1. GUI图形界面是什么
GUI是graphical user interface的缩写，图形用户接口，实现了基本的WIMP（windows，icons，menus，pointer）。一个GUI的基本组成：display server实现windowing system。参考下图：
1.1 windowing system
windowing system：管理不同的display screens的软件。是一种GUI的实现。
下表是常见的windowing system，我主要感兴趣的是Wayland和X Window System。
| 类unix系统 | Windows NT家族系统 | Web | 其他 |
|---|---|---|---|
| Quartz Compositor(Mac OS X) | DWM(Desktop Window Manager)（微软Vista及之后系统用的视窗系统） | Dojo | MiniGUI |
| Wayland | ReactOS Explorer | ExtJS | DM |
| X Window System | Classic Shell | … | VWS |
| W Window Ssytem | Talisman Desktop | … | |
| … | … |
1.1.1 display server
windowing system中主要的组成是display server（或者window server，compositor）。任何用来在窗口中显示GUI界面的软件应用，都是该display server的一个client客户端。
display server与client之间的交互协议叫做display server communications protocol。
| display server |
|---|
| X.Org server（主要是类unix） |
| Wayland（主要是类unix） |
| Mir（主要是类unix） |
| SurfaceFlinger（谷歌安卓） |
| Quartz Compositor(苹果MacOS) |
| Desktop Window Manager（微软） |
1.1.2 display server communications protocols
X11
X.Org server跑在类unix系统kernel之上，用于接收用户数据并处理然后传给其clients，也用于接收clients传来的数据，进行处理影响合成compositing，并将数据传给kernel模块三者之一：DRM，gem，KMS drvier。它是通过将数据写入framebuffer，然后framebuffer中的数据通过GLX传给相关的screen显示。
- GLX：opengl extension to the X window system。是OpenGL与X Window System之间的连接桥梁。
X.Org是一种X Window System实现，但其实现还依赖于另一个软件compositing window manager来做影响合成，比如Mutter和KWin，实现X11客户端库可以依赖于Xlib和XCB。
下图是X.Org server与X clients（比如Amarok）通过X11协议来通信交互。
通常，X、X11、X Window System的说法可以混为一谈，都代表一种windowing system，那就是X11系统，而X.Org是X Window System中display server的一种实现，通常也叫它X Server。
GLX
GLX（OpenGL Extension to the X Window System）是指OpenGL在X Window System上的扩展，它允许OpenGL程序与X Window System进行交互，并在X Window System中显示图形。GLX最初是由SGI（Silicon Graphics International）开发的，后来成为了OpenGL的标准扩展之一。目前，GLX已经成为了Linux和Unix系统中OpenGL标准的一部分，提供了一种可靠且高效的图形编程方式。
GLX最初的实现是GLX API，叫GLcore，是在X系统中加载了一个mesa渲染器来渲染opengl命令。
随着DRI（direct rendering infrastructure）发展，可以通过direct render方式来加速opengl命令。后来又有DRI2（通过KMS，kernel mode-setting内核模块）替换了DRI。再后来，linux kernel3.12出现render node直接渲染。
下图是通过DRM（direct rendering manager）直接访问到显卡来做处理。
早期通过DRM API，是通过DRM设备/dev/dri/cardX来处理的，后来kernel中合入了render node，/dev/dri/renderDX。
linux kernel3.12开始render node被合入。wayland是通过EGL来direct rendering。
wayland
wayland也是一种display server。同X11类似，wayland也需要依赖wayland compositors，比如Weston、mutter、KWin等。
Wayland compositors与Wayland Clients之间交互协议是Wayland display server protocol。该协议定义client可以通过EGL rendering API来直接访问framebuffer。
1.2 window manager
什么是window manager？GUI中，在window system中，负责控制视窗位置、外表等的系统软件。大部分window manager具备提供desktop环境的能力。
Gnome、Xfce、KDE都是window manager，不过它们都是工作在X display server上，所以又都是X window manager。
| window manager | 描述 | 实例 |
|---|---|---|
| X window manager | 使用X window system | GNOME、KDE、Xfce |
| Microsoft windoes | 微软从windows2.0开始就提供了集成window manger | |
| ChromeOS | Ash |
1.2.1 gnome/kde desktops
GNOME，KDE和Xfce desktops是Linux环境下的desktop。display server比如X11只提供基本的绘画能力，然后client通过Xlib和XCB等库来作用X11，具备了不同的视觉能力。
如何开发一个GUI？，通过widget toolkits，比如GTK和Qt。
| 开发套件 | 窗口管理器 |
|---|---|
| GTK | GNOME，Xfce |
| Qt | KDE |
1.2.2 display manager
不同的desktop可能使用不同的display manager（更准确的应该叫做graphical login manager，图形登录系统）。
| window manager | display manager |
|---|---|
| GNOME | gdm3 |
| Xfce | lightdm |
| KDE | kdm,sddm |
| LXDE | LXDM |
display manager提供在X server上（或远程）启动一个session会话的功能。
下图示意了基本的框架理解
【参考文档】
-
https://en.wikipedia.org/wiki/Windowing_system#List_of_windowing_systems
-
https://unix.stackexchange.com/questions/345344/difference-between-xorg-and-gnome-kde-xfce
