第24章、 X Window 设定介绍

24.1. 什么是 X Window System
Unix Like 操作系统不是只能进行服务器的架设而已，在美编、排版、制图、多媒体应用上也是有其需要的。 这些需求都需要用到图形接口 (Graphical User Interface, GUI) 的操作的， 所以后来才有所谓的 X Window System 这玩意儿。那么为啥图形窗口接口要称为 X 呢？因为就英文字母来看 X 是在 W(indow) 后面，因此，人们就戏称这一版的窗口接口为 X 啰 (有下一版的新窗口之意) ！
事实上， X Window System 是个非常大的架构，他还用到网络功能呢！也就是说，其实 X 窗口系统是能够跨网络与跨操作系统平台的！ 而这个基础篇是还没有谈到服务器与网络主从式架构，因此 X 在这里并不容易理解的。不过，没关系！ 我们还是谈谈 X 怎么来的，然后再来谈谈这 X 窗口系统的组件有哪些，应该还是能够理解 X 的！

24.1.1. X Window 的发展简史
X Window 系统最早是由 MIT (Massachusetts Institute of Technology, 麻省理工学院) 在 1984 年发展出来的， 当初 X 就是在 Unix 的 System V 这个操作系统版本上面开发出来的。在开发 X 时，开发者就希望这个窗口接口不要与硬件有强烈的相关性，这是因为如果与硬件的相关性高，那就等于是一个操作系统了， 如此一来的应用性会比较局限。因此 X 在当初就是以应用程序的概念来开发的，而非以操作系统来开发。
由于这个 X 希望能够透过网络进行图形接口的存取，因此发展出许多的 X 通讯协议，这些网络架构非常的有趣， 所以吸引了很多厂商加入研发，因此 X 的功能一直持续在加强！一直到 1987 年更改 X 版本到 X11 ，这一版 X 取得了明显的进步， 后来的窗口接口改良都是架构于此一版本，因此后来 X 窗口也被称为 X11 。这个版本持续在进步当中，到了 1994 年发布了新版的 X11R6 ，后来的架构都是沿用此一释出版本，所以后来的版本定义就变成了类似 1995 年的 X11R6.3 之类的样式。 (注1)
1992 年 XFree86 (http://www.xfree86.org/) 计划顺利展开， 该计划持续在维护 X11R6 的功能性，包括对新硬件的支持以及更多新增的功能等等。当初定名为 XFree86 其实是根据『 X + Free software + x86 硬件 』而来的呢。早期 Linux 所使用的 X Window 的主要核心都是由 XFree86 这个计划所提供的，因此，我们常常将 X 系统与 XFree86 挂上等号的说。
不过由于一些授权的问题导致 XFree86 无法继续提供类似 GPL 的自由软件，后来 Xorg 基金会就接手 X11R6 的维护！ Xorg (http://www.x.org/) 利用当初 MIT 发布的类似自由软件的授权， 将 X11R6 拿来进行维护，并且在 2004 年发布了 X11R6.8 版本，更在 2005 年后发表了 X11R7.x 版。 现在我们 CentOS 5.x 使用的 X 就是 Xorg 提供的 X11R7 ！ 而这个 X11R6/X11R7 的版本是自由软件，因此很多组织都利用这个架构去设计他们的图形接口！包括 Mac OS X v10.3 也曾利用过这个架构来设计他们的窗口！我们的 CentOS 也是利用 Xorg 提供的 X11 ！
从上面的说明，我们可以知道的是：

• 在 Unix Like 上面的图形用户接口 (GUI) 被称为 X 或 X11；
• X11 是一个『软件』而不是一个操作系统；
• X11 是利用网络架构来进行图形接口的执行与绘制；
• 较著名的 X 版本为 X11R6 这一版，目前大部分的 X 都是这一版演化出来的 (包括 X11R7)；
• 现在大部分的 distribution 使用的 X 都是由 Xorg 基金会所提供的 X11 软件；
• X11 使用的是 MIT 授权，为类似 GPL 的自由软件授权方式。

24.1.2. 主要组件： X Server/X Client/Window Manager/Display Manager
如同前面谈到的，X Window system 是个利用网络架构的图形用户接口软件，那到底这个架构可以分成多少个组件呢？ 基本上是分成 X Server 与 X Client 两个组件而已！其中 X Server 在管理硬件，而 X Client 则是应用程序。 在运作上，X Client 应用程序会将所想要呈现的画面告知 X Server ，最终由 X server 来将结果透过他所管理的硬件绘制出来！ 整体的架构我们大约可以使用如下的图示来作个介绍：(注2)

我们在客户端想要取得来自服务器的图形数据时，我们客户端使用的当然是客户端的硬设备， 所以，X Server 的重点就是在管理客户端的硬件，包括接受键盘/鼠标等设备的输入信息， 并且将图形绘制到屏幕上 (请注意上图的所有组件之间的箭头指示)。但是到底要绘制个啥东西呢？ 绘图总是需要一些数据才能绘制吧？此时 X Client (就是 X 应用程序) 就很重要！他主要提供的就是告知 X Server 要绘制啥东西。那照这样的想法来思考，我们是想要取得远程服务器的绘图数据来我们的计算机上面显示嘛！ 所以远程服务器提供的是 X client 软件！ 底下就让我们来更深入的聊一聊这两个组件吧！

一、X Server：硬件管理、屏幕绘制与提供字型功能：
既然 X Window System 是要显示图形接口，因此理所当然的需要一个组件来管理我主机上面的所有硬设备才行！ 这个任务就是 X Server 所负责的。而我们在 X 发展简史当中提到的 XFree86 计划及 Xorg 基金会，主要提供的就是这个 X Server ！那么 X Server 管理的设备主要有哪些呢？其实与输入/输出有关！包括键盘、鼠标、手写板、显示器 (monitor) 、屏幕分辨率与颜色深度、显示适配器 (包含驱动程序) 与显示的字型等等，都是 X Server 管理的。
显示适配器、屏幕以及键盘鼠标的设定，不是在开机的时候 Linux 系统以 /etc/sysconfig 目录下的 keyboard/mouse 等配置文件就设好了吗？为何 X Server 还要重新设定啊？这是因为 X Window 在 Linux 里面仅能算是『一套很棒的软件』， 所以 X Window 有自己的配置文件，你必须要针对他的配置文件设定妥当才行。也就是说， Linux 的设定与 X Server 的设定不一定要相同的！因此，你在 Linux 的 run level 3 想要玩图形接口时，就得要加载 X Window 需要的驱动程序才行～总之， X Server 的主要功能就是在管理『主机』上面的显示硬件与驱动程序。
既然 X Window System 是以透过网络取得图形接口的一个架构，那么客户端是如何取得服务器端提供的图形画面呢？ 由于服务器与客户端的硬件不可能完全相同，因此我们客户端当然不可能使用到服务器端的硬件显示功能！ 举例来说，你的客户端计算机并没有 3D 影像加速功能，那么你的画面可能呈现出服务器端提供的 3D 加速吗？ 当然不可能吧！所以X Server 的目的在管理客户端的硬设备！也就是说：『每部客户端主机都需要安装 X Server，而服务器端则是提供 X Client 软件， 以提供客户端绘图所需要的数据』。 X Server / X Client 的互动并非仅有 client –> server，两者其实有互动的！从上图 1.2.1 我们也可以发现， X Server 还有一个重要的工作，那就是将来自输入设备 (如键盘、鼠标等) 的动作告知 X Client， 你晓得， X Server 既然是管理这些周边硬件，所以，周边硬件的动作当然是由 X Server 来管理的， 但是 X Server 本身并不知道接口设备这些动作会造成什么显示上的效果， 因此 X Server 会将接口设备的这些动作行为告知 X Client ，让 X Client 去伤脑筋。

二、X Client：负责 X Server 要求的『事件』之处理：
前面提到的 X Server 主要是管理显示接口与在屏幕上绘图，同时将输入设备的行为告知 X Client， 此时 X Client 就会依据这个输入设备的行为来开始处理，最后 X Client 会得到『 嗯！这个输入设备的行为会产生某个图示』，然后将这个图标的显示数据回传给 X Server ， X server 再根据 X Client 传来的绘图资料将他描图在自己的屏幕上，来得到显示的结果。
也就是说， X Client 最重要的工作就是处理来自 X Server 的动作，将该动作处理成为绘图数据， 再将这些绘图数据传回给 X Server ！由于 X Client 的目的在产生绘图的数据，因此我们也称呼 X Client 为 X Application (X 应用程序)。而且，每个 X Client 并不知道其他 X Client 的存在， 意思是说，如果有两个以上的 X client 同时存在时，两者并不知道对方到底传了什么数据给 X Server ， 因此 X Client 的绘图常常会互相重迭而产生困扰！
举个例子来说，当我们在 X Window 的画面中，将鼠标向右移动，那他是怎么告知 X Server 与 X Client 的呢？ 首先， X server 会侦测到鼠标的移动，但是他不知道应该怎么绘图啊！此时，他将鼠标的这个动作告知 X Client， X Client 就会去运算，结果得到，其实要将鼠标指针向右移动几个位素，然后将这个结果告知 X server ， 接下来，您就会看到 X Server 将鼠标指针向右移动。
这样做有什么好处啊？最大的好处是， X Client 不需要知道 X Server 的硬件配备与操作系统！因为 X Client 单纯就是在处理绘图的数据而已，本身是不绘图的。所以，在客户端的 X Server 用的是什么硬件？用的是哪套操作系统？服务器端的 X Client 根本不需要知道～相当的先进与优秀～整个运作流程可以参考下图：客户端用的是什么操作系统在 Linux 主机端是不在乎的！

三、X Window Manager：特殊的 X Client ，负责管理所有的 X client 软件
刚刚前面提到，X Client 的主要工作是将来自 X Server 的数据处理成为绘图数据，再回传给 X server 而已， 所以 X client 本身是不知道他在 X Server 当中的位置、大小以及其他相关信息的。这也是上面我们谈到的， X client 彼此不知道对方在屏幕的哪个位置啊！为了克服这个问题，因此就有 Window Manager (WM, 窗口管理员) 的产生了。 窗口管理员也是 X client ，只是他主要在负责全部 X client 的控管，还包括提供某些特殊的功能，例如：

• 提供许多的控制元素，包括任务栏、背景桌面的设定等等；
• 管理虚拟桌面 (virtual desktop)；
• 提供窗口控制参数，这包括窗口的大小、窗口的重迭显示、窗口的移动、窗口的最小化等等。

我们常常听到的 KDE, GNOME, XFCE 还有阳春到爆的 twm 等等，都是一些窗口管理员的项目计划！ 这些项目计划中，每种窗口管理员所用以开发的显示引擎都不太相同，所着重的方向也不一样， 因此我们才会说，在 Linux 底下，每套 Window Manager 都是独特存在的，不是换了桌面与显示效果而已， 而是连显示的引擎都不会一样！底下是这些常见的窗口管理员全名与连结：

• GNOME (GNU Network Object Model Environment)：