x-window的客户-服务器架构详解

 

作者：杨硕, 华清远见嵌入式学院讲师。

一．X-Window简介

    X-Window（也常称为X11或X）系统是一种以位图方式显示的软件视窗系统，最初是1984年麻省理工学院的研究，之后变成UNIX、类UNIX、以及OpenVMS等操作系统所一致适用的标准化软件工具包及显示架构的运作协议。X Window系统通过软件工具及架构协议来建立操作系统所用的图形用户界面，此后则逐渐扩展适用到各形各色的其他操作系统上。现在几乎所有的操作系统都能支持与使用X。更重要的是，今日知名的桌面环境——GNOME和KDE也都是以X Window系统为基础建构成的。

    X只是工具包及架构规范（协议），本身并无实际参与运作的实体，所以必须有人依据此标准进行开发撰写。如此才有真正可用、可运行的实体，始可称为实现体。目前依据X的规范架构所开发撰写成的实现体中，以X.Org最为普遍且最受欢迎。X.Org所用的协议版本是X11，是在1987年9月所发布。而今最新的参考实现（参考性、示范性的实现体）版本则是X11 Release 7.4（简称：X11R7.4)。在它的基础上开发出了诸如Gnome和KDE等桌面环境。

    X-Window在Linux系统中的位置可以用下图表示：

                    
    
    下面让我们看一下X系统的组成以及它的基本架构：C/S架构。

二．X-Window系统的组成
    1、X-Server：
    运行在有显示设备的主机上，是服务器端。
     X-Server 主要在处理来自 X-Client applications 的 请求，在屏幕上绘制图形 (所以又称为 Display Server)；并且负责管理可用的字形与屏幕可用的颜色等系统资源，读取使用者的输入 (来自键盘或鼠标)，传送键盘、鼠标事件与窗口状态信息给 X-Client (也就是应用程序)。
    2、X-Client：
    客户端可以运行在本地机器，也可以运行在网络上的不同主机。
    其实就是各式各样的应用程序（文字处理、数据库应用、网络软件等）
    客户端以请求的方式让服务器管理图形化界面。
    3、X-Protocol：
    客户端与服务器通信的协议
    在接触更多 X Programming 的信息后，会慢慢体会到它的存在；目前不妨暂时将 X Protocol 在 X-Window System 中所扮演的角色，想象为 HTTP 协议在 Web Server 与 Web Client (Browser) 间所扮演的沟通角色一样。
        在 X-Window System 中比较特殊的一点，就是 X-Protocol 允许 X-Server 与 X-Client 能跨网络来交换讯息，这意味着 X-Server 与 X-Client 不限制都得在同一台机器上执行，可在不同的计算机上同时执行（网络透明性）。
    4、X-Lib：
    客户端的C语言接口库，它封装了X协议，并对应用程序提供方便使用的API。使用X-Lib，应用程序不用直接向服务器发送请求与处理回复。
        X-Lib = C Language X Interface

三．X-Window的C/S架构：
    不知道大家有没有注意到一个很有意思的现象：X-Window的C/S架构和我们平常看到的很多C/S架构正好相反，对于大多数的C/S架构，Server一般都是在网络上提供某种服务的程序，如FTP，HTTP，BBS，Email等服务，而Client则是向这些Server要求服务的程序，比如Browser，Email-Client等。而在 X-Window System 中，X-Client 指的则是可在网络上任何计算机上执行的各种应用程序，它们的执行结果必须传到某个屏幕显示器上，而负责将执行结果显示到屏幕上与管理各种系统资源的程序，便是 X-Server（一定是运行在使用者自己的计算机上）。
     如下图所示：
     我们可以在自己的计算机上激活 X-Server后，再 Telnet 联机至其它计算机，将其它计算机上 X-Client的执行结果传回到自己的屏幕上。当然 X-Server 一定得在使用者自己的计算机上执行，这样我们才能看到应用程序 (X-Clients) 的执行结果为何。
                    

下图是X-Window系统的C/S架构视图，有助于我们从宏观上了解X系统的结构：

                    

当用户点击鼠标或者按下键盘的时候这些动作会传递给X-Server，X-Server把这些动作以事件的形式传递给X-Client，X-Client根据具体的事件执行相应的程序，再将所要显示的结果传给X-Server，X-Server将结果显示在屏幕上
        相信到此为止，我们可以对X-Window系统总体上有了一个比较清晰的认识了。