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Wayland

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Wayland
Wayland Logo.svg
Wayland demo 2.png
Wayland演示
原作者 Kristian Høgsberg
初始版本 2008
稳定版本 1.14.0[1](2017年8月8日,​3个月前​(2017-08-08
预览版本 1.13.93(2017年8月2日,​3个月前​(2017-08-02
开发状态 活跃
编程语言 C
操作系统 类Unix系统
类型 显示服务
许可协议 MIT许可证
网站 http://wayland.freedesktop.org/
源代码库 cgit.freedesktop.org/wayland/wayland/
Linux:X Server与Wayland Compositor
Wayland compositors, libwayland-client and toolkits

Wayland是一款规定显示服务器(称为Wayland Compositor)与其客户机之间通信方式的协议[2],它最初由英特尔开源技术中心(Open Source Technology Center, OSTC)的雇员Kristian Høgsberg于2008年发起用以取代X Window System,Kristian当时已在领导AIGLX的开发。Wayland与X Window System的最大不同在于,它规定由客户机自身负责窗口边框和装饰的绘制,并且客户机能够通过EGL以及一些Wayland特定的EGL扩展直接在显存中渲染自己的缓冲器。如此一来,窗口管理器就变成了一个显示管理服务,专门负责渲染那些屏幕上的程序。这比X Window System中的窗口管理器要更简单、高效。作者表示“每一个显示画面皆是完美的,我的意思是应用程序将能充分地去控制图形的显示,使我们完全无法察觉任何的撕裂、延迟、重画及闪烁”[3][4]

Wayland最初的实现(主要是libwayland-server、libwayland-client、libwayland-EGL以及合成器的参考实现Weston)使用C语言编写并按照MIT许可证发布。现有的Compositor例如CompizKWinMutter对Wayland都有着不同程度的支持。

历史[编辑]

Kristian Høgsberg,一位专注于Linux图形开发的软件工程师,在2008年发起了Wayland project。当时他在红帽公司[5],现供职于英特尔公司[6]

Wayland是自由软件,它的库(libwayland-server和libwayland-client)以MIT License授权,示例程序和Compositor一开始以GPLv2授权。现在整个Project都是以MIT License授权的了。直到2010年11月份,Wayland还仅仅只能在IntelNvidiaAMD的开源驱动上运行。

“Wayland”这个名字来自于Wayland,MA。据说Høgsberg是在开车穿过那个小镇时得到灵感的。

设计[编辑]

The Wayland display server protocol relys on EGL

Wayland运用既有的Linux核心技术,像是Direct Rendering Manager(DRM),Kernel Mode-Setting(KMS)以及Graphics Execution Manager(GEM)以提供一个最小化的显示管理服务。Wayland混合器(compositor)在2010年6月已从桌面常用的OpenGL改为OpenGL ES[7]。这个项目也开发支持Wayland显示的Qt,而不需要X。大部分应用程序都有望获得通过函数库,无需修改程序即可支持Wayland。

近些年来,GNU/Linux桌面图形开发者从X server中移除了一大堆的与渲染有关的接口到内核中。现在,已经有许多功能被移入内核(内存管理任务调度模式设置(KMS)等等)或是程序库(cairo、pixman、freetype、fontconfig、pango等等),所以窗口系统需要做的事情大大减少了。但是X11协议十分巨大、庞杂,并且它包括了许多已经过时的模块。虽然开发者们为了使X server适应现代化的电脑体系结构而开发出了XRandR、XRender、Composite等一些额外扩展,但这终究是治标不治本,同时这也会增加维护的难度。

Wayland是一款协议,但与X server不同的是,Wayland只做它必须要做的事情。下面以“鼠标点击按钮引发按钮更新动作”来说明一下Wayland和X server的区别:

X架构

在X中

  1. 内核捕获鼠标点击事件并发送给X server。
  2. X server会计算该把这一事件发送给哪个窗口(事实上,窗口位置是由Compositor控制的,X server并不能够正确的计算Compositor做过特效变化之后的按钮的正确位置)。
  3. 应用程序对此事件进行处理(将引发按钮更新动作)。但是,在此之前它得向X server发送绘制请求。
  4. X server接收到这条绘制请求,然后把它发给视频驱动来渲染。X还计算了更新区域,并且这条“垃圾信息”发送给了Compositor。
  5. 这时,Compositor知道它必须要重新合成屏幕上的一块区域。当然,这还是要向X server发送绘制请求的。
  6. 开始绘制。但是X server还会去做一些不必要的本职工作(窗口重叠计算、窗口剪裁计算等)。
Wayland架构

在Wayland中

  1. 内核捕获鼠标点击事件并发送给Wayland Compositor。
  2. 由于是直接发给Wayland Compositor的,所以Wayland Compositor会正确地计算出按钮的位置。同时它会把这一事件发送给按钮所在的应用程序来处理。
  3. 应用程序直接渲染,无需向Wayland Compositor请求。只需在绘制完成之后向Wayland Compositor发送一条信息表明这块区域被更新了。
  4. Wayland Compositor收到这条信息后,立即重新合成整个桌面。

目前,Wayland使用OpenGL ES而不是传统的OpenGL。“从长远来看,我们需要完整的OpenGL支持,但问题是libGL会带来X的依赖性......”[8]另一方面,使用OpenGL ES会使得Wayland更容易支持移动设备[9]。Wayland目前并不支持网络透明性,但未来可能会支持[10]

媒体关注[编辑]

Phoronix于2008年11月发表了一篇标题为“Wayland: A New X Server For Linux”的文章[3],披露Wayland这项新的项目。Kristian通过他的博客对此关注作出回应,他告示大众Wayland并非一个新的X server而是一个显示服务器,并声明这个新兴的项目尚处于未成熟的阶段[11]

使用[编辑]

Arch Linux[编辑]

Arch Linux本身不具有Wayland。但实际上,安装 Enlightenment 或 KDE 等桌面环境时,可以选用Wayland安装作为显示服务器。

Ubuntu[编辑]

马克·沙特尔沃思于2010年11月4日宣布Wayland将作为Ubuntu未来某一未定版本Unity接口的显示服务器[12]。但是2013年3月份,Canonical确认他们将开发一个新的显示服务Mir而不是使用Wayland来替代X[13]。2017年4月份,Canonical宣布放弃Unity与Mir[14],并于Ubuntu 17.10开始使用Wayland[15]

Fedora[编辑]

Fedora 25集成了​GNOME桌​面​最​新​版​本​ 3.22,并将GNOME桌面的版本的显示后端切换至预设为Wayland

Qt[编辑]

Qt 5.x提供了QtWayland模块以支持Wayland协议[16],借由-platform命令行选项,Qt应用程序可以在运行时切换图形后端,如X与Wayland[17]。2011年1月,Wayland支持搬进了上游Qt版本库的Lighthouse分枝[18]

KDE[编辑]

KWinKDE的视窗管理器加入支持OpenGL ES输出[19],已在KDE SC 4.7发布[20]。目前,KWin已经完成Wayland的初步移植[21]。在2012年1月发布的KDE SC 4.8,KDE将支持X下运行Wayland。在2012年夏天发布的KDE SC 4.9,将可以直接运行Wayland,主要用于支持行动设备,也就是Plasma Active[22]

GNOME[编辑]

GNOME从3.10开始支持Wayland[23]

Compiz[编辑]

Compiz开发者们已经把它对X的依赖部分变成了一个可选插件。同时,Canonical正在为Compiz添加OpenGL ES的支持。众所周知,目前Wayland正是使用OpenGL ES,这使将得Compiz能够更容易迁移到Wayland。 注:compiz此项目的主要作者已经离开Canonical,使得此项目进入停止开发的状态,当然迁移到wayland的计划也就更遥遥无期。

Sailfish OS[编辑]

Jolla的第一款设备使用Wayland[24]

工具包[编辑]

截止到2012年3月:

Clutter对Wayland已经有完整的支持。

Enlightenment Foundation Libraries对Wayland已经有完整的支持。

QT5除了对client有一些改动之外,对Wayland已经有完整的支持。

GTK+3.4.0,发布于2012年3月26日,对Wayland的支持有一些缺陷。不过过随着3.4.1更新版本的发布,这个问题得到了缓解。

SDL的Wayland支持正在开发中。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Bryce Harrington. Wayland 1.14.0. 2017-08-08 [2017-08-08] (英语). 
  2. ^ Wayland. [2013-09-18] (英语). Wayland is a protocol for a compositor to talk to its clients as well as a C library implementation of that protocol. 
  3. ^ 3.0 3.1 Michael Larabel. Wayland: A New X Server For Linux. Phoronix Media. 2008-11-03 [2013-11-09] (英语). 
  4. ^ D. J. Walker-Morgan. New Wayland X server looks to how a modern desktop works. Heise Media UK Ltd. 2008-11-06 [2013-11-09]. (原始内容存档于2013-10-29) (英语). 
  5. ^ Kristian Høgsberg. Wayland - A New Display Server for Linux. Linux Plumbers Conference, 2009. [2013-11-09] (英语). (Video available here[1])
  6. ^ Kristian Høgsberg. EGL and GLES1/2 on Linux. Linux Plumbers Conference, 2010. [2013-11-09] (英语). 
  7. ^ Michael Larabel. Wayland Meets Some Summer Love w/ New Changes. Phoronix Media. 2010-06-06 [2013-11-09] (英语). 
  8. ^ Kristian Høgsberg. Blender3D & cursor clamping.. 2010-12-09 [2013-11-09] (英语). 
  9. ^ Michael Larabel. Wayland's Weston Running On Android. Phoronix Media. 2012-05-24 [2013-11-09] (英语). 
  10. ^ Kristian Høgsberg. Network transparency argument. 2010-11-09 [2013-11-09] (英语). Wayland isn't a remote rendering API like X, but that doesn't exclude network transparency. Clients render into a shared buffer and then have to tell the compositor the what they changed. The compositor can then send the new pixels in that region out over the network. The Wayland protocol is already violently asynchronous, so it should be able to handle a bit of network lag gracefully. Remote fullscreen video viewing or gaming isn't going to work well, but I don't know any other display system that handles that well and transparently. 
  11. ^ Kristian Høgsberg. Premature publicity is better than no publicity. 2008-11-03 [2013-11-09]. 
  12. ^ Mark Shuttleworth. Unity on Wayland. 2010-11-04 [2010-11-04] (英语). 
  13. ^ Michael Larabel. Ubuntu Announces Mir, A X.Org/Wayland Replacement. Phoronix Media. 2013-03-04 [2013-11-09] (英语). 
  14. ^ Ubuntu宣布放弃Unity界面:明年将回归GNOME. 新浪科技. 2017-04-06 [2017-11-11]. 
  15. ^ Ubuntu 17.10调整:Dock始终可见 默认使用Wayland. 搜狐. 2017-08-07 [2017-11-11]. 
  16. ^ What is QtWayland?. Qt Project Hosting. 2013-05-08 [2013-11-09] (英语). 
  17. ^ Getting started with Lighthouse. Qt Project Hosting. 2011-06-29 [2010-12-17] (英语). 
  18. ^ Kristian Høgsberg. Add wayland lighthouse plugin. 2011-01-25 [2013-11-09]. (原始内容存档于2013-05-14) (英语). 
  19. ^ Martin Gräßlin. KWin runs on OpenGL ES. 2010-11-28 [2013-11-09] (英语). It does not only help, it is a must have to start working for Wayland. So to say it’s the first part of the KWin port to Wayland 
  20. ^ Martin Gräßlin. On the Road to Modern OpenGL (ES). 2011-01-18 [2013-11-09] (英语). 
  21. ^ Martin Gräßlin. KWin goes Wayland. 2011-06-11 [2013-11-09] (英语). Initial Implementation of a Wayland Server in KWin. [失效链接]
  22. ^ Michael Larabel. KDE Draws Up Plans For Wayland In 2012. Phoronix Media. 2011-08-07 [2013-11-09] (英语). but the first phase (Wayland under X) should be achieved for the winter release of KDE (Software Compilation 4.8, due out next January). Martin hopes that the second phase of the Wayland upbringing, where KDE is working directly atop Wayland, will be ready for the summer 2012 release (KDE SC 4.9). 
  23. ^ GNOME 3.10 Released!. The GNOME Project. 2013-09-25 [2013-11-13] (英语). 
  24. ^ Michael Larabel. Jolla's First Smartphone Powered By Wayland. Phoronix Media. 2013-07-13 [2013-11-09] (英语). 

外部链接[编辑]