamiane podczas uruchamiania systemu:
- DM (menedżer wyświetlania);
- Serwer wyświetlania;
- DE (Środowisko pulpitu).
Dodatkowo, jako ważne podpunkty Środowiska Pulpitu:
- Menedżer aplikacji/program uruchamiający/przełącznik (przycisk Start);
- WM (Menedżer okien);
- różne oprogramowanie dostarczane ze środowiskiem graficznym.
Więcej szczegółów na temat każdego punktu.
DM (menedżer wyświetlania)
Pierwszą aplikacją, która uruchamia się po uruchomieniu „grafiki”, jest DM (Display Manager), menedżer wyświetlania. Jego główne zadania:
- zapytaj, których użytkowników wpuścić do systemu, poproś o dane uwierzytelniające (hasło, odcisk palca);
- wybierz środowisko graficzne, które chcesz uruchomić.
Obecnie szeroko stosowane w różnych dystrybucjach:
- (zastąpiony ),
- ,
- ,
- .
- Możesz także wspomnieć o Fly-DM (używanym w AstraLinux).
Lista istniejących DM jest aktualizowana w
Warto zauważyć, że poniższe zrzuty ekranu wykorzystują tego samego menedżera wyświetlania LightDM, ale w różnych dystrybucjach (nazwy dystrybucji podano w nawiasach). Zobacz jak inaczej może wyglądać ten DM dzięki pracy projektantów z różnych dystrybucji.
Najważniejsze w tej różnorodności jest to, żeby było jasne, że istnieje aplikacja odpowiedzialna za uruchamianie grafik i umożliwienie użytkownikowi dostępu do tych grafik oraz istnieją różne implementacje tej aplikacji, które różnią się wyglądem i nieznacznie funkcjonalnością (wybór środowiska projektowe, wybór użytkowników, wersja dla słabo widzących użytkowników, dostępność zdalnego dostępu poprzez protokół ).
Serwer wyświetlania
Display Server to rodzaj podkładu graficznego, którego głównym zadaniem jest współpraca z kartą graficzną, monitorem i różnymi urządzeniami wejściowymi (klawiatura, mysz, touchpady). Oznacza to, że aplikacja (na przykład przeglądarka lub edytor tekstu) renderowana w „grafice” nie musi wiedzieć, jak bezpośrednio współpracować z urządzeniami ani nie musi znać się na sterownikach. X Window zajmuje się tym wszystkim.
Mówiąc o serwerze wyświetlania, przez wiele lat w systemie Linux, a nawet w systemie Unix, miałem na myśli aplikację lub w języku potocznym X (X).
Obecnie wiele dystrybucji zastępuje X .
Możesz także przeczytać:
- ,
- ,
- (potrzebne do zdalnego uruchamiania aplikacji graficznych, na przykład za pomocą PuTTY).
Najpierw uruchommy X-y i kilka aplikacji graficznych w nich.
Warsztaty „Uruchamianie X i aplikacje w nim”
Zrobię wszystko z poziomu nowo utworzonego użytkownika webinaru (łatwiej, ale nie bezpieczniej byłoby zrobić wszystko jako root).
- Ponieważ X potrzebują dostępu do urządzeń, daję dostęp: Lista urządzeń została ustalona poprzez sprawdzenie błędów podczas uruchamiania X w logu (/home/webinaruser/.local/share/xorg/Xorg.77.log)
% sudo setfacl -m u:webinaruser:rw /dev/tty8 /dev/dri/card0 /dev/fb0 /dev/input/*
- Następnie uruchamiam X:
% X -retro :77 vt8 &
Opcje: * -retro - uruchamia się z „szarym” klasycznym tłem, a nie czarnym jako domyślnym; * :77 - ustawiam (możliwy jest dowolny w rozsądnym zakresie, tylko :0 jest najprawdopodobniej już zajęte przez działającą już grafikę) numer ekranu, a właściwie jakiś unikalny identyfikator, dzięki któremu będzie można rozróżnić kilka działających X-ów; * vt8 - wskazuje terminal, tutaj /dev/tty8, na którym będą wyświetlane X).
- Uruchom aplikację graficzną:
Aby to zrobić, najpierw ustawiamy zmienną, dzięki której aplikacja zrozumie, które z X-ów mam uruchomionych, aby wysłać to, co należy narysować:
% export DISPLAY=":77"
Możesz wyświetlić listę uruchomionych X-ów w następujący sposób:
ps -fwwC X
Po ustawieniu zmiennej możemy w naszych X-ach uruchamiać aplikacje - ja np. uruchamiam zegar:
% xclock -update 1 &
% xcalc &
% xeyes -g 200x150-300+50 &
Główne myśli i wnioski z tego fragmentu:
- X potrzebują dostępu do urządzeń: terminala, karty graficznej, urządzeń wejściowych,
- Same X-y nie wyświetlają żadnych elementów interfejsu - jest to szare (jeśli jest z opcją „--retro”) lub czarne płótno o określonych rozmiarach (na przykład 1920x1080 lub 1024x768) w celu uruchamiania w nim aplikacji graficznych.
- Ruch „krzyżyka” pokazuje, że X-y śledzą położenie myszy i przekazują tę informację działającym w niej aplikacjom.
- X przechwytują także naciśnięcia klawiszy na klawiaturze i przesyłają te informacje do aplikacji.
- Zmienna DISPLAY informuje aplikacje graficzne, na którym ekranie (każde X są uruchamiane z unikalnym numerem ekranu po uruchomieniu), a zatem w których z tych uruchomionych na moim komputerze X będą musiały zostać narysowane. (Możliwe jest także określenie w tej zmiennej zdalnej maszyny i wysłanie danych wyjściowych do Xs działających na innej maszynie w sieci.) Ponieważ Xs zostały uruchomione bez opcji -auth, nie ma potrzeby zajmowania się zmienną XAUTHORITY ani xhostem Komenda.
- Aplikacje graficzne (lub jak je nazywają klienci X) są renderowane w X - bez możliwości ich przesuwania/zamykania/zmiany „-g (Width)x(Height)+(OffsetFromLeftEdge)+(OffsetFromTopEdge)”. Ze znakiem minus odpowiednio od prawej i od dolnej krawędzi.
- Warto wspomnieć o dwóch terminach: X-server (tak nazywa się X-y) i X-clients (tak nazywa się każda aplikacja graficzna działająca w X-ach). Istnieje pewne zamieszanie w rozumieniu tej terminologii; wielu rozumie ją dokładnie odwrotnie. W przypadku, gdy łączę się z „komputera klienckiego” (w terminologii zdalnego dostępu) do „serwera” (w terminologii zdalnego dostępu) w celu wyświetlenia na moim monitorze aplikacji graficznej z serwera, wówczas serwer X uruchamia się na maszyna, na której monitor (to znaczy na „maszynie klienta”, a nie na „serwerze”) oraz klienci X uruchamiają się i działają na „serwerze”, mimo że są wyświetlani na monitorze „maszyny klienta”.
komponenty DE
Następnie przyjrzyjmy się komponentom, z których zwykle składa się komputer stacjonarny.
Komponenty DE: Przycisk Start i pasek zadań
Zacznijmy od tzw. przycisku „Start”. Często jest to oddzielny aplet używany na „pasku zadań”. Zwykle dostępny jest także aplet umożliwiający przełączanie między uruchomionymi aplikacjami.
Po zapoznaniu się z różnymi środowiskami graficznymi, podsumowałbym tego typu aplikacje pod ogólną nazwą „Menedżer aplikacji (Launcher/Switcher)”, czyli narzędziem do zarządzania aplikacjami (uruchamianiem i przełączaniem między uruchomionymi), a także wskazałbym narzędzia będące przykład tego typu aplikacji.
- Występuje w postaci przycisku „Start” na klasycznym (na całej długości jednej z krawędzi ekranu) „pasku zadań”:
○ panel xfce4,
○ mate-panel/gnome-panel,
○ vala-panel,
○ odcień2. - Możesz także mieć oddzielny „pasek zadań w kształcie MacOS” (nie na całej długości krawędzi ekranu), chociaż wiele pasków zadań może pojawiać się w obu stylach. Tutaj główna różnica jest raczej czysto wizualna - obecność „efektu powiększenia piktogramu po najechaniu myszką”.
○ dok,
○ stacja dokująca do latte,
○ dok kairski,
○ deska. - I/lub usługa uruchamiająca aplikacje po naciśnięciu klawiszy skrótu (w wielu środowiskach graficznych wymagany jest podobny komponent, który umożliwia skonfigurowanie własnych skrótów klawiszowych):
○ sxhkd.
- Istnieją również różne „programy uruchamiające” przypominające menu (od angielskiego Launch (uruchomienie)):
○ dmenu-run,
○ rofi – pokaż drun,
○ Albercie,
○ chrząknięcie.
Komponenty DE: WM (Menedżer okien)
WM (Window Manager) - aplikacja odpowiedzialna za zarządzanie oknami, dodaje możliwość:
- przesuwanie okien po pulpicie (w tym standardowym z przytrzymaniem klawisza Alt w dowolnej części okna, a nie tylko na pasku tytułowym);
- zmiana rozmiaru okien, na przykład poprzez przeciągnięcie „ramy okna”;
- dodaje „tytuł” i przyciski minimalizacji/maksymalizacji/zamykania aplikacji do interfejsu okna;
- koncepcja, która aplikacja jest „w centrum uwagi”.
Wymienię te najbardziej znane (w nawiasach wskazuję, które DE jest używane domyślnie):
- (GNOME3)
- (Kumpel)
- (GNOME2)
- (Cynamon)
- (KDE)
- (XFCE),
- .
Wymienię też „stary WM z elementami DE”. Te. oprócz menedżera okien mają takie elementy, jak przycisk „Start” i „pasek zadań”, które są bardziej typowe dla pełnoprawnego DE. Chociaż, jak „stare” są, jeśli zarówno IceWM, jak i WindowMaker wypuściły już swoje zaktualizowane wersje w 2020 roku. Okazuje się, że bardziej poprawne jest nie „starzy”, ale „starzy”:
- ,
- ,
- , , , ,
- ...
Oprócz „klasycznego” („menedżera okien stosu”) na szczególną uwagę zasługuje , co pozwala na rozmieszczenie okien „kafelkowo” na całym ekranie, a także w przypadku niektórych aplikacji osobny pulpit dla każdej uruchomionej aplikacji na całym ekranie. Jest to trochę nietypowe dla osób, które wcześniej z nich nie korzystały, ale ponieważ sam korzystam z takiego interfejsu już dość długo, mogę powiedzieć, że jest całkiem wygodny i szybko się przyzwyczaja się do takiego interfejsu, po czym „Klasyczne” menedżery okien nie wydają się już wygodne.
- ,
- ,
- ,
- ,
- ,
- qtyl,
- bspwm,
- herbstluftwm,
- ...
- bliźniak,
- .
O projekcie warto wspomnieć także osobno oraz taką koncepcję jak „Composite Window Manager”, która wykorzystuje możliwości akceleracji sprzętowej do wyświetlania przezroczystości, cieni i różnych efektów trójwymiarowych. Około 10 lat temu nastąpił boom na efekty 3D na komputerach stacjonarnych z systemem Linux. Obecnie wiele menedżerów okien wbudowanych w DE częściowo wykorzystuje możliwości kompozytowe. Niedawno się pojawił - produkt o podobnej funkcjonalności do Compiz for Wayland.
Szczegółową listę różnych menedżerów okien można również znaleźć w .
Składniki DE: reszta
Warto także zwrócić uwagę na następujące komponenty desktopowe (tutaj używam ustalonych angielskich terminów na określenie typu aplikacji – nie są to nazwy samych aplikacji):
- Aplety:
- Oprogramowanie (zestaw narzędzi Widget) - często wraz ze środowiskiem dostarczany jest pewien „minimalny zestaw” oprogramowania:
DE (Środowisko pulpitu)
Z powyższych komponentów uzyskuje się tzw. „Desktop Design Environment”. Często wszystkie jego komponenty są opracowywane przy użyciu tych samych bibliotek graficznych i przy użyciu tych samych zasad projektowania. W ten sposób zachowany jest przynajmniej ogólny styl wyglądu aplikacji.
Tutaj możemy wyróżnić następujące aktualnie istniejące środowiska graficzne:
GNOME i KDE są uważane za najpopularniejsze, a XFCE depcze im po piętach.
Porównanie różnych parametrów w formie tabeli można znaleźć w odpowiednim .
odmiana DE
Są nawet takie ciekawe przykłady z historii: w latach 2003-2007 powstał „projekt pulpitu 3D” dla systemu Linux pod nazwą „Project Looking Glass” firmy Sun. Sam korzystałem z tego pulpitu, a raczej „bawiłem się” nim, bo był trudny w obsłudze. Ten „projekt 3D” został napisany w Javie w czasach, gdy nie było kart graficznych obsługujących 3D. Dlatego wszystkie efekty zostały przeliczone przez procesor, a komputer musiał być bardzo wydajny, w przeciwnym razie wszystko działałoby powoli. Ale wyszło pięknie. Trójwymiarowe kafelki aplikacji można obracać/rozwijać. Możliwe było obracanie w cylindrze pulpitu z tapetą z panoramy 360 stopni. Było kilka pięknych zastosowań: np. słuchanie muzyki w formie „zmiany płyt” itp. Można to obejrzeć na YouTubie o tym projekcie, jedynie jakość tych filmów będzie najprawdopodobniej słaba, ponieważ w tamtych latach nie było możliwości przesyłania filmów wysokiej jakości.
Lekki komputer stacjonarny. Projekt istnieje już dość długo, bo od 1996 roku. W ostatnich latach stał się dość popularny, w przeciwieństwie do cięższych KDE i GNOME, w wielu dystrybucjach, które wymagają lekkiego i „klasycznego” interfejsu pulpitu. Ma wiele ustawień i dużą liczbę własnych programów: terminal (xfce4-terminal), menedżer plików (thunar), przeglądarka zdjęć (ristretto), edytor tekstu (podkładka pod mysz).
Używany w dystrybucji Elementary OS. W tym miejscu możemy powiedzieć, że istnieją „komputery stacjonarne”, które są opracowywane i używane w ramach jednej oddzielnej dystrybucji i nie są zbyt często używane (jeśli nie „w ogóle nie są używane”) w innych dystrybucjach. Przynajmniej nie zyskały jeszcze popularności i nie przekonały większości odbiorców o zaletach swojego podejścia. Pantheon ma na celu zbudowanie interfejsu podobnego do macOS.
Opcja z panelem dokującym:
Silny nacisk na efekty graficzne i widżety (z czasów, gdy inne środowiska graficzne nie miały widżetów na pulpicie, takich jak kalendarz/zegar). Korzysta z własnych bibliotek. Istnieje duży zestaw własnych „pięknych” aplikacji: terminal (Terminologia), odtwarzacz wideo (Rage), przeglądarka zdjęć (Ephoto).
Jest to fork Enlightenment17, który jest używany w dystrybucji BodhiLinux.
Początkowo „klasyczny” interfejs desktopowy, stworzony w przeciwieństwie do KDE, które zostało napisane w bibliotece QT, dystrybuowanej wówczas na licencji, która nie była zbyt wygodna dla dystrybucji komercyjnych.
Od trzeciej wersji GNOME zaczęło być dostarczane z powłoką GNOME, która ma „nieklasyczny wygląd”, co nie wszystkim użytkownikom się podobało (jakiekolwiek nagłe zmiany w interfejsach są dla użytkowników trudne do zaakceptowania). W konsekwencji pojawiły się projekty typu fork, które kontynuują rozwój tego pulpitu w „klasycznym” stylu: MATE i Cinnamon. Używany domyślnie w wielu dystrybucjach komercyjnych. Ma dużą liczbę ustawień i własnych aplikacji.
Wyłonił się z GNOME2 i nadal rozwija to środowisko projektowe. Posiada dużą liczbę forków ustawień i aplikacji, które zostały użyte w GNOME2 (użyto nowych nazw), aby nie pomylić forków z ich nową wersją dla GNOME3).
Odgałęzienie powłoki GNOME, które zapewnia użytkownikom interfejs w stylu „klasycznym” (tak jak miało to miejsce w GNOME2).
Ma dużą liczbę ustawień i te same aplikacje, co w przypadku powłoki GNOME.
„Klasyczny” rozwidlenie środowiska GNOME, które zostało opracowane jako część dystrybucji Solus, ale teraz występuje także jako samodzielny pulpit w różnych innych dystrybucjach.
(lub jak to się często nazywa, po prostu KDE)
Środowisko graficzne opracowane w ramach projektu KDE.
Posiada ogromną liczbę ustawień dostępnych dla prostego użytkownika z poziomu interfejsu graficznego oraz wiele aplikacji graficznych opracowanych w ramach tego pulpitu.
W 2008 roku KDE wypuściło nową implementację KDE Plasma (silnik pulpitu został w dużym stopniu przepisany). Podobnie jak w przypadku GNOME/MATE, nie wszystkim fanom KDE się to podobało. W efekcie powstał fork projektu, będący kontynuacją rozwoju poprzedniej wersji, nazwany TDE (Trinity Desktop Environment).
Jedno z nowych środowisk graficznych napisanych przy użyciu Qt (na którym napisano KDE). Ma wiele ustawień i jest dość piękny (choć jest to subiektywna koncepcja) i dobrze rozwinięty interfejs. Opracowany jako część dystrybucji Deepin Linux. Istnieją również pakiety dla innych dystrybucji
Latać
Przykład środowiska graficznego napisanego przy użyciu Qt. Opracowany jako część dystrybucji Astra Linux.
Lekkie środowisko graficzne. Podobnie jak kilka poprzednich przykładów, napisanych przy użyciu Qt. Tak naprawdę jest to kontynuacja projektu LXDE i wynik fuzji z projektem Razor-qt.
Jak widać, pulpit w systemie Linux może wyglądać zupełnie inaczej i istnieje odpowiedni interfejs dla każdego gustu: od bardzo pięknych i z efektami 3D do minimalistycznych, od „klasycznych” do nietypowych, od aktywnie wykorzystujących zasoby systemowe do lekkich, od dużych ekranów do tabletów/smartfonów.
Cóż, chciałbym mieć nadzieję, że udało mi się dać wyobrażenie o głównych elementach grafiki i pulpitu w systemie operacyjnym Linux.
Materiał do tego artykułu został przetestowany w lipcu 2020 r. podczas webinaru. Możesz to obejrzeć .
To wszystko. Mam nadzieję, że to było pomocne. Jeśli masz jakieś pytania lub uwagi, napisz. Chętnie odpowiem. Cóż, przyjdź i poucz się na !
Źródło: www.habr.com