Linux的XServer_x server

linux本身没有图形界面，linux现在的图形界面的实现只是linux下的应用程序实现的：
         图形界面并不是linux的一部分，linux只是一个基于命令行的操作系统，linux和Xfree的关系就相当于当年的DOS和WINDOWS 3.0 一样，

windows 3.0不是独立的操作系统，它只是DOS的扩充，是DOS下的应用程序级别的系统，不是独立的操作系统，同样XFree只是 linux下的一个应用程序而已。

不是系统的一部分，但是X的存在可以方便用户使用电脑。WINDOWS 95及以后的版本就不一样了，他们的图形界面是操作系统的一部分，

图形界面在系统内核中就实现了，没有了图形界面windows就不成为windows 了，但linux却不一样，没有图形界面linux还是linux，

很多装linux的WEB服务器就根本不装X服务器。这也WINDOWS和linux 的重要区别之一。 

X是协议，不是具体的某个软件：
　　X是协议，就像HTTP协议，IP协议一样。这个概念 很多初学者甚至学习 LINUX有一定时间的人都混淆，一个基于X的应用程序需要运行并显示内容时他就联接到X服务器，

开始用X协议和服务器交谈。比如一个X应用程序要在屏幕 上输出一个圆，X应用程序只负责告诉X服务器在屏幕的什么地方用什么颜色画一个多大的圆，而具体的"画"的动作，

比如这个圆如何生成，用什么显卡的驱动程 序去指挥显卡完成等等工作是由X服务器来完成的。X服务器还负责捕捉键盘和鼠标的动作，假设X服务器捕捉到鼠标的左键被按下了，

他就告诉X应用程序：亲爱 的应用程序先生，我发现鼠标被按下了，您有什么指示吗？协议是需要具体的软件来实现的，这就是下面我要讲的: 

如何判断linux是否安装了x-server

rpm -q X-server 查询是否安装
yum list installed 查询已经安装的软件包

linux图形界面又称x系统，其主要包含如下几个部分：
a)xserver
b)显示管理器(Display Manager) 例如（gdm kdm xdm等）
c)窗口管理器(Window Manager) 例如（metacity ,fluxbox等）
d)DM 和 WM之上的一些图形应用程序 
在使用中一般都是b,c,d三者集合起来构成一个完整的集成工作环境，例如KDE ,GNOME等,这就是我们平时所说的广义上的xclient

a)xserver 主要提供基本的显示接口共xclient使用，并将用户的操作等也反映给xclient，是xclient与硬件的一个中间层。xserver相关的两个主要部分是
(1) xorg.conf
    xorg.conf是X Server的主要配置文件，它包含一个当前系统的硬件资源列表。X Server就是根据这些硬件资源“组织”出基本的图形能力。xorg.conf文件在/etc/X11/xorg.conf，主要包含几个字段：
    Files:          X系统使用的字体存放目录(字体的具体使用由FontConfig工具主持)
    InputDevice:    输入设备，如键盘鼠标的信息
    Monitor:        显示器的设置，如分辨率，刷新率等
    Device:         显示卡信息
    Screen:         由Monitor和Device组装成一个Screen，表示由它们向这个Screen提供输出能力
    ServerLayout:   将一个Screen和InputDevice组装成一个ServerLayout,在具有多个显示设备的系统中，可能有多个Screen和多个ServerLayout，用以实现不同的硬件搭配。
    在最近的xorg版本中，X Server已经开始自动侦测硬件，现在的xorg.conf已经都成了默认名称。具体细节还待查，但基本原理还是不变的。
(2) X session(X会话)
    X session是指X server启动后直到X server关闭之间的这段时间。这期间一切跟X相关的动作都属于X session的内容。管理X session的程序称为Display Manager，常听说的gdm或kdm就是gnome/kde所分别对应的Display Manager。
    开启一个X session，也就是开始了图形界面的使用。在开启的过程中，Display Manager会对用户进行认证(也就是用户名密码的输入)，运行事先设置好的程序(比如scim输入法就是这个时候启动的)等等。
    这个开启过程要执行的一系列操作都可以在/etc/X11/Xsession以及/etc/X11/Xsession.d/目录下看到，其他还有一些配置文件如Xsession.options, Xresource等，都是执行的X session的初始化过程。仔细阅读这些脚本或配置文件，可以帮助你更好地理解X

b)Display Manager
    上面说过，Display Manager(后简称DM)是管理X session的程序，常见的有gdm, kdm, xdm等。对于默认进入X界面的Linux系统，必须将DM程序在开机时执行，即：/etc/rc2.d/S13gdm。下面我们从手工启动X的过程，看一下DM为我们做了哪些工作。
    如果没有设置DM在开机时运行的话，手动启动X使用startx命令。man startx
    可以知道，startx的作用可以看作是Display Manager的一种隐性实现。它使用xinit命令，分别根据/etc/X11/xinit/xinitrc和/etc/X11/xinit/xserverrc中所指定的设置唤起X。
    其中，xserverrc执行X server的运行任务；xinitrc则运行Xsession命令。从/etc/X11/Xsession脚本的内容可以看出，它也就是进入/etc /X11/Xsession.d/目录轮询地执行所有脚本。很明显，这些也就是前面所说的Xsession初始化工作。
    综合起来说，Display Manager完成三个任务：1, X Server的启动; 2, X session的初始化; 3, X session的管理。

c)Window Manager
    X Server提供了基本的图形显示能力。然而具体怎么绘制应用程序的界面，却是要由应用程序自己解决的。而Window Manager(桌面管理器，后简称WM)就是用来提供统一的GUI组件的(窗口、外框、菜单、按钮等)。否则，应用程序们各自为政，既增加了程序开发的负担，不统一的桌面风格对视觉也是不小的挑战。
    WM的启动由DM控制，在gdm的登录窗口，我们可以进行选择。常见的WM有:Metacity(Gnome默认的WM), fluxbox, fvwm, E17等。

d)X Clients
    最后，就是X Client了。X客户端程序，顾名思义，就是使用X服务的程序。firefox，gedit等等都属于X Client程序。X Client部分值得考虑一下的就是DISPLAY环境变量。它主要用于远程X Client的使用。该变量表示输出目的地的位置，由三个要素组成：
    [host]:display[.screen]
    host指网络上远程主机的名称，可以是主机名、IP地址等。默认的host是本地系统，你可以在自己系统上echo $DISPLAY看一下。
    display和screen分别代表输出画面的编号和屏幕的编号。具体细节由于硬件的缺乏，还有待进一步研究。


独立安装x window所需要的每一个包

yum install xorg-x11-server-Xorg
yum install xorg-x11-server-utils
yum install xorg-x11-utils
yum install xorg-x11-xinit
yum install xorg-x11-apps
yum install xorg-x11-twm
yum install xterm

xorg-x11-drv-fbdev-0.4.3-2.el6.x86_64
xorg-x11-drv-intel-2.21.12-2.el6.x86_64


组合安装x window

yum groupinstall "X Window System"
yum groupinstall GNOME Desktop Environment
yum groupinstall KDE Desktop Environment

安装完毕后，执行startx，即可进行X window（KDE）。

启动X主要有两种方法：
一是Display Manager，如XDM、GDM、KDM，此种方法通过图形界面登录;
一种是通过xinit，此种方法适用于字符界面登录。我们常用于登录X的startx命令也是通过传递参数给xinit来启动X的，
也就是说，最终启动X的是xinit。startx只是一个bash脚本。


xinit启动过程
先看手册页    man xinit
xterm是一个x window system上的终端模拟器;
xinit是启动Xserver和Xclient的。xinit会运行一个xinitrc的文件，这个文件你可以自己编写，可以把xterm写进xinitrc的。

xinit 的用法为： xinit [[client] options ] [-- [server] [display] options] 。其中 client 用于指定一个基于 X 的应用程序， client 后面的 options 是传给这个应用程序的参数， server 是用于指定启动哪个 X 服务器，一般为 /usr/bin/X 或 /usr/bin/Xorg ， display 用于指定 display number ，一般 为 0 ，表示第一个 display ， option 为传给 server 的参数。
如果不指定 client ， xinit 会查找 HOME ( 环境变量 ) 目录下的 .xinitrc 文件，如果存在这个 文件， xinit 直接调用 execvp 函数执行该文件。如果这个文件不存在，那么 client 及其 options 为：  xterm -geometry +1+1 -n login -display :0 。
如果不指定 server ， xinit 会查找 HOME( 环境变量 ) 目录下的 .xserverrc 文件，如果存在这个文件， xinit 直接调用 execvp 函数执行该文件。如果这个文件 不存在，那么 server 及其 display 为：  X :0 。如果系统目录中不存在 X 命令，那么我们需要在系统目录下建立一个名为 X 的链接，使其指向真正的 X server 命令（ Ubuntu 下为 Xorg ）。

下面是几个关于 xinit 应用的例子：

1)xinit /usr/bin/xclock -- /usr/bin/X :0
该例子将启动 X server ， 同时将会启动 xclock 。请注意指定 client 或 server 时，需要用绝对路径，否则 xinit 将因无法区别是传给 xterm 或 server 的参数还是指定的 client 或 server 而直接当成是参数处理。 

2)在 HOME 下新建 .xinitrc 文件，并加入以下几行：
xsetroot -solid gray &
xclock -g 50x50-0+0 -bw 0 &
xterm -g 80x24+0+0 &
xterm -g 80x24+0-0 &
twm
当 xinit 启动时，它会先启动 X server ，然后启动一个 clock ，两个 xterm ，最后启动窗口管理器 twm 。
请注意：
最后一个命令不能后台运行，否则所有命令都后台运行的话 xinit 就会返回退出，同样的，除最后一个命令外都必须后台运行，否则后面的命令将只有在该命令退出后才能运行。 
看到这里，眼尖的人或许早以看出 xinit 的功能完全可以由脚本来实现，例如要启动 X Server 和一个 xterm ，就像 xinit 默认启动的那样，只需要在新建一个脚本或在 rc.local 中加入：
X&
export DISPLAY=:0.0
xterm
这个实现完全正确，然而却并没有完全实现 xinit 所具有的功能， xinit 所有的一项功能就是当最后一个启 动的 client （如上面第二个例子中的 twm 窗口管理器）退出后， X 服务器也会退出。而我们的脚本实现中当我们退出 xterm 后并不会退出 X server 。 

 

因为 startx 就是通过调用 xinit 启动 X 的。 xinit 是一个二进制文件，并非是一个脚本。它的主要功能是启动一个 X 服务器，同时启动一个基于 X 的 应用程序。 

因此startx的用法跟xinit一样：startx [ [ client ] options ... ] [ -- [ server ] options ... ]
startx的几种启动方式
由对 startx 脚本的分析，我们可以知道 startx 主要有三种启动方式：
a) 一种是自己指定要启动的 client 和 server ， 例如： startx /usr/bin/xclock -- /usr/bin/X :0 ；
b）一种是通过在 $HOME 下新建 .xinitrc 文件来指定要启动的多个 client 和 .xserverrc 来指定要启动的 server；
c）还有一种是直接输入 startx 而不指定参数，这也就是我们启动 gnome 桌面的方法。
在 c 这种启动方法中, startx 脚本会先去看系统目录（ /etc/X11/xinit/ ）下的 rc 文件是否存在，如果不存在就会用默认的 xterm 和 /usr/bin/X 来启动 xinit 。显然， startx 启动的不是 xterm ，而是 gnome 桌面，因此 gnome 的启动是通过系统文件 /etc/X11/xinit/xinitrc 来指定的。
综上所述， startx 的默认启动过程为： startx 调用并将系统文件 /etc/X11/xinit/xinitrc 和 /etc/X11/xinit/xserverrc 作为参数传给 xinit ， xinit 就会先执行系统文件 /etc/X11/xinit/xserverrc 以启动 X Server ，然后执行 /etc/X11/xinit/xinitrc ，而 xinitrc 则会执行脚本 /etc/X11/Xsession ，而 Xsession 则会按顺序调用执行 /etc/X11/Xsession.d 目录下的文件，从而最终调用了 gnome-session 这个用于 启动 GNOME 桌面环境的程序


启动Xserver
user@host:~$X :0 &
在Xserver上启动xterm
user@host:~$xterm -display :0 &
在Xserver上的xterm中执行
user@host:~$metacity &
以初始化一个简单的窗口管理器
在Xserver上的xterm中即可执行firefox等需要X环境的程序


图形2d，3d加速简介
为了是linux下图形更加流畅，必须使用加速。常用的加速方法如下
加速常见有三种方式
a）ShadowFB
ShadowFB是xserver自带的与体系结构无关的2D加速方式，它将系统framebuffer复制一份，并且在拷贝回framebuffer中实现图形旋转等操作，这样可以起到一定加速作用，但是效果不好。
b) XAA
XAA全称XFree86 Acceleration Architecture，是由 Harm Hanemaayer 在1996年写的一个显卡硬件2D加速的驱动结构，目前大多数的显卡去动均支持这种驱动模式
c) EXA
EXA是X.Org发起的用于取代XAA加速的驱动结构，修改的宗旨是是XRender更加好用。
历史上对2D 和3D加速已经做了区分，2D加速主要使用的是XAA结构，3D加速主要是通过DRM（Direct Rendering Manage) 提供.而EXA提供了比XAA更好集成XRender的结构，同时也提高了XAA的2D加速效果。
EXA采用的方法是通过实现对OpenGL的加速以实现同时对2D，3D图像的加速，这样2D图像就可以看作是3D图像的一个子集。


一个基于Xlib的简单例子了解Client流程
Xlib是对X协议的的一个简单的封装，可以让程序员不用了解细节而编写图形相关程序。实际上程序员直接调用Xlib的很少，更多使用的是
GTK+ ,QT等图形库。这些又是基于Xlib的图形库。