揭開Wayland面紗:Wayland應(yīng)運(yùn)而生

? ? ? ?介紹了一些X Window的歷史及發(fā)展，還沒有提到Wayland本身，不少人已經(jīng)等不及了。不過，介紹這些是有必要的，畢竟要知道X Window的一些知識(shí)，才能明白為什么會(huì)有Wayland這個(gè)東西。

那么，回到上篇開頭最初的那個(gè)問題：

Wayland究竟是什么？

如果在兩年前，它是一個(gè)新的“X Server”，在于改善當(dāng)前X Server的不足，從而取代它。現(xiàn)在，我們已經(jīng)可以用更標(biāo)準(zhǔn)的語言來定義Wayland了，那就是：A Simple Display Server。

沒錯(cuò)，Wayland是一個(gè)簡單的“顯示服務(wù)器”（Display Server），與X Window屬于同一級(jí)的事物，而不是僅僅作為X Window下X Server的替代（注：X Window下分X Server和X Client）。也就是說，Wayland不僅僅是要完全取代X Window，而且它將顛覆Linux桌面上X Client/X Server的概念，以后將沒有所謂的“X Client”了，而是“Wayland Client”。

更確切的說，Wayland只是一個(gè)協(xié)議（Protocol），就像X Window當(dāng)前的協(xié)議——X11一樣，它只定義了如何與內(nèi)核通訊、如何與Client通訊，具體的策略，依然是交給開發(fā)者自己。所以Wayland依然是貫徹“提供機(jī)制，而非策略”的Unix程序。

“什么？Wayland還是Server/Client模式？”可以這么理解，但實(shí)際上與X Window的Server/Client有著本質(zhì)的區(qū)別。

讓我們用一張類似前文所示的圖表來重新演示一下，在Wayland的框架下，窗口事件的響應(yīng)是如何進(jìn)行的。

在Wayland的架構(gòu)圖中，最顯著的一些特點(diǎn)是：

它復(fù)用了所有Linux內(nèi)核的圖形、輸入輸出技術(shù)：KMS、evdev，因此已支持的驅(qū)動(dòng)可以直接拿來用；

Wayland沒有傳統(tǒng)的Server/Client的模式，取而代之的是：Compositor/Client，這不僅僅是換一個(gè)名稱而已，后面會(huì)講到具體區(qū)別；

還記得前文中“點(diǎn)擊Firefox的刷新按鈕”這個(gè)應(yīng)用場景吧？在Wayland里，所有的流程是這樣的：

內(nèi)核收到了鼠標(biāo)發(fā)出的信息，經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)發(fā)到了Wayland Compositor，就像之前發(fā)往X Server一樣。

Compositor收到消息后，立馬能知道哪個(gè)窗口該收到這個(gè)消息，因?yàn)樗褪强偪刂?a target="_blank">中心，它掌握窗口的層級(jí)關(guān)系、動(dòng)畫效果，因此它知道該坐標(biāo)產(chǎn)生的鼠標(biāo)點(diǎn)擊信息應(yīng)該發(fā)送給誰，就這樣，Compositor將鼠標(biāo)的點(diǎn)擊信息發(fā)送給了Firefox。

Firefox收到了消息，這時(shí)如果是在X Window下的話，F(xiàn)irefox會(huì)向X Server請(qǐng)求繪制按鈕被按下的效果。然而在Wayland里，F(xiàn)irefox可以自行進(jìn)行繪制而不需要再請(qǐng)求Compositor的許可！這就是傳說 中的：直接渲染機(jī)制（Direct Render）！Wayland不管Client的繪制工作，整個(gè)過程變得十分簡單而且高效！當(dāng)Firefox自行完成了按鈕狀態(tài)的繪制后，它只需要通知 Compositor，某塊區(qū)域已經(jīng)被更新了。

Compositor收到Firefox發(fā)來的信息的，再重新合成那塊更新的那塊區(qū)域，將最終桌面效果呈現(xiàn)給用戶。這個(gè)過程主要是跟內(nèi)核、顯卡驅(qū)動(dòng)打交道了。

整個(gè)流程是不是很自然、很簡單？

所以結(jié)論出來了：

Wayland的“直接渲染架構(gòu)”徹底結(jié)束了傳統(tǒng)X Window在渲染圖形時(shí)需要不停的向Server請(qǐng)求、確認(rèn)再繪制這個(gè)繁瑣的過程，理論上響應(yīng)速度有了“爆發(fā)式”增長；

Wayland從根本上消除了“Server+Compositor”的重復(fù)勞動(dòng)，僅有且只需要有一個(gè)“Compositor”合成器而已。

Compostior，就是Wayland上的“X Server”，但是它更純粹，它不像X Server一樣，像個(gè)大家長，什么都要管。Compositor只做該做的事情，把上面的過程簡化成任務(wù)便是：

基于Wayland協(xié)議，處理evdev的信息；

通知Client（即應(yīng)用程序）對(duì)相關(guān)事件做出反應(yīng)（至于應(yīng)用程序想怎么反應(yīng)，Compositor不需要過問）；

收到Client的狀態(tài)更新，重新合成圖形或管理新的圖形布局。

你意識(shí)到了，Wayland Compositor的角色，就像是“X Server”＋“Window Manager”，但它只做份內(nèi)的事情而已。我想你已經(jīng)可以想像Wayland構(gòu)架是如何簡單而且高效了，它一舉解決了“X Window”發(fā)展這么多年來積累的、通過“擴(kuò)展”去解決的那些問題。

看似很美好，那么Wayland現(xiàn)在的可用性如何？大家都知道，GTK+、Qt，現(xiàn)在都是基于X的，它們能順利地移植至基于Wayland嗎？當(dāng)然可以！

逐漸成熟的Wayland周邊應(yīng)用

還記得前面那篇文章中，我說過的這句話吧：“盡管在Linux平臺(tái)下，Cairo、Pango的發(fā)揮依然是基于X Window的，但X Window充其量僅僅是一個(gè)“backend”而已，并不是少它不行。同理，跨平臺(tái)的GTK+、Ｑt也只是視X為其中所支持的后端之一，假如哪天X真的 不在了，更換一個(gè)新后端，當(dāng)前的GNOME、KDE也能完整的跑起來?！?/p>

你已經(jīng)想到了，GTK＋、Qt，只需要簡單的處理一下后端，便可以跑在Wayland上了。比如：

在當(dāng)前的GTK+3.0開發(fā)分支中，有一個(gè)開發(fā)分支是“rendering-cleanup”?！扒謇礓秩尽?？這是做什么的？聯(lián)想一下那個(gè)連Client“怎么渲染”都要管的X Server吧。

對(duì)了！GTK+3.0已經(jīng)徹底移除了所有圖形渲染、繪圖方面跟X相關(guān)的部分了，現(xiàn)在它是一個(gè)100％基于Cairo繪制的圖形工具庫了（之前GTK+2.x時(shí)在2.8開始逐漸轉(zhuǎn)向用Cairo繪制，但一直不徹底）。

這意味著兩點(diǎn)：

GTK+的一直以來評(píng)價(jià)不怎么樣的跨平臺(tái)性，在3.0將有顯著的突破；

GTK+的Wayland后端，已經(jīng)在路上了！

見GTK+跑在Wayland上，截圖引自：Kristian Shows Off GTK+ 3.0 On Wayland

當(dāng)然，Qt也有了，限于篇福，這里就不介紹了。

另外一個(gè)已經(jīng)在主開發(fā)分支便支持Wayland的東西便是：Clutter。這是一個(gè)基于OpenGL的動(dòng)畫框架，我以前介紹過很多次的GNOME Shell、Moblin， 都是基于Clutter的。在Clutter當(dāng)前1.5.x的開發(fā)分支，Wayland作為其中一個(gè)“backend”，已經(jīng)得到了 “experimental”的支持。所以說，GNOME 3.0、MeeGo Netbook很可能會(huì)成為第一個(gè)應(yīng)用Wayland的桌面環(huán)境。

那么，看來Wayland真的觸手可及了啰？可以這么說，但是還差一點(diǎn)。

Wayland技術(shù)實(shí)現(xiàn)及工作重點(diǎn)

Wayland的核心協(xié)議已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的差不多了，它充分利用了Linux內(nèi)核的KMS、GEM、DRM等技術(shù)，另外，它默認(rèn)是支持3D加速的，也就是通過OpenGL ES進(jìn)行圖形的合成——光是這一點(diǎn)，X Window又要淚奔了。

使用OpenGL ES這個(gè)子集而非OpenGL，這意味著什么？想想有多少項(xiàng)目是用OpenGL ES的：Android、iOS、WebOS、WebGL……幾乎所有主流的的移動(dòng)操作系統(tǒng)、瀏覽器3D的實(shí)現(xiàn)，都選用了精簡、高效的OpenGL ES。

我不知道當(dāng)前Android的Display Server、Input/Output是如何實(shí)現(xiàn)的，總之跟iOS相比，在觸控的響應(yīng)上是有差距的。未來，對(duì)OpenGL ES有著良好支持的Wayland，不知道會(huì)不會(huì)給這些基于Linux內(nèi)核的移動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)力呢？我想是非常有可能的！

這時(shí)問題就來了，因?yàn)閃ayland所使用的，都是當(dāng)前Linux下最新潮的圖形技術(shù)。所以理所當(dāng)然的，在驅(qū)動(dòng)這一層面會(huì)有一些廠商跟不上。

拿nVIDIA開刷吧，KMS技術(shù)都出來一年多了，Intel的全部顯卡和AMD部分顯卡已經(jīng)獲得支持了，可nVIDIA壓根就沒有興趣搞這個(gè)，以 致于開源社區(qū)利用反向工程，通過“Nouveau”項(xiàng)目讓nVIDIA支持了KMS，當(dāng)然比較遺憾的是，性能跟官方閉源的驅(qū)動(dòng)是差了相當(dāng)?shù)木嚯x。

所以說，基于Wayland的Linux桌面/移動(dòng)要真正得到應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)這一關(guān)是一定要解決的。不過正所謂潮流不可檔，nVIDIA遲早會(huì)支持這項(xiàng)技術(shù)的。

等到驅(qū)動(dòng)完全不成問題了，Wayland還需要一個(gè)全功能的“Compositor”，這個(gè)角色，就由Clutter/Mutter、 Compiz、KWin等當(dāng)前主流的窗口管理器來扮演的，相信只要通過簡單的修改，這些合成窗口管理器很快地就能轉(zhuǎn)變成一個(gè)全能的“Wayland Compositor”！

把玩Wayland及展望未來

講了這么多技術(shù)、歷史和業(yè)界，大家肯定枯燥了，究竟現(xiàn)在有沒有可以跑的“Wayland Compositor”可以玩玩呢？當(dāng)然！

現(xiàn)在，只要你從官方取得源碼，然后根據(jù)教程進(jìn) 行編譯，就能跑起一個(gè)簡單實(shí)現(xiàn)的“Wayland Compositor”。由于Wayland協(xié)議的靈活性，Wayland Compositor也可以擁有自己的后端：比如直接在DRM上跑Wayland（不需要X），或者在X Window上跑起一個(gè)Wayland Compositor（相當(dāng)于在X Window上用Xephyr再跑一個(gè)X Window）。

當(dāng)前我在Ubuntu 10.10的圖形環(huán)境下，就跑起了默認(rèn)的這個(gè)簡易的Wayland Compositor，幾點(diǎn)說明：

支持透明、陰影和簡單的窗口管理；

所有的圖形繪制，都是通過Cairo-gl（Cairo的OpenGL后端）進(jìn)行；

除了這個(gè)Wayland Compositor本身是跑在X Window之上，其本身合成效果、處理窗口布局等等，都完全沒有用到X，而且整個(gè)代碼非常簡潔。未來的Linux圖形，就會(huì)像是這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單又高效的樣子。

相信看完我這些介紹，大家對(duì)Wayland是個(gè)什么角色，已經(jīng)比較清楚了吧？

簡單的說，它就是一個(gè)去除X Window中不必要的設(shè)計(jì)、充分利用現(xiàn)代Linux內(nèi)核圖形技術(shù)的一個(gè)顯示機(jī)制，它的出現(xiàn)是自然而然的，它的使命不是為了消滅X Window，而是將Linux的圖形技術(shù)發(fā)揮至更高的一個(gè)境界。傳統(tǒng)的X Window（即經(jīng)典X應(yīng)用、Gtk 1.x/2.x等舊應(yīng)用），也會(huì)在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)得到繼續(xù)支持，通過Wayland Client的形式跑在Wayland Compositor上，直到最終升級(jí)、取代或被淘汰。

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