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X Windows Vortrag

aktueller Entwurf

* im odp Format

ehemaliger Entwurf

Vorschlag von Bernd vom 30.9.2010

GESCHICHTLICHE GRUNDLAGE und ENTWICKLUNG

GESCHICHTLICHE GRUNDLAGE

• Motivation: rechenstarke Maschinen / rechenschwache Terminals

• Lösungsansatz: Client- / Server-Architektur
  wichtig zu erwähnen, da anders als gewohnt:

  • Server: rechenschwach
  • Client: rechenstark

Idee

• Idee: Eingabe: Server → Rechenlast: Client→ Ausgabe: Server

  • Analogie: Texterminal

• Protokoll tritt an Stelle einer API

X11 Standard spezifiziert nur das Protokoll keine API

• Beispiel-Implementierungen
  • Xlib
  • xcb

Anwendungsfall (Beispiel)

Kommunikation Client - Server

X11 Architektur sieht nur Kommunikation Client - Server vor
Kommunikation Client - Client nur über den Server

X11 Protokoll

• Ziel: Minimierung der transportierten Datenmenge
  • klassisch: Fonts Serverseitig / aktuell: Clientseitig

-> RESOURCENVERWALTUNG - SERVERSEITIG

• Identifikation über ID (XID)
• Resourcen:
  • Window
  • Pixmap
  • GC
  • Font
  • ... (komplette Liste müsste man wohl Mal in Ruhe erstellen, soweit zu denen, die mir gerade einfallen)
• Keymap
  • klassische Keymaps - ersetzt durch XKB Erweiterung
• Colormap
  • Anachronismus: Colormap (denke an CGA 4 Farben, etc.; aktuelle Grafikkarten 24-bit)
• ENTWICKLUNG
  • ERWEITERUNGEN
    • Motivation: Schritthalten mit aktueller technischer Entwicklung

    • Umsetzung: spezielle Requests - QueryExtension / ListExtensions

    • major-opcode - dynamisch zugeteilt
    • minor-opcode - fest verabredet
  • AKTUELL

    • < TODO > Hier hin müsste eine Zusammenstellung aller in aktuellen Implemenierungen enthaltener Erweiterungen, incl. kurzer Erwähnung ihres Bestimmungszwecks; Da habe ich bisher allerdings noch überhaupt keine Übersicht

  • BEISPIELE

    • < TODO > hier müssten nun einige Erweiterungen genannt werden, die wir für wichtig erachten.

KOMMUNIKATION: WINDOWMANAGER-CLIENT / CLIENT-CLIENT

• < TODO > Hier sehe ich zur Zeit leider noch gar keine klare Struktur ein paar Ansätze, bzw. Punkte, die hier wohl unbedingt hin gehören habe ich weiter unten recht unsortiert aufgelistet.

• Probleme: Parallelbetrieb mehrerer Clients
• Client- / Server-Architektur
  • Folge: klassische IPC Mechanismen nicht einsetzbar
• Kommunikation über:
  • RESOURCEN
    • Properties
    • Selections
      • wichtig: ist glaube ich mittlerweile komplett überholt - müsste man sich aber noch einmal schlau machen, welcher Standard hier verantwortlich zeichnet
  • EVENTS

    • ClientMessage

• Standards:
  • ICCCM
  • EWMH

  • < TODO > plus jede Menge anderer, die ebenfalls interessant sein könnten - auch hier fehlt mir derzeit leider der rechte Überblick.

TECHNISCHE UMSETZUNG UNTER GNU/LINUX

• Aufgabenverteilung: Xorg - libGL.so (mesa) - Kernel (agpgart / drm)
  • Auflistung für den Fall freier (frei wie in Freiheit, nicht wie in Bier!) Treiber
  • proprietäre Anbieter können natürlich zurechtstricken, was sie wollen
• 2D Treiber - Xorg: Beschleunigungsarchitekturen
  • nachladbares Modul: /usr/lib/xorg/modules/drivers/*
  • XAA - veraltet! Beschleunigung nur für Anfragen über core-Protokoll nicht! für XRENDER Anfragen.
  • EXA
  • UXA - EXA Implementierung von intel
• 3d Treiber - libL.so - bereitgestellt durch mesa
  • nachladbares Modul: /usr/lib/dri/*
• Kernelkomponenten - agpgart (Verwaltung: Adress Resolution Table) drm ((noch) keine Ahnung!)

• Zukunft

• Wayland Display Server

  • http://wayland.freedesktop.org/

• Kommentar: Dr. Oliver Diedrich "Das Ende von X11?" http://www.heise.de/open/artikel/Die-Woche-Das-Ende-von-X11-1134463.html

  • Fasst knapp zusammen, was an X (heute) schlecht ist und was Wayland vielleicht einmal besser macht

• < TODO >

Quellen

Bücher

• Niall Mansfield: "The Joy of X: The Architecture of the X Window System", UIT Cambridge (Reprint from 1993)
  • Bernd hat das Buch (zur Zeit bei Martin)

  • das Buch (in Auzügen) bei Google Books: http://books.google.de/books?id=30P1jkdfHe4C&printsec=frontcover&dq=The%2BJoy%2Bof%2BX

Weblinks

X Window System

• umfangreiche Informationen finden sich auf der Dokumentationsseite der x.org Foundation:
  http://www.x.org/releases/X11R7.5/doc/index.html

• nicht alle Dokumente, die die x.org Foundation über ftp zur Verfügung stellt scheinen dort verlinkt zu sein:
  ftp://ftp.x.org/pub/X11R6.7.0/PDF/

• über ICCCM hinaus reichende "Quasi-Standards" finden sich auf den Seiten des freedesktop.org Projekts:
  http://www.freedesktop.org/wiki/Specifications

• einen Teil der unter oben genannten Quellen zu findenden Information bitet Christophe Tronche im HTML Format an:
  http://www.tronche.com/gui/x/

• eine sehr umfangreiches Archiv gehaltener Vorträge bietet Keith Packard an:
  http://keithp.com/

Toolkit Anbindung

Zum selbst Experimentieren dürfte es auch interessant sein, wie sich X11 unter Verwendung gängiger Toolkits nutzen lässt.

• GTK kapselt X11 im GDK Layer.

  • Eine Liste der Möglichkeiten, die GDK hierfür bietet findet sich unter:
    http://library.gnome.org/devel/gdk/stable/gdk-X-Window-System-Interaction.html

  • Codebeispiel hierzu

   1 #include <gtk/gtk.h>
   2 
   3 #include <gdk/gdkx.h>
   4 #include <X11/X.h>
   5 
   6 
   7 Display *dpy;
   8   
   9 gboolean expose (GtkWidget *widget, GdkEventExpose *event, gpointer user_data)
  10 {
  11   GdkWindow *gdk_window;
  12   Window xid;
  13 
  14   Window root;
  15   int x, y;
  16   unsigned int width, height, border_width, depth;
  17   
  18   g_object_get (widget, "window", &gdk_window, NULL);
  19   xid = GDK_WINDOW_XID (gdk_window);
  20 
  21   XGetGeometry (dpy, xid, &root, &x, &y, &width, &height, &border_width, &depth);
  22   XClearArea (dpy, xid, 0, 0, width, height, False);
  23 
  24   XRectangle rectangles[] = {
  25     width/4, height/4,
  26     width/2, height/2
  27   };
  28   
  29   XDrawRectangles (dpy, xid, DefaultGC (dpy, 0), rectangles, 1);
  30   
  31   return TRUE;
  32 }
  33 
  34 int main (int argc, char *argv[])
  35 {
  36   GtkWidget *window;
  37 
  38   dpy = XOpenDisplay (NULL);
  39   
  40   gtk_init (&argc, &argv);
  41 
  42   window = g_object_new (GTK_TYPE_WINDOW,
  43                          "title", "Titel",
  44                          "double-buffered", FALSE,
  45                          NULL);
  46   g_signal_connect (window, "destroy", G_CALLBACK (gtk_main_quit), NULL);
  47   g_signal_connect (window, "expose-event", G_CALLBACK (expose), NULL);
  48   
  49   gtk_widget_show_all (window);
  50   gtk_main ();
  51   return 0;
  52 }