Xorg、X11、Wayland？Linux显示服务器和协议解释

你总是偶然发现这些术语，知道它们与图形有关，但你想了解更多。

Linux中的显示服务器是什么？

显示服务器是一种程序，其主要任务是协调其客户端与操作系统的其余部分、硬件以及彼此之间的输入和输出。显示服务器通过显示服务器协议与其客户端进行通信。

显示服务器在任何图形用户界面中都是至关重要的，特别是在窗口系统中。图形用户界面（GUI）的基本组件位于图形界面和内核之间。

因此，多亏了显示服务器，您可以使用带有GUI的计算机。如果没有它，您将只能使用命令行界面。

重要的是不要将显示服务器与桌面环境混淆。桌面环境（Gnome、KDE、Xfce、MATE等）使用显示服务器。

显示服务器通过显示服务器协议与其客户端进行通信。Linux中有三种显示服务器协议。X11和Wayland就是其中的两个。第三个，Mir，超出了本教程的范围。

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X窗口系统

X窗口系统，通常仅被称为X，是旧的。它最初起源于1984年，是包括Linux在内的大多数类UNIX操作系统的默认窗口系统。

X.组织

X.Org服务器是由X.Org基金会托管的X Window系统显示服务器的免费开源实现。它是一个通过X11协议与客户端应用程序交互的应用程序，用于在显示器上绘制内容并发送输入事件，如鼠标移动、单击和击键。

通常，人们会启动一个X服务器，等待客户端的应用程序连接到它。然而，Xorg基于客户端/服务器模型，因此允许客户端在不同的机器上本地或远程运行。

如果这不是显而易见的，那么在X11的设计中就隐含了应用程序和显示器不必在同一台计算机上。当X被开发出来时，人们普遍认为X服务器将在工作站上运行，用户将在处理能力更强的远程计算机上运行应用程序。

X11

X11是一种网络协议。它描述了如何在客户端（应用程序）和显示器（服务器）之间交换消息。这些消息通常包含基本的绘图命令，如“绘制方框”、“在此位置写入这些字符”、“单击鼠标左键”等。

但X11已经过时了，它仍然是一堆位于30多年未大修的协议之上的黑客。X服务器协议的大部分功能不再使用。

X11所做的所有工作都重新委托给了各个应用程序和窗口管理器。然而，所有这些旧功能仍然存在，给所有这些应用程序带来了压力，损害了性能和安全性。

Wayland，下一代显示服务器

Wayland
由X.Org开发人员Kristian Hogsberg于2008年作为个人项目开始。它是一种通信协议，用于指定显示服务器与其客户端之间的通信。

Wayland是作为一个自由开源的社区驱动项目开发的，旨在用一个现代、安全、更简单的窗口系统取代X Window系统（也称为X11或Xorg）。

在Wayland中，合成器是显示服务器。这个
合成器
是一个窗口管理器，为应用程序提供每个窗口的屏幕外缓冲区。窗口管理器将窗口缓冲区合成表示屏幕的图像，并将结果写入显示内存。

Wayland协议允许合成器将输入事件直接发送到客户端，并使客户端能够将损坏事件直接发送给合成器。

与X的情况一样，当客户端接收到事件时，它会更新用户界面（UI）。但在Wayland中，渲染发生在客户端中，因此客户端向合成器发送一个请求，以指示更新的区域。

Wayland相对于X的主要优势在于它是从零开始的。X的复杂性的主要原因之一是，多年来，它的角色发生了变化。因此，今天，X11在很大程度上充当了客户端和窗口管理器之间的“非常糟糕”的通信协议。

Wayland在安全方面也很出色。使用X11，可以通过允许任何程序存在于后台并读取X11区域中打开的其他窗口所发生的事情来进行所谓的“密钥记录”。

Wayland根本不会发生这种情况，因为每个程序都是独立工作的。

结论

然而，X Window系统与Wayland相比仍有许多优势。尽管Wayland消除了Xorg的大部分设计缺陷，但它也有问题。尽管Wayland项目已经启动了十多年，但情况并非100%稳定。

截至2022年，大多数用于Linux的视频游戏和图形密集型应用程序仍然是为X11编写的。此外，许多闭源图形驱动程序，如NVIDIA GPU的驱动程序，还没有提供对Wayland的完全支持。

X不可能持久，Wayland在很多方面都是一种进步。但目前，绝大多数本地应用程序都是为Xorg编写的。在这些应用程序全部移植之前，Xorg需要维护。与Xorg相比，Wayland还不是很稳定。