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Wayland
電腦顯示伺服器協定 来自维基百科,自由的百科全书
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Wayland是一个通信协议,規定了顯示伺服器與其客戶機之間的通信方式,而使用这个协议的显示服务器称为Wayland Compositor。它由Kristian Høgsberg於2008年发起,目标是用更简单的现代化视窗系统取代X Window System。Wayland协议的参考实现称为Weston,由Wayland项目组使用C语言开发。[4]


Wayland與X Window System的最大不同在於,它規定由客戶機自身負責窗口邊框和裝飾的繪製,並且客戶機能夠通過EGL以及一些Wayland特定的EGL擴充元件直接在顯示記憶體中算繪自己的緩衝區。窗口管理器简化成显示管理服务,专门负责算繪那些屏幕上的程序。这比X Window System中的窗口管理器要更简单、高效。[5][6]
Wayland项目的源码使用MIT許可證釋出。现有的Compositor例如Compiz,KWin和Mutter对Wayland都有着不同程度的支持。
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歷史
Wayland的创始人Kristian Høgsberg是X.Org Server开发者,曾参与过AIGLX和DRI2的开发。他在2008年供职于红帽时发起了Wayland作为业余项目,目标是让“每一个帧都完美无瑕,也就是说应用程序要能充分地控制图形的渲染,使我们完全无法察觉任何的撕裂、延迟、重画及闪烁”[7][8][9][10]。这一灵感浮现时他正开车经过马萨诸塞州的韦兰,也就由此决定了项目的名字[9][11]。
2010年10月,Wayland加入了Freedesktop.org项目[12][13]。在迁移过程中,邮件列表wayland-devel代替了原先的Google group邮件组,用于讨论项目的开发。
Wayland是自由软件,它的库(libwayland-server和libwayland-client)以MIT License授权,示例程序和Compositor一开始以GPLv2授权。现在整个项目都是以MIT License授权。直到2010年11月份,Wayland还仅仅只能在Intel、Nvidia和AMD的开源驱动上运行。
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设计
此條目翻譯品質不佳。 |

Wayland运用既有的Linux核心技术,像是Direct Rendering Manager(DRM),Kernel Mode-Setting(KMS)以及Graphics Execution Manager(GEM)以提供一個最小化的显示管理服务。Wayland混合器(compositor)在2010年6月已从桌面常用的OpenGL改为OpenGL ES[14]。這個專案也開發支援Wayland顯示的Qt,而不需要X。大部分應用程式都有望獲得透過函式庫,無需修改程式即可支援Wayland。
近些年来,GNU/Linux桌面图形开发者将许多与渲染有关的接口从X server移动到内核中。现在,已经有许多功能被移入内核(内存管理、任务调度、模式设置(KMS)等等)或是程序库(cairo、pixman、freetype、fontconfig、pango等等),所以窗口系统需要做的事情大大减少了。但是X11协议十分巨大、庞杂,并且它包括了许多已经过时的模块。虽然开发者们为了使X server适应现代化的计算机体系结构而开发出了XRandR、XRender、Composite等一些额外扩展,但这终究是治标不治本,同时这也会增加维护的难度。
Wayland是一款协议,但与X server不同的是,Wayland只做它必须要做的事情。下面以「鼠标点击按钮引发按钮更新动作」为例来说明一下Wayland和X server的区别:

在X中:
- 内核捕获鼠标点击事件并发送给X server。
- X server会计算该把这一事件发送给哪个窗口(事实上,窗口位置是由Compositor控制的,X server并不能够正确的计算Compositor做过特效变化之后的按钮的正确位置)。
- 应用程序对此事件进行处理(将引发按钮更新动作)。但是,在此之前它得向X server发送绘制请求。
- X server接收到这条绘制请求,然后把它发给视频驱动来渲染。X还计算了更新区域,并且这条「垃圾信息」发送给了Compositor。
- 这时,Compositor知道它必须要重新合成屏幕上的一块区域。当然,这还是要向X server发送绘制请求的。
- 开始绘制。但是X server还会去做一些不必要的本职工作(窗口重叠计算、窗口剪裁计算等)。

在Wayland中:
- 内核捕获鼠标点击事件并发送给Wayland Compositor。
- 由于是直接发给Wayland Compositor的,所以Wayland Compositor会正确地计算出按钮的位置。同时它会把这一事件发送给按钮所在的应用程序来处理。
- 应用程序直接渲染,无需向Wayland Compositor请求。只需在绘制完成之后向Wayland Compositor发送一条信息表明这块区域被更新了。
- Wayland Compositor收到这条信息后,立即重新合成整个桌面。
目前,Wayland使用OpenGL ES而不是传统的OpenGL。“从长远来看,我们需要完整的OpenGL支持,但问题是libGL会带来X的依赖性......”[15]另一方面,使用OpenGL ES会使得Wayland更容易支持移动设备[16]。Wayland目前并不支持网络透明性,但未来可能会支持[17]。
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媒体关注
Phoronix於2008年11月發表了一篇标题為「Wayland: A New X Server For Linux」的文章[5],披露Wayland這項新的项目。Kristian透過他的網誌對此關注作出回應,他告示大眾Wayland並非一個新的X server而是一個顯示伺服器,並聲明這個新興的專案尚處於未成熟的階段[7]。
使用
Arch Linux本身不具有Wayland。但实际上,安装 Enlightenment 或 KDE 等桌面環境时,可以選用Wayland安裝作为显示服务器。
馬克·沙特爾沃思於2010年11月4日宣佈Wayland將作為Ubuntu未來某一未定版本Unity介面的顯示伺服器[18]。但是2013年3月份,Canonical确认他们将开发一个新的显示服务Mir而不是使用Wayland来替代X[19]。2017年4月份,Canonical宣佈放棄Unity與Mir[20],並於Ubuntu 17.10開始使用Wayland[21]。但在18.04LTS版本中因為Wayland無法支持屏幕共享,遠程桌面服務以及GNOME Shell崩潰的可恢復性更換為X.Org Server。[22][23]
Fedora 25整合了GNOME桌面最新版本 3.22,并将GNOME桌面的版本的显示后端切换至预设为Wayland。
RHEL 8整合了Wayland。
Qt 5.x提供了QtWayland模塊以支持Wayland協議[24],藉由-platform命令列選項,Qt應用程式可以在運行時切換圖形後端,如X與Wayland[25]。2011年1月,Wayland支持进入上游Qt版本庫的Lighthouse分支[26]。
KWin,KDE的視窗管理器加入支持OpenGL ES輸出[27],已在KDE SC 4.7發布[28]。目前,KWin已經完成Wayland的初步移植[29]。在2012年1月發布的KDE SC 4.8,KDE將支援X下執行Wayland。在2012年夏天發布的KDE SC 4.9,將可以直接執行Wayland,主要用於支援行動設備,也就是Plasma Active[30]。
Compiz开发者们已经把它对X的依赖部分变成了一个可选插件。同时,Canonical正在为Compiz添加OpenGL ES的支持。众所周知,目前Wayland正是使用OpenGL ES,这使将得Compiz能够更容易迁移到Wayland。 註:compiz此項目的主要作者已經離開Canonical,使得此項目進入停止開發的狀態,當然遷移到wayland的計劃也就更遙遙無期。
Jolla的第一款裝置搭载的Sailfish OS使用Wayland[32]。
Wayland 合成器
實作 Wayland 顯示伺服器協定的顯示伺服器也稱為 Wayland 合成器,因為它們也執行合成視窗管理器的任務。
- Hyprland – 一個用C++ 編寫的基於wlroots 的平鋪Wayland 合成器,Hyprland 值得注意的功能包括動態平鋪、選項卡式視窗、乾淨且可讀的C++ 程式碼庫以及提供視窗動畫、圓角和Dual-Kawase模糊的自訂渲染器。
- Weston – Wayland 合成器的參考實現,實現客戶端裝飾。
- Enlightenment - 聲稱自 0.20 版本以來完全支援 Wayland ,但目前正在進行工作以實現完整的 Wayland 合成器 。
- KWin - 截至 2021 年,KWin 幾乎擁有完整的 Wayland 支援。
- Mutter - Mutter 為 GNOME 3.9 的 Wayland 整合維護了一個單獨的分支(2013 年 9 月);[54] 在 2014 年的 3.13.1 版本中,Wayland 分支被合併到主儲存庫中。
- Clayland – 使用 Clutter 的 Wayland 合成器的簡單範例。
- Sway – 平鋪 Wayland 合成器和 X11 i3 視窗管理器的直接替代品。
Weston 是Wayland 合成器的參考實作,它也是由Wayland 專案開發的,使用C 語言編寫,並在MIT 許可證下發布,由於Weston 依賴Linux 作業系統的某些功能,因此Weston只提供對Linux 作業系統的官方支援。其處理依賴evdev,雖然緩衝區的處理依賴於通用緩衝區管理 (GBM),但是,2013 年宣布了 Weston 到 FreeBSD 的原型移植。
Weston 支援高頻寬數位內容保護 (HDCP)。
Weston 依靠 GEM 在合成器和應用程式之間共用應用程式緩衝區。對於渲染,Weston 可以使用OpenGL ES 或pixman 函式庫進行軟體渲染。支援庫作為依賴項。
Weston 的遠端存取介面由 RealVNC 員工於 2013 年 10 月提出。
Maynard 是一個圖形 shell,被寫為 Weston 的插件,就像 GNOME Shell 被寫為 Mutter 的插件一樣。
Raspberry Pi 基金會與 Collabora 合作發布了 Maynard,致力於提高效能和降低記憶體消耗。
工具包
参见
參考資料
外部連結
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