## 第?19?章?圖形界面 **目錄** [](ch19.html#id3088822) [簡介](ch19s02.html) [架構及原理](ch19s03.html) [Xserver](ch19s03.html#id3088862) [Xclient](ch19s03.html#id3088970) [Xprotocol](ch19s03.html#id3089035) [窗口管理器](ch19s04.html) [啟動流程](ch19s05.html) [Startx](ch19s05.html#id3089269) [GDM會話](ch19s05.html#id3089388) [配置文件](ch19s06.html) [X服務器](ch19s06.html#xserver) [X客戶端](ch19s06.html#id3089599) [字體](ch19s07.html) [freetype 渲染引擎](ch19s07.html#id3089687) [X核心字體](ch19s07.html#id3089773) [XFT字體](ch19s07.html#xft-font) ## 簡介 Xwindow 是工作站圖形系統的工業標準，它有多種不同的實現，多數 Linux 系統中使用 Xorg。 當然，Xwindow 有悠久的歷史和傳統，不過那不在我們討論的范圍。您要注意的有兩點： * Xwindow 和 Xbox 中的“X”意義是不同的， X 只是 W 之后的一個字母，差不多應該這樣理解，Xwindow 是 Window 的接班人 （注意，Window 不是 Windows） * 同樣，也不要把 Xwindow 說成是 Xwindow`s`，那是一種褻瀆！一切偉大的創造，都應得到應有的理解和尊重 ## 架構及原理 Xwindow 使用服務器－客戶端架構。無論本地圖形界面，還是遠程圖形界面，都以同樣的流程工作。這樣便不需要分別進行設計和維護。 ``` 本地X客戶端 ┐ ┌ 鍵盤 遠程X客戶端 ┼ X協議 ─ X服務器 ─ 驅動程序┼ 鼠標 遠程X客戶端 ┘ └ 顯示器 ``` ### Xserver Xwindow 系統服務器端，通過驅動程序（硬件規范）來管理硬件資源。 例如：當我們移動鼠標時，通過驅動程序[[32](ch19s03.html#ftn.id3088878)] ，向 Xserver 發送信息： ??????“向右移動200點，向上移動100點”（向右上移動）；“按下左鍵”…… Xserver 作出如下響應： 1. 上一次鼠標停止的坐標為 600,500 2. 向右 200，向上 100。現在鼠標位于坐標 800,600 3. 坐標 800,600 處，為窗口 Firefox 的“關閉”按鈕 4. 根據預設動作，將 “點擊 Firefox 窗口的關閉按鈕” 翻譯為 “關閉窗口 Firefox” 5. 向X客戶端 Firefox 發送一個“退出”消息 6. Xserver 通過顯示子系統（顯卡、顯示器），全程顯示鼠標的位置和移動 * 事實上，向程序發送“退出”信號，通常窗口管理器完成。為了描述方便，這里暫不區分。稍后，我們將向您介紹 [窗口管理器](ch19s04.html "窗口管理器") 的其它一些細節。 ### Xclient Xwindow 系統客戶端，通過 X協議，實現與 Xserver 的交互。例如： 1. Xclient （假設 Firefox） 接收 Xserver 的消息： 輸入焦點在地址欄的范圍內，“linuxtoy.org”，回車 2. Firefox 根據預設動作，將這些消息識別為 “打開鏈接 linuxtoy.org” 3. Firefox 向域名服務器請求 鏈接 “linuxtoy.org”。域名服務器將這個請求轉換為 “http://linuxtoy.org/” 和 IP地址211.148.131.7，發送回 Firefox 4. Firefox 將 “http://linuxtoy.org/”顯示在地址欄（向 Xserver 發送請求，在地址欄位置顯示這個地址） 5. Firefox 向地址 211.148.131.7 請示顯示頁面 6. Firefox 將服務器發送回的頁面顯示在主窗口中 ### Xprotocol Xwindow 系統協議，Xserver 和 Xclient 之間進行通信的規則 * * * > [[32](ch19s03.html#id3088878)] 大多數的鼠標不需要專門的驅動程序，因為它們符合某一硬件規范，例如：有四個移動方向和三個鍵 ## 窗口管理器 Window Manager 是一種特殊的 Xclient。 使用窗口管理器時，Xserver 并不直接與其它 Xclient 通信，而是通過 WM 中轉，當一些消息被定義為 WM 指令時，它們會被攔截。例如 Alt+F4 關閉窗口、拖動標題欄…… 消息“打開鏈接 linuxtoy.org”，具體內容如下： ????輸入焦點在地址欄的范圍內，“linuxtoy.org”，回車 Xserver 并不能直接判斷焦點，而是這樣： 1. Xserver 向 WM 發送位置和點擊的信息，WM 根據當前的“焦點策略”確定激活（最上層）的窗口為 Firefox 2. Xserver 將 Firefox 顯示在最上層，高亮顯示它的標題欄 3. 在窗口 Firefox 內點擊地址欄，或者 Ctrl+L，Xserver 將位置信息發送給 WM，WM 再發送給 Firefox 4. Firefox 判斷當前焦點后，顯示一個閃動的文字輸入光標 5. Firefox 將輸入光標通過 WM 發送給 Xserver，Xserver 在屏幕相應位置進行顯示 那么，“窗口管理器”到底能作些什么呢？其實它所作的只有一件事──管理窗口。例如： * 最上層的窗口會把其它窗口擋住 * 它通常是一個“已激活窗口”，根據不同的“焦點策略”，窗口管理器確定被激活的窗口。 激活窗口標題欄高亮顯示，接收大部分的鍵盤消息和窗口內的鼠標點擊消息。 * 為了美觀和容易分辨，大多數窗口都要有標題欄和邊框。 為了方便，標題欄上還要有一些按鈕，比如：最小化，最大化，關閉（這些按鈕是窗口管理器請求的小窗口） * 一個窗口可以在另一個窗口旁邊顯示，而不一定完全被遮擋。為了實現這一點，就要控制窗口顯示的位置 * 為了控制窗口的顯示位置，需要將整個屏幕用座標描述，最好的辦法是繪制一個填充整個屏幕的窗口，也就是根窗口。 * 因為根窗口是最大的，所以它可以嚴嚴實實的遮擋任何窗口，為了避免這一點，根窗口永遠在最底層。這很形象的說明了為什么它叫作“根窗口” ……root * 根窗口不一定只有一個，大多數的窗口管理器可以使用 “工作區” ，來切換顯示多個根窗口 * 根窗口固定位置上通常放置一些其它 Xclient 的窗口，例如底部面板，頂部面板，側面板，程序啟動圖標 * 面板上又可以放一些其它的 Xclient 窗口，如任務條，啟動欄，菜單…… 任務條可以以圖標顯示正在運行的任務，還可以作其它的雜活，像自動掛載 USB設備…… ## 啟動流程 我們知道 init 是 linux 的根進程，是所有進程的父進程。同樣， xinit 是所有 Xwindow 進程的根進程 ### Startx `startx` 可以在命令行下啟動圖形界面。執行**startx** 命令時，實際執行這一命令： ``` xinit /etc/X11/xinit/xinitrc -- /etc/X11/xinit/xserverrc ``` 根據腳本 `/etc/X11/xinit/xserverrc` 啟動 Xserver，同時根據腳本 `/etc/X11/xinit/xinitrc` 啟動指定 Xclient 進程，例如窗口管理器 `/etc/X11/xinit/xserverrc` 以預設的參數運行程序 /usr/bin/X11/X `/etc/X11/xinit/xinitrc` 腳本則指向 `/etc/X11/Xsession` ，依次啟動 `/etc/X11/Xsession.d` 目錄中的腳本 * 您可以在用戶配置文件 `~/.Xsession` 中定義使用的 WM，它的優先級高于全局配置文件(對于 GDM會話 不起作用) * startx 啟動時，并不會再進行身份認證。因為它啟動的是 /etc/X11/Xsession.d/gnome-session ，而不是 GDM會話 ### GDM會話 許多 Linux 系統啟動時自動進入圖形界面，不需要運行 **startx** 命令 在某些啟動級別中，包含了 gdm 的啟動腳本，例如 ： `/etc/rc2.d/S13gdm` 1. 指向 `/etc/gdm/gdm-cdd.conf` 文件，加載預設視覺主題，啟動 `/usr/lib/gdm/gdmgreeter`（登錄屏幕） 2. 用戶身份認證完成后，啟動 `/etc/X11/default-display-manager` 這個文件中設定的默認窗口管理器 /usr/sbin/gdm gdm 在啟動時，會要求用戶名和密碼，也就是我們看到的登錄屏幕（gdmgreeter） * `/usr/share/xsessions` 目錄下為所有可用登錄會話的腳本 ## 配置文件 ### X服務器 X服務器的主要配置文件為 `/etc/X11/xorg.conf` ``` Section "ServerLayout" #布局 Identifier "Xorg Configured" #布局標識 Screen 0 "Default Screen" 0 0 #屏幕標識 InputDevice "Generic Keyboard" #鍵盤標識 InputDevice "Configured Mouse" #鼠標標識 EndSection Section "Module" #模塊 Load "ddc" Load "dbe" Load "dri" Load "extmod" Load "glx" Load "bitmap" Load "type1" Load "freetype" Load "record" EndSection Section "Files" #X核心字體路徑 FontPath "/usr/share/X11/fonts/75dpi" FontPath "/usr/share/X11/fonts/100dpi" FontPath "/usr/share/X11/fonts/misc" FontPath "/usr/share/X11/fonts/cyrillic" FontPath "/usr/share/X11/fonts/100dpi/:unscaled" FontPath "/usr/share/X11/fonts/75dpi/:unscaled" FontPath "/usr/share/X11/fonts/Type1" FontPath "/usr/share/fonts/Chinese/wqy-bitmapfont" EndSection Section "Screen" #屏幕 Identifier "Default Screen" Device "Card0" #指定顯卡 Monitor "Monitor0" #指定顯示器 DefaultDepth 24 #默認色深為24 SubSection "Display" #可用分辨率 Depth 24 #24位色深下可用分辨率 Modes "1280x1024" "1152x864" "1024x768" "800x600" "720x400" "640x480" ……………… EndSubSection EndSection Section "Device" #顯卡 Identifier "Card0" Driver "vesa" #驅動 VendorName "All" BoardName "All" EndSection ``` > [](ch19s06.html#xwindowconf11) 默認分辨率為默認色深下的第一個分辨率 #### 配置文件內部結構 ``` / ├/ "ServerLayout" 布局 │├ "InputDevice" keyboard 鍵盤 │├ "InputDevice" mouse 鼠標 ││ │└/ "Screen" 顯示子系統 │ ├ "Monitor" 顯示器 │ ├ "Device" videocard 顯卡 │ │ ├ "Files" 字體 └ "Module" 模塊 ``` ### X客戶端 在 `/etc/X11/Xsession` 文件中可以發現下列內容 ``` OPTIONFILE=/etc/X11/Xsession.options SYSRESOURCES=/etc/X11/Xresources USRRESOURCES=$HOME/.Xresources SYSSESSIONDIR=/etc/X11/Xsession.d USERXSESSION=$HOME/.xsession ALTUSERXSESSION=$HOME/.Xsession ERRFILE=$HOME/.xsession-errors ``` > [](ch19s06.html#xwindowconf21) 設定X進程的啟動參數。例如允許用戶進程 allow-user-xsession > [](ch19s06.html#xwindowconf22) X資源文件。許多程序保留了X接口，允許X服務器管理一些視覺選項，例如窗口內的字體，配色等 > [](ch19s06.html#xwindowconf23) X進程。可以設置一些啟動時自動運行的程序，也可以用來設定自己的窗口管理器（窗口管理器和桌面環境或者登錄管理器是無關的） ## 字體 ### freetype 渲染引擎 作為 Xorg 服務器的一個模塊，freetype 的功能包括讀取 Truetype 字體信息，如大小、分辨率、編碼等，并以之為依據渲染字體 - freetype2.x 相對于 freetype1.x 增加了抗鋸齒等功能 - ( `/etc/X11/xorg.conf` 的 Module 字段中，可以選擇字體渲染模塊 ) freetype 只負責渲染字體。而查找字體，則可以由 X服務器、X客戶端 或者 字體服務器來 完成。找到字體后，使用 freetype 引擎進行渲染 X核心字體 X服務器根據X客戶端的請求（字符編碼），查找字體并進行渲染，然后顯示 Xft字體 X客戶端自行查找字體并進行渲染，X服務器只負責顯示。由于 Xft字體 的渲染在客戶端完成，所以它可以動態的加載，而不需要隨同X服務器一同啟動 字體服務器 當客戶端請求字體時，X服務器將請求轉發到字體服務器，由字體服務器查找字體，并使用 freetype 引擎渲染，將結果傳回X服務器，X服務器進行顯示 ### X核心字體 `/etc/X11/xorg.conf` 中可以配置X核心字體的搜索路徑 ``` Section "Files" FontPath "/usr/X11R6/lib/X11/fonts/misc/" FontPath "/usr/X11R6/lib/X11/fonts/Type1/" FontPath "/usr/X11R6/lib/X11/fonts/Speedo/" FontPath "/usr/X11R6/lib/X11/fonts/100dpi/" FontPath "/usr/X11R6/lib/X11/fonts/75dpi/" EndSection ``` * 當X客戶端向X服務器請求顯示文字的時候，X服務器會按上面列表的先后順序查找字體。顯示中文時，如果第一個路徑中的字體不包含中文，則查找下面的路徑，直到發現中文字體 * 請將您偏好的字體放在靠前的位置 要使安裝的字體能夠作為X核心字體使用，將字體的安裝路徑添加到上面的列表中，使用 mkfontscale 、 mkfontdir 掃瞄文件夾中的字體，并生成索引，就可以了（建議使用 ttmkfdir 生成 `fonts.scale` ，將其復制為 `fonts.dir` ） 字體的選擇及顯示風格，可以修改 GTK1 的配置文件，或者在`Xresources`文件中對程序單獨進行定義 事實上，在我們的日常應用中，X核心字體環境并不常見，使用 GTK1 圖形庫的程序、某些類型的終端…… ### XFT字體 Xft字體相關選項在 `/etc/fonts/fonts.conf` 文件中配置 ``` <dir>/usr/share/X11/fonts</dir> <dir>/usr/share/fonts</dir> <dir>/usr/local/share/fonts</dir> <dir>~/.fonts</dir> ``` 可以使用 **fc-cache** 命令，遞歸掃瞄上面目錄中的字體（包括子文件夾中的字體），建立字體緩存 多數支持 GTK2 或者 Qt 圖形庫的X客戶端能夠使用 Xft字體 渲染技術[[33](ch19s07.html#ftn.id3089930)] 安裝字體，只要將字體拷貝到以上任意目錄， **fc-cache -fv** 刷新字體緩存即可 （選項: **-f** 強制刷新; **-v** 顯示過程） 使用命令 **fc-list** 列出所有可用字體。字體的選擇及顯示風格，可以修改 GTK2 或者 Qt 的配置文件，建議使用圖形界面配置[[34](ch19s07.html#ftn.id3089978)] * * * > [[33](ch19s07.html#id3089930)] GTK2 為 Gnome 使用的圖形庫，Qt 為 KDE 使用的圖形庫。相對來說，GTK2 圖形庫在程序的 GUI 設計中更加通用 > [[34](ch19s07.html#id3089978)] 一般情況下，桌面環境中附帶了相關程序，例如 gnome-font-properties