Linux 的图形绘制系统

应用程序层

作用：桌面环境（DE）或窗口管理器（WM）管理窗口的外观、行为和用户交互（如拖动、调整大小）。
桌面环境（Desktop Enviroment）：一组工具集，也即你能看到图形界面；比如图标、菜单栏、壁纸、桌面窗口等。
1. KDE Plasma：基于QT开发，使用 KWin，支持 Wayland 和 X11。
2. MATE
3. GNOME（Ubuntu）：基于GTK+（GTK升级版）开发，使用 Mutter 作为 Wayland 合成器，支持 X11。
4. Cinnamon
5. Budgie
6. LXQt：轻量级桌面环境，通常基于 X11。
7. Xfce：轻量级桌面环境，通常基于 X11。
8. Deepin
窗口管理器
- 独立 WM（如 i3、Openbox）更轻量，适合自定义。
- 负责窗口的边框、标题栏、层叠顺序等。
工作原理
- 桌面环境通过显示服务器管理窗口的绘制和输入事件。
- 在 Wayland 中，桌面环境的合成器直接处理窗口渲染；在 X11 中，窗口管理器与 X 服务器协作。

作用：图形库为应用程序提供高级 API，简化绘制任务（如窗口、按钮、文字）。
常见图形库
- Qt：跨平台框架，用于绘制 GUI（如 KDE 桌面、ComfyUI）。
- GTK：用于 GNOME 环境的 GUI 框架。
- OpenGL/Vulkan：用于 3D 渲染、游戏或高性能图形。
- Cairo：2D 矢量图形库，适合绘制简单的图形和文字。
- Mesa：开源实现 OpenGL，支持硬件加速。
工作原理：
- 图形库将高级绘制命令（如“画一个按钮”）转换为低级指令，发送给显示服务器或直接与 GPU 交互（通过 DRM）。
- 例如，Qt 提供 QPainter 类，开发者调用 drawText 方法绘制文字，底层会调用 OpenGL 或 X11/Wayland API。

作用：显示服务器是用户空间的核心组件，负责协调应用程序的图形绘制、窗口管理和输入事件（键盘、鼠标）。
主要实现：
- X11（X Window System）：
  - 传统显示服务器，广泛使用（如 Xorg）。
  - 客户端-服务器架构：应用程序（客户端）通过 X 协议与 X 服务器通信。
  - X 服务器管理窗口位置、绘制请求，并将结果发送到帧缓冲区。
- Wayland：
  - 现代显示服务器，替代 X11，设计更简单高效。
  - 使用合成器（Compositor）直接管理渲染，减少中间层。
  - 常见实现：Weston、GNOME 的 Mutter、KDE 的 KWin。
工作原理：
- X11：应用程序发送绘制命令（如“画一个矩形”）给 X 服务器，X 服务器通过驱动与 GPU 通信。
- Wayland：应用程序直接渲染到缓冲区，合成器将缓冲区内容组合并显示。

作用：内核层提供硬件抽象，管理 GPU 和显示设备，并为上层提供接口。
组件：
- DRM（Direct Rendering Manager）：Linux 内核的子系统，管理 GPU 硬件，处理渲染、缓冲区管理和显示输出。
- KMS（Kernel Mode Setting）：DRM 的子模块，负责设置显示模式（如分辨率、刷新率）。
- GPU 驱动：
  - 开源驱动（如 Mesa 的 nouveau、amdgpu、intel）。
  - 闭源驱动（如 NVIDIA 官方驱动）。
  - 提供对 GPU 的直接访问，支持 2D/3D 渲染。
- 帧缓冲设备（fbdev）：较老的接口，提供基本的帧缓冲区访问（现多被 DRM/KMS 取代）。
工作原理：
- 内核通过 DRM/KMS 与 GPU 通信，管理帧缓冲区（显存中的一块区域，存储待显示的像素）。
- 用户空间程序通过驱动接口（如 /dev/dri/card0）发送绘制指令。

作用：硬件层是图形绘制的物理基础，负责实际的像素渲染和显示。
- 组件：
  - GPU（图形处理器）：执行图像计算，如绘制像素、纹理映射、3D 渲染等。常见 GPU 包括 NVIDIA、AMD、Intel 集成显卡。
  - 显示设备：显示器或屏幕，接收 GPU 的输出信号，显示图像。
工作原理：
- GPU 接收绘制指令，处理像素数据，存储在帧缓冲区（Frame Buffer）。
- 帧缓冲区的内容通过显示接口（如 HDMI、DisplayPort）发送到屏幕。