詳解Qt Lighthouse和Wayland
Lighthouse 直到前段時間還沒有的一個特性是它沒有提供在服務器和客戶端同時運行Qt時的多進程的解決方案，這對于嵌入式設備是很重要的。雖然現在Qt當中有 QWS（開發嵌入式Qt程序時使用的一個窗口系統，類似X Windows的C/S結構，從而保證Qt程序的的可移植性）。但是QWS并不是一個正式的協議，從而使得QWS的服務器和客戶端是緊密耦合的。
因此如果有一個現成的協議可以利用的話，就會省下Qt開發者的不少功夫，然后他們最終發現Wayland（嚴格說來Wayland也是一個協議）正是他們所需要的。
在過去的幾個月里Qt的幾名開發者都在研究Wayland，然后他創建了一個新的實驗室項目Qt-Compositor，這個項目的目標是作為一個基礎層讓其他人完成他們自己的Wayland compositor。Qt-Compositor抽象了所有Wayland Compositor所需要的通信。
其實我想很多人關心的重點其實就是Qt現在也有一個可以demo下的Wayland支持啦。雖然開發者們更多提到的是嵌入式系統，大概也就是想讓Lighthouse替代以前的QWS，Wayland在Qt嵌入式的下一步也有著重要的作用。
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Lighthouse在去年10月底的時候決定和Qt的master合并，評論里面不少人其實在催xcb支持（X的c語言綁定），后面也回復有xcb現在也正在開發中。lighthouse看來將成為Qt的移植性/跨平臺的下一步。
基于UIKit的驗證概念的新Lighthouse平臺
也許沒有Android移植那樣令人興奮(但也許會比新的INTEGRITY平臺更加振奮人心，至少對于我是這樣的 )，我剛剛將一個新的概念驗證性的、基于UIKit的Lighthouse插件實現提交到qt-lighthouse代碼倉庫中。
這意味著，如果您仔細地遵照附帶的README文件中的使用說明(在qt-lighthouse代碼倉庫中的src/plugins/platforms/uikit/中)，您應該可以能夠針對iOS模擬器和設備目標構建(部分)Qt，并且運行一些簡單的Qt Quick應用程序。我不得不強調，這不是一個真正的iOS移植，并且也不會以任何方式被支持。很有可能Qt的很多部分都不工作，甚至這些部分都不能編譯，更不用提那些我甚至都沒有試圖編譯的部分。
即便如此，鑒于QML技術如此之酷，這個小項目的目標就是讓一些簡單的QML應用程序可以運行在iPhone上， 以檢驗Lighthouse在技術上是否可以完成這個任務。
編譯和鏈接Qt(然后它可以真正地運行)
這個過程絕對是最冗長的部分，而且需要心理足夠強大能夠承受巨大的挫折。我面對過很多問題，例如抱怨一些處理器指令不可用等鏈接錯誤，以及在代碼運行時方法返回值和變量突然改變或者歸零等，直到后來我發現是底層mac平臺gcc的mkspec設置了桌面相關的環境變量， 擾亂了iOS部分。將這部分修正得差不多正確了之后，因為iOS基本上是一個POSIX平臺，所以大部分編譯和鏈接“能直接工作”。
Lighthouse平臺插件
我采用了一個比較容易的路徑，就是Cocoa平臺插件實例中所做的，例如在UIView中顯示(blip)QImage。當然這不是最有效率的方式(因為在運行QML的flickr演示程序的時候就可以很容易地看到這一點)，但是和我們的快速概念驗證的目的很適合。盡管還有一些挑戰，例如在集成事件循環時，如果一個iOS應用程序沒有盡快調用UIApplicationMain就會導致它會被系統殺死。
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Wayland究竟是什么？
如果在兩年前，它是一個新的“X Server”，在于改善當前X Server的不足，從而取代它。現在，我們已經可以用更標準的語言來定義Wayland了，那就是：A Simple Display Server。
沒錯，Wayland是一個簡單的“顯示服務器”（Display Server），與X Window屬于同一級的事物，而不是僅僅作為X Window下X Server的替代（注：X Window下分X Server和X Client）。也就是說，Wayland不僅僅是要完全取代X Window，而且它將顛覆Linux桌面上X Client/X Server的概念，以后將沒有所謂的“X Client”了，而是“Wayland Client”。
更確切的說，Wayland只是一個協議（Protocol），就像X Window當前的協議——X11一樣，它只定義了如何與內核通訊、如何與Client通訊，具體的策略，依然是交給開發者自己。所以Wayland依然是貫徹“提供機制，而非策略”的Unix程序。
“什么？Wayland還是Server/Client模式？”可以這么理解，但實際上與X Window的Server/Client有著本質的區別。
讓我們用一張類似前文所示的圖表來重新演示一下，在Wayland的框架下，窗口事件的響應是如何進行的。
在Wayland的架構圖中，最顯著的一些特點是：
它復用了所有Linux內核的圖形、輸入輸出技術：KMS、evdev，因此已支持的驅動可以直接拿來用；
Wayland沒有傳統的Server/Client的模式，取而代之的是：Compositor/Client，這不僅僅是換一個名稱而已，后面會講到具體區別；
還記得前文中“點擊Firefox的刷新按鈕”這個應用場景吧？在Wayland里，所有的流程是這樣的：
內核收到了鼠標發出的信息，經過處理后轉發到了Wayland Compositor，就像之前發往X Server一樣。
Compositor收到消息后，立馬能知道哪個窗口該收到這個消息，因為它就是總控制中心，它掌握窗口的層級關系、動畫效果，因此它知道該坐標產生的鼠標點擊信息應該發送給誰，就這樣，Compositor將鼠標的點擊信息發送給了Firefox。
Firefox收到了消息，這時如果是在X Window下的話，Firefox會向X Server請求繪制按鈕被按下的效果。然而在Wayland里，Firefox可以自行進行繪制而不需要再請求Compositor的許可！這就是傳說 中的：直接渲染機制（Direct Render）！Wayland不管Client的繪制工作，整個過程變得十分簡單而且高效！當Firefox自行完成了按鈕狀態的繪制后，它只需要通知 Compositor，某塊區域已經被更新了。
Compositor收到Firefox發來的信息的，再重新合成那塊更新的那塊區域，將最終桌面效果呈現給用戶。這個過程主要是跟內核、顯卡驅動打交道了。
整個流程是不是很自然、很簡單？
所以結論出來了：
Wayland的“直接渲染架構”徹底結束了傳統X Window在渲染圖形時需要不停的向Server請求、確認再繪制這個繁瑣的過程，理論上響應速度有了“爆發式”增長；
Wayland從根本上消除了“Server+Compositor”的重復勞動，僅有且只需要有一個“Compositor”合成器而已。
Compostior，就是Wayland上的“X Server”，但是它更純粹，它不像X Server一樣，像個大家長，什么都要管。Compositor只做該做的事情，把上面的過程簡化成任務便是：
基于Wayland協議，處理evdev的信息；
通知Client（即應用程序）對相關事件做出反應（至于應用程序想怎么反應，Compositor不需要過問）；
收到Client的狀態更新，重新合成圖形或管理新的圖形布局。
你意識到了，Wayland Compositor的角色，就像是“X Server”＋“Window Manager”，但它只做份內的事情而已。我想你已經可以想像Wayland構架是如何簡單而且高效了，它一舉解決了“X Window”發展這么多年來積累的、通過“擴展”去解決的那些問題。
看似很美好，那么Wayland現在的可用性如何？大家都知道，GTK+、Qt，現在都是基于X的，它們能順利地移植至基于Wayland嗎？當然可以！
逐漸成熟的Wayland周邊應用
還記得前面那篇文章中，我說過的這句話吧：“盡管在Linux平臺下，Cairo、Pango的發揮依然是基于X Window的，但X Window充其量僅僅是一個“backend”而已，并不是少它不行。同理，跨平臺的GTK+、Ｑt也只是視X為其中所支持的后端之一，假如哪天X真的 不在了，更換一個新后端，當前的GNOME、KDE也能完整的跑起來。”
你已經想到了，GTK＋、Qt，只需要簡單的處理一下后端，便可以跑在Wayland上了。比如：
在當前的GTK+3.0開發分支中，有一個開發分支是“rendering-cleanup”。“清理渲染”？這是做什么的？聯想一下那個連Client“怎么渲染”都要管的X Server吧。
對了！GTK+3.0已經徹底移除了所有圖形渲染、繪圖方面跟X相關的部分了，現在它是一個100％基于Cairo繪制的圖形工具庫了（之前GTK+2.x時在2.8開始逐漸轉向用Cairo繪制，但一直不徹底）。
這意味著兩點：
GTK+的一直以來評價不怎么樣的跨平臺性，在3.0將有顯著的突破；
GTK+的Wayland后端，已經在路上了！
見GTK+跑在Wayland上
當然，Qt也有了，限于篇福，這里就不介紹了。
另外一個已經在主開發分支便支持Wayland的東西便是：Clutter。這是一個基于OpenGL的動畫框架，我以前介紹過很多次的GNOME Shell、Moblin， 都是基于Clutter的。在Clutter當前1.5.x的開發分支，Wayland作為其中一個“backend”，已經得到了 “experimental”的支持。所以說，GNOME 3.0、MeeGo Netbook很可能會成為第一個應用Wayland的桌面環境。
那么，看來Wayland真的觸手可及了啰？可以這么說，但是還差一點。
Wayland技術實現及工作重點
Wayland的核心協議已經實現的差不多了，它充分利用了Linux內核的KMS、GEM、DRM等技術，另外，它默認是支持3D加速的，也就是通過OpenGL ES進行圖形的合成——光是這一點，X Window又要淚奔了。
使用OpenGL ES這個子集而非OpenGL，這意味著什么？想想有多少項目是用OpenGL ES的：Android、iOS、WebOS、WebGL……幾乎所有主流的的移動操作系統、瀏覽器3D的實現，都選用了精簡、高效的OpenGL ES。
我不知道當前Android的Display Server、Input/Output是如何實現的，總之跟iOS相比，在觸控的響應上是有差距的。未來，對OpenGL ES有著良好支持的Wayland，不知道會不會給這些基于Linux內核的移動操作系統發力呢？我想是非常有可能的！
這時問題就來了，因為Wayland所使用的，都是當前Linux下最新潮的圖形技術。所以理所當然的，在驅動這一層面會有一些廠商跟不上。
拿nVIDIA開刷吧，KMS技術都出來一年多了，Intel的全部顯卡和AMD部分顯卡已經獲得支持了，可nVIDIA壓根就沒有興趣搞這個，以 致于開源社區利用反向工程，通過“Nouveau”項目讓nVIDIA支持了KMS，當然比較遺憾的是，性能跟官方閉源的驅動是差了相當的距離。
所以說，基于Wayland的Linux桌面/移動要真正得到應用，驅動這一關是一定要解決的。不過正所謂潮流不可檔，nVIDIA遲早會支持這項技術的。
等到驅動完全不成問題了，Wayland還需要一個全功能的“Compositor”，這個角色，就由Clutter/Mutter、 Compiz、KWin等當前主流的窗口管理器來扮演的，相信只要通過簡單的修改，這些合成窗口管理器很快地就能轉變成一個全能的“Wayland Compositor”！
把玩Wayland及展望未來
講了這么多技術、歷史和業界，大家肯定枯燥了，究竟現在有沒有可以跑的“Wayland Compositor”可以玩玩呢？當然！
現在，只要你從官方取得源碼，然后根據教程進 行編譯，就能跑起一個簡單實現的“Wayland Compositor”。由于Wayland協議的靈活性，Wayland Compositor也可以擁有自己的后端：比如直接在DRM上跑Wayland（不需要X），或者在X Window上跑起一個Wayland Compositor（相當于在X Window上用Xephyr再跑一個X Window）。
當前我在Ubuntu 10.10的圖形環境下，就跑起了默認的這個簡易的Wayland Compositor，幾點說明：
支持透明、陰影和簡單的窗口管理；
所有的圖形繪制，都是通過Cairo-gl（Cairo的OpenGL后端）進行；
這是又一個例子，我編譯了Clutter的Wayland后端，成功地跑起了一個Clutter的Demo：即同中Ubuntu Tweak的3D Logo。
除了這個Wayland Compositor本身是跑在X Window之上，其本身合成效果、處理窗口布局等等，都完全沒有用到X，而且整個代碼非常簡潔。未來的Linux圖形，就會像是這樣一個結構簡單又高效的樣子。
相信看完我這些介紹，大家對Wayland是個什么角色，已經比較清楚了吧？
簡單的說，它就是一個去除X Window中不必要的設計、充分利用現代Linux內核圖形技術的一個顯示機制，它的出現是自然而然的，它的使命不是為了消滅X Window，而是將Linux的圖形技術發揮至更高的一個境界。傳統的X Window（即經典X應用、Gtk 1.x/2.x等舊應用），也會在相當長一段時間內得到繼續支持，通過Wayland Client的形式跑在Wayland Compositor上，直到最終升級、取代或被淘汰。
來源：
http://labs.qt.nokia.com/2011/03/18/multi-process-lighthouse/
關于wayland的介紹，我就扔兩篇tualatriX的blog了做參考了：
http://imtx.me/archives/1573.html
http://imtx.me/archives/1574.html
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