Wayland
簡單的“顯示伺服器”
Wayland是一個簡單的“顯示伺服器”(Display Server),與X Window屬於同一級的事物,而不是僅僅作為X Window下X Server的替代(註:X Window下分X Server和X Client)。也就是說,Wayland不僅僅是要完全取代X Window,而且它將顛覆Linux桌面上X Client/X Server的概念,以後將沒有所謂的“X Client”了,而是“Wayland Client”。
Wayland只是一個協議(Protocol),就像X Window當前的協議——X11一樣,它只定義了如何與內核通訊、如何與Client通訊,具體的策略,依然是交給開發者自己。所以Wayland依然是貫徹“提供機制,而非策略”的Unix程序。
在Linux平台下,Cairo、Pango的發揮依然是基於X Window的,但X Window是一個“backend”而已,並不是少它不行。同理,跨平台的GTK+、Qt也只是視X為其中所支持的後端之一,假如哪天X真的不在了,更換一個新後端,當前的GNOME、KDE也能完整的跑起來。”
GTK+、Qt,只需要簡單的處理一下後端,便可以跑在Wayland上了。比如:
在當前的GTK+3.0開發分支中,有一個開發分支是“rendering-cleanup”。“清理渲染”?這是做什麼的?聯想一下那個連Client“怎麼渲染”都要管的X Server吧。
GTK+3.0已經徹底移除了所有圖形渲染、繪圖方面跟X相關的部分了,現在它是一個100%基於Cairo繪製的圖形工具庫了(之前GTK+2.x時在2.8開始逐漸轉向用Cairo繪製,但一直不徹底)。
這意味著兩點:
GTK+的一直以來評價不怎麼樣的跨平台性,在3.0將有顯著的突破;GTK+的Wayland後端,已經在路上了!見GTK+跑在Wayland上,截圖引自:Kristian Shows Off GTK+ 3.0 On Wayland
另外一個已經在主開發分支便支持Wayland的東西便是:Clutter。這是一個基於OpenGL的動畫框架,我以前介紹過很多次的GNOME Shell、Moblin,都是基於Clutter的。在Clutter當前1.5.x的開發分支,Wayland作為其中一個“backend”,已經得到了“experimental”的支持。所以說,GNOME 3.0、MeeGo Netbook很可能會成為第一個應用Wayland的桌面環境。
Wayland復用了所有Linux內核的圖形、輸入輸出技術:KMS、evdev,因此已支持的驅動可以直接拿來用。
Wayland沒有傳統的Server/Client的模式,取而代之的是:Compositor/Client,這不僅僅是換一個名稱而已,後面會講到具體區別。
內核收到了滑鼠發出的信息,經過處理後轉發到了Wayland Compositor,就像之前發往X Server一樣。
Compositor收到消息后,立馬能知道哪個窗口該收到這個消息,因為它就是總控制中心,它掌握窗口的層級關係、動畫效果,因此它知道該坐標產生的滑鼠點擊信息應該發送給誰,就這樣,Compositor將滑鼠的點擊信息發送給了Firefox。
Firefox收到了消息,這時如果是在X Window下的話,Firefox會向X Server請求繪製按鈕被按下的效果。然而在Wayland里,Firefox可以自行進行繪製而不需要再請求Compositor的許可!這就是傳說中的:直接渲染機制(Direct Render)!Wayland不管Client的繪製工作,整個過程變得十分簡單而且高效!當Firefox自行完成了按鈕狀態的繪製后,它只需要通知Compositor,某塊區域已經被更新了。
Compositor收到Firefox發來的信息后,再重新合成那塊更新的區域,將最終桌面效果呈現給用戶。這個過程主要是跟內核、顯卡驅動打交道了。
Wayland的核心協議已經實現的差不多了,它充分利用了Linux內核的KMS、GEM、DRM等技術,另外,它默認是支持3D加速的,也就是通過OpenGL ES進行圖形的合成——光是這一點,X Window又要淚奔了。
使用OpenGL ES這個子集而非OpenGL,有多少項目是用OpenGL ES的:Android、iOS、WebOS、WebGL,幾乎所有主流的的移動操作系統、瀏覽器3D的實現,都選用了精簡、高效的OpenGL ES。
Display Server、Input/Output,跟iOS相比,在觸控的響應上是有差距的。未來,對OpenGL ES有著良好支持的Wayland,不知道會不會給這些基於Linux內核的移動操作系統發力呢?我想是非常有可能的!
這時問題就來了,因為Wayland所使用的,都是當前Linux下最新潮的圖形技術。所以理所當然的,在驅動這一層面會有一些廠商跟不上。
比如nVIDIA,KMS技術都出來一年多了,Intel的全部顯卡和AMD部分顯卡已經獲得支持了,可nVIDIA壓根就沒有興趣搞這個,以致於開源社區利用反向工程,通過“Nouveau”項目讓nVIDIA支持了KMS,當然比較遺憾的是,性能跟官方閉源的驅動是差了相當的距離。
基於Wayland的Linux桌面/移動要真正得到應用,驅動這一關是一定要解決的。不過正所謂潮流不可檔,nVIDIA遲早會支持這項技術的。
等到驅動完全不成問題了,Wayland還需要一個全功能的“Compositor”,這個角色,就由Clutter/Mutter、 Compiz、KWin等當前主流的窗口管理器來扮演的,相信只要通過簡單的修改,這些合成窗口管理器很快地就能轉變成一個全能的“Wayland Compositor”。
從官方取得源碼,然後根據教程進行編譯,就能跑起一個簡單實現的“Wayland Compositor”。由於Wayland協議的靈活性,Wayland Compositor也可以擁有自己的後端:比如直接在DRM上跑Wayland(不需要X),或者在X Window上跑起一個Wayland Compositor(相當於在X Window上用Xephyr再跑一個X Window)。
在Ubuntu 10.10的圖形環境下,就跑起了默認的這個簡易的Wayland Compositor,幾點說明:
支持透明、陰影和簡單的窗口管理;所有的圖形繪製,都是通過Cairo-gl(Cairo的OpenGL後端)進行;
例如,編譯了Clutter的Wayland後端,成功地跑起了一個Clutter的Demo:即同中Ubuntu Tweak的3D Logo。
除了這個Wayland Compositor本身是跑在X Window之上,其本身合成效果、處理窗口布局等等,都完全沒有用到X,而且整個代碼非常簡潔。未來的Linux圖形,就會像是這樣一個結構簡單又高效的樣子。
相信看完這些介紹,大家對Wayland是個什麼角色,已經比較清楚了。
簡單的說,它就是一個去除X Window中不必要的設計、充分利用現代Linux內核圖形技術的一個顯示機制,它的出現是自然而然的,它的使命不是為了消滅X Window,而是將Linux的圖形技術發揮至更高的一個境界。傳統的X Window(即經典X應用、Gtk 1.x/2.x等舊應用),也會在相當長一段時間內得到繼續支持,通過Wayland Client的形式跑在Wayland Compositor上,直到最終升級、取代或被淘汰。
Wayland 和 Xwindow 的區別