Linux图形界面显示原理

  显示管理器用于开机后显示登陆界面，并启动窗口管理器等XWindow组件。如果没有显示管理器，Linux开机会显示命令行登陆界面，需要使用命令行登陆后手动启动X server和窗口管理器才能显示GUI。

  窗口管理器是前端的核心组件，其主要负责管理每个独立窗口如何显示/移动，怎样反馈输入，怎样组织各个窗口。目前常用的窗管有XFCE的xfwm，Gnome的mutter，KDE的Kwin等。XWindow并未指定一个专用的窗口管理器，也没有定义窗口管理器的行为，因此用户可以任意替换。关于如何写一个窗口管理器可以参考文献[1]。  窗口管理器的本质上就是一个常规的X Client，它并没有超级用户权限，也并不能直接调用内核函数。但是，窗管能通过X Server提供的特殊API来控制屏幕显示(X Server至多只会有一个窗口管理器的存在)。窗管与X Server的交互是通过属性和事件机制实现的。下面将详细介绍窗管实现的细节:

1、窗口层级  在显示器显示的时候，所有窗口的管理实际上是一个树形结构，这个树的根就是顶层窗口(一个虚拟的，不可见的窗口，但是它的大小跟屏幕一样，同时会永远的存在)。有Qt开发经验的都清楚，每个界面应用(X Client)都有一个QWindows(QWidget)作为主窗口，而所有的主窗口最后都会挂载到顶层窗口中。

2、子框架重定向  在X Window System的设计理念中，X Server并不直接管理窗口显示，这个功能均转交给窗管实现。实际上如果没有窗管，那么显示就由X Server直接处理，然而在有窗管存在的情况下，显示过程中窗管会先拦截X Client对界面显示操作的请求，这种拦截技术被称为子框架重定向(Substructure Redirection)。

  X Server在任何情况下，只允许一个窗口管理器注册子框架重定向。当有第二个窗管在对一个已被注册子框架重定向的X Server进行注册时，原先的窗管不会从X Sever解注册，断连或者崩溃。

3、二次排版

  为了实现窗口风格的统一，窗口管理器在接收到X Client的窗口绘制时会主动为其添加包含标题栏的框架窗口(Frame Window)，这也是为什么Qt窗口应用默认会有标题栏的原因。

4、窗口合成管理器  现代的界面显示已经不能满足于窗口了，例如Shift Switcher:

  为了实现更加复杂的显示，出现了离屏内存缓冲区的概念(Wayland中使用的DRM技术)。实现步骤如下:

1. 渲染每一个顶层窗口以及它的内部UI节点到一个离屏内存缓冲区，而不是直接输出到硬件上;2.根据我们的设计，使用旋转，扭曲这样的方式来变化每个缓冲区的样式;3.将这些经过变化的缓冲区融合到一个最终的缓冲区中，同时还需要将背景和其他需要展示的UI也合并进来;4.将这个最终缓冲区的内容渲染到屏幕上。

  管理硬盘的分区显示。

  1.通过Windows的远程桌面功能远程连接到Linux的桌面系统，无法显示水印进程。而直接在Linux上安装向日葵，并远程连接，可以正常显示水印进程。

[1]https://jichu4n.com/posts/how-x-window-managers-work-and-how-to-write-one-part-i