Графический интерфейс

Хотя Linux представляет собой очень мощную и развитую операционную систему, но, если работать с ней только через интерфейс командной строки, она довольно трудна в обращении и "недружелюбна" к пользователю. Все необходимые операции выполняются путем запуска отдельных команд, перечень которых огромен, и которые надо помнить наизусть.

Широко известной альтернативой интерфейсу командной строки является так называемый графический интерфейс, который обеспечивает дополнительные удобства для пользователя, в частности, возможность запуска программ в отдельных окнах, обозначения программ (или других обьектов) в виде маленьких картинок (пиктограмм, значков, иконок), возможность оперировать с обьектами с помощью мыши, а также гораздо большую плотность информации на том же пространстве экрана.

Естественно, что для ОС Linux существуют средства, обеспечивающие дружественный к пользователю графический интерфейс. На первый взгляд он очень похож на широко известный графический интерфейс Microsoft Windows, но его внутреннее устройство принципиально отличается. В этой лекции мы рассмотрим, как этот интерфейс работает и как его настроить.

XFree86 и его составные части

Графический интерфейс в Linux строится на основе стандарта X Window System (заметьте, что Window, а не Windows) или просто "X" (в просторечии - "иксы"), первоначальный вариант которого был разработан в 1987 году в Массачусетском технологическом институте. Начиная со второй версии этот стандарт поддерживался консорциумом X, созданным в январе 1988 г. с целью унификации графического интерфейса для ОС UNIX. С 1997 года консорциум X преобразован в X Open Group (http://www.x.org). В настоящее время действует версия 11 выпуск 6 стандарта на графическую подсистему для UNIX-систем, которая кратко обозначается как X11R6.

Свободно распространяемая реализация стандарта X11R6 для UNIX-систем с процессорами 80386/80486/Pentium (в том числе для ОС Linux) была создана группой программистов, которую вначале возглавлял Дэвид Вексельблат (David Wexelblat). Эта реализация известна как XFree86 (http://www.xfree86.org), и может использоваться не только в Linux, но и в System V/386, 386BSD, FreeBSD и других версиях UNIX для систем на базе процессоров Intel x86. В настоящее время выпущена уже 4-ая версия XFree86, однако, и 3-я версия еще широко используется и входит в состав основных дистрибутивов Linux.

Система X Window построена на основе модели "клиент/сервер". Правда, модель эта в данном случае используется как бы в "перевернутом" виде. Дело в том, что X сервер работает на компьютере пользователя (а не на каком-то удаленном "сервере") и обеспечивает вывод изображения на экран монитора. X-сервер работает непосредственно с "железом": видеосистемой, устройствами ввода и динамиком. Может быть, для некоторых читателей назначение этой программы будет понятнее, если назвать ее драйвером видеосистемы. Эта программа захватывает оборудование и предоставляет его возможности другим программам как ресурсы (собственно, именно поэтому она и считается сервером) по особому протоколу, который называется X-протокол, или протокол сетевой связи (X Network Protocol). Кстати, специализированный компьютер, на котором исполняется исключительно X-сервер, называется (аппаратным) X-терминалом.

Но сам X-сервер изображение не формирует, он только "доставляет" графику видео-драйверу. Если запустить только X-сервер, вы увидите просто серый экран с характерным крестиком курсора посредине. С помощью мыши этот крестик можно перемещать по экрану. И все! На нажатие кнопок мыши и клавиш никакой видимой реакции не следует. И невидимой тоже - сервер готов передавать эти сигналы своим клиентам, а клиенты пока не запущены. Хотя на самом деле некоторые комбинации клавиш X перехватывает и обрабатывает. Это <Ctrl>+<Alt>+<Backspace> - завершение работы сервера (если эта возможность не запрещена при конфигурации), <Ctrl>+<Alt>+<+> и <Ctrl>+<Alt>+<-> - "горячее" переключение доступных видеорежимов, и <Control>+<Alt>+<F#> - переключение в другую виртуальную консоль.

Чтобы получить на экране какие-то более содержательные изображения, одного X-сервера недостаточно, надо запустить менеджер окон и хотя бы одну программу-клиент, которая будет формировать изображение. В роли "клиентов" X-сервера выступают приложения, работающие с X Window, например графический редактор GIMP, текстовый редактор Corel WordPerfect, эмулятор терминала xterm и другие.

Между клиентами и сервером стоят еще два очень важных компонента графического интерфейса: библиотека графических функций X-lib и менеджер окон (рис. 7.1 )^{1Рисунок заимствован из статьи J.Barr-а в LinuxWorld (http://www.linuxworld.com/lw-1999-04/lw-04-vcontrol.html).}. X-Lib содержит графические функции, которые обеспечивают выполнение низкоуровневых операций с графическими образами. Менеджер окон вызывает функции из X-Lib для управления дисплеем и выполнения любых преобразований изображений в окнах.

Рис. 7.1. Архитектура графической системы в Linux

Когда X-приложение запускается, оно передает управление менеджеру окон. Менеджер окон обеспечивает выполнение всех операций с окнами: прорисовку рамок, меню, иконок, полос прокрутки и других элементов окна, а также предоставляет возможность изменять вид и положение окна в процессе работы в соответствии с потребностями пользователя.

Менеджер окон также вызывает соответствующие функции для программ-клиентов в тех случаях, когда пользователь взаимодействует с приложением с помощью клавиатуры и мыши. Именно поэтому при настройке XFree86 необходимо задать не только видеокарту, но и мышь и клавиатуру. Оконному менеджеру нужно знать характеристики этих устройств, чтобы выполнять свои задачи.