Доклад: Графическая оболочка X-Windows System

Основная идея X Windows
Итак, повторим
Что мы с этого имеем
Чего нам это стоит
Как это запускается
Библиотеки, Motif, и война круглых и квадратных кнопок
Конфигурирование X Windows
Запуск X Windows
Настройки пользовательского окружения X Windows
Настройки window-manager'a

Для начала немного истории и общих мест. Представим, что нам нужно написать программу, которая будет работать в графическом режиме. Нам потребуется: опрашивать клавиатуру, снимать события и координаты мыши, рисовать на экране, ... Как это делалось на MS-DOSе? Очень просто. Пишем одну большую программу, в ней - все: и логика, и обработка событий, и слежение за перемещениями мыши, ну, а когда требуется что-то нарисовать, мы даем команду на запись в порты EGA контроллера, рисуем пиксель... Через год появляется контроллер VGA, еще через год SVGA 800x600, 16 цветов, вслед за ним UVGA 1024x768, 256 цветов, затем XGA 1280x1024, 16Мб цветов...

Основная идея X Windows.

Имеем две независимых программы. Одна умеет рисовать на графическом мониторе, и вообще, обслуживать все это железо. Она называется X-сервер. Вторая программа - называем ее клиент X Windows, рисовать физически не умеет. Зато она знает, что именно надо рисовать, и умеет командовать. Команды типа: "нарисовать прямоугольник", "провести линию", "открыть окно", "вывести символ в заданном фонте", "опросить координаты мыши", и т.п. передаются X-серверу, а тот их исполняет - рисует. Формат и спецификации этих команд опубликованы, стандартизованы, и широко известны. Все вместе они называются "Протокол X Windows".

Итак, повторим.

X-сервер. Программа, которая написана специально под конкретное физическое устройство (имеется в виду - монитор, графконтроллер, мышь и клавиатура), умеет на нем рисовать, и умеет понимать команды рисования по протоколу X Windows System.

X-клиент. Прикладная программа, обеспечивающая графический интерфейс с пользователем. Команды для рисования на экране передает X серверу по протоколу X Windows System.

X-терминал. Ящик (монитор, графконтроллер, мышь, клавиатура, ну и, естественно, процессор и оперативная память), на котором запущена программа X-сервер. X-терминалом может служить самая обыкновенная графическая Unix-рабочая станция, на которой X сервер выполняется, как одна из многих прикладных задач. Специализированный X-terminal - ящик, на котором запускается только X сервер, и ничего кроме. Можно использовать PC под MS-DOSом, на котором запущена DOSовская программа, реализующая X сервер.

Xlib - библиотека C-ишных функций, реализующих протокол X Windows System. С помощью этой библиотеки можно писать графические программы - X-клиенты.

Что мы с этого имеем.

Мы получаем универсальный GAPI - (Graphical Application Programming Interface) - средство программирования графических приложений. Пользовательские графические программы при этом полностью отвязаны от железа, от конкретного графконтроллера. О железе пусть беспокоится X-сервер.

Протокол X Windows умеет "ездить" по сети: например по TCP/IP, или по DEC-net. Поэтому Xсервер может крутиться на одной машине, а X-клиент - на другой. То есть, картинка рисуется на одной машине, а программа, которая ее обеспечивает - крутится на другой.

X-сервер способен обслуживать сразу много клиентов, причем всех - одновременно. На нашем графическом экране может быть открыто сразу много окон - каждое окно порождается его собственным X клиентом. Клиенты эти могут быть запущены и на нашей машине (к которой подключена графическая подсистема), и на удаленных машинах, соединенных с нами по сети.

Чего нам это стоит.

Понятно чего. Ресурсов. X Windows очень любит ресурсы - память, процессор, диск. Способен съесть их в неограниченных количествах. А еще ведь надо программировать. (К счастью, не всем надо). Кто видел, как выглядят программы для MS Windows или Mac, может представить себе внешний вид исходных текстов X-овой программы.

Как это запускается.

Пусть в нашей сети есть машина с графической подсистемой и X сервером, и сетевой адрес этой машины pcat107.foms.msk.ru
на pcat107 нужно выполнить команду:

xhost + # разрешить X-овым программам с ЛЮБОЙ машины

# рисовать на экране машины pcat107

Запускаем на нашем компьютере X-овую программу, так, чтобы ее окошко рисовалось на мониторе pcat107. Для этого на нашем компьютере нужно выполнить команду:

xterm -display pcat107:0.0 &

Библиотеки, Motif, и война круглых и квадратных кнопок.

Можно писать X-овые программы, используя библиотеку Xlib. Многие так и пишут, хотя это весьма тяжело - уж больно невысок уровень Xlib'а. В помощь программистам было создано несколько toolkit'ов - библиотек более высокого уровня, в которых реализованы различные widget'ы. Widget - непереводимый термин X Windows. Склеен из двух слов - Window и Gadget (приспособление), является графическим объектом с привязанными к нему свойствами и реакциями на действия пользователя. Примеры widgetow: "кнопка", "менюшка", "окошко с текстом", "линейка прокрутки",...

Известны следующие toolkit'ы:

Xaw	- Anthena Widgets. Очень черно-белый, очень плоский, весьма небогатый. Зато - бесплатный. Посмотрите, как выглядят программы xterm, xedit, xman. Они сделаны на Xaw.
xview	- Набор библиотек и объектов, использованных в реализации набора пользовательских утилит Sun-овской версии X Windows - "Open Windows". Весьма симпатично. Круглые кнопки, "шприцы-иголки" (замечательная вещь!), очень хорошо продуманный интерфейс пользователя, в том числе активно используемая трех-кнопочная мышь. Исходные тексты библиотек xview открыты, предоставляются бесплатно. Однако набор DeskSet - 15 пользовательских утилит входящих в OpenWindows, сделанный на библиотеке xview, SunSoft готов предоставить только за плату. В бинарном виде - весьма дешево ($100). В исходных текстах - весьма дорого ($200K)
Motif	- Библиотека поставляются организацией OSF за не совсем маленькую плату. Исходные тексты библиотек недоступны, либо чрезмерно дороги. Кнопки - квадратные, да и вообще Motif'овские приложения до безобразия напоминают MS Windows (что, IMHO, является серьезным преступлением)

В борьбе BSD и Unix V победил, как известно, System V, а в войне круглых и квадратных кнопок выиграл Motif.

Конфигурирование X Windows

В Linux используется X11 в реализации XFree86. Чтобы его сконфигурировать, выполните команду xf86config

Запуск X Windows.

На некоторых машинах он сам запускается. А также иногда удается запустить его вручную командами: startx и/или openwin

Solaris:

Установите переменные окружения:

2. OPENWINHOME=/usr/openwin export OPENWINHOME

3. LD_LIBRARY_PATH=/usr/openwin/lib export LD_LIBRARY_PATH

4. PATH=/usr/openwin/bin:$PATH export PATH

5. XAPPLERESDIR=/usr/openwin/lib/app-defaults export XAPPLERESDIR

Запустите X Windows командой

openwin

"Нормальные" Unix'ы:

Установите переменные окружения:

2. PATH=/usr/bin/X11:$PATH

3. XAPPLERESDIR=/usr/lib/X11/app-defaults

Запустите X Windows командой

startx

"Ненормальные" Unix'ы (Unixware).

Когда регистрируете пользователя, ответьте Yes на вопрос "Хотите графический DeskTop". Тогда после login'а X Windows будет запускаться автоматически. Если вы прозевали, и ответили No, то никаким осмысленным способом запустить X Windows для себя вам не удастся.

Настройки пользовательского окружения X Windows

При наличии пользовательских настроечных файлов, лежащих в домашнем каталоге пользователя, используются они. Если их нет, используются стандартные, общественные, обычно лежащие в каталоге /usr/lib/X11 или /usr/openwin/lib

Персональные и общественные пользовательские настройки хранятся в файлах:

$HOME/.Xdefaults

$HOME/.OWdefaults

/usr/lib/X11/Xdefaults

/usr/openwin/lib/Xdefaults

/usr/openwin/lib/app-defaults/*

Окружение (desktop) - т.е. программы, которые стартуют автоматически при запуске X Windows находится в файлах:

Solaris:

$HOME/.openwin-init

/usr/openwin/lib/openwin-init

"Нормальнные" X windows:

$HOME/.xinitrc

/usr/lib/X11/xinit/xinitrc

Настройки window-manager'a - т.е. - поведение окон, менюшки пользователя, раскладка команд на клавиши мышки, ...

Solaris:

$HOME/.openwin-menu

$HOME/.openwin-menu-*

/usr/openwin/lib/openwin-menu

/usr/openwin/lib/openwin-menu-*

Linux

$HOME/.fvwmrc

/usr/lib/X11/fvwm/system.fvwmrc