X11 auf dem Weg nach draußen

Im September 1987 wurde die Version 11 des X-Protokolls erfunden. Damals war alles schlimm: Wir hatten keinen Speicher, keine leistungsfähigen CPUs, keine Fonts, schon gar keine Vektorfonts, keine Farbe, schon gar keine Echtfarbe ohne Paletten, keine Transparency und vor allen Dingen keine Ahnung.

X11 war für Unix das Displaysystem der Wahl. Es macht eine ganze Menge Dinge falsch: Zum Beispiel lebt es unter der Annahme, daß das Grafiksubsystem des Rechners keine Rechenpower und wenig Speicher hat. So definiert es dann auch einen Haufen Zeichenprimitive, die kilometerweit unter den Bedürfnissen eines Fenstersystems liegen und läßt den Windowmanager auf der anderen Seite des Netzwerkes als X11-Anwendung laufen. Es hat per Default Double Buffering abgeschaltet und zeichnet per Default auch auf dem sichtbaren Screen statt auf einem Offscreen-Puffer, der dann eingeblittet oder besser noch eingeblendet wird. Von 3D und OpenGL hat es so gar keine Ahnung. Was heute, in 2011, auf dem Bildschirm herum malt ist nur der Form halber noch X11, in Wirklichkeit sind es aber meistenteils in X11-Extension verpackte Spezialcalls, die mit X11 fast nichts mehr zu tun haben.

Und es ist langsam. Wenn wir einen modernen Bildschirm mit X11 über das Netzwerk raus sharen, dann stirbt X11 den Latenztod - formal ist X11 netzwerktransparent, aber in Wirklichkeit ist nichts an dem Protokoll besonders geeignet oder schlau, wenn es darum geht, Daten über das Netzwerk zu schaufeln. Andere Protokolle sind inzwischen weitaus besser geeignet, Bildschirme über Netz zu exportieren: Selbst das halbtote VNC ist in der Regel schneller und besser als X11, RDP und NX sind sogar richtig gut da drin.

In diesem Sinne: XFree86 hat keine Comitter mehr. Der X.org Fork hat das Projekt vor Jahren abgelöst und so die Firmen, die versucht haben, das X-Consortium zu Tode zu kontrollieren, entmachtet. Aber auch X.org verliert an Bedeutung: Wayland ersetzt es gerade. Was gut ist, weil dann ein Haufen alter Scheiß rausfliegt und man dann auch für den häufigen Fall - lokales Display mit Hardware Acceleration - optimieren kann.

Nachtrag: Um den Kommentatoren unter diesem Artikel einmal ein wenig weiter zu helfen, hier ein paar Dinge zum Nachlesen.

• Wayland Architecture Overview - das erklärt die Anordnung der Dinge, wie sie vor Wayland gelaufen sind und wie sie Wayland realisiert.

• Moderne Desktops in Linux verwenden einen Compositor wie Compiz .

• Moderne Grafikhardware hat 3D Beschleuniger. Ein 3D-Beschleuniger verwendet eine Tile (Kachel), um damit die Kanten von dreidimensionalen Objekten zu bemalen. Die Hardware projeziert, skaliert und verformt dabei die Tile so, daß sie auf die Seite des 3D-Objektes abgebildet wird. Wenn das dreidimensionale Objekt eine rechteckige Leinwand ist, die nicht skaliert und verformt ist, dann wird die Kachel per Hardware 1:1 auf der Leinwand abgebildet und man hat einen Bildschirm, dessen Fenster-Rechtecke per Hardware mit den Inhalten verschiedener unabhängiger Grafikpuffer gefüllt wird. Diese Puffer zu verwalten und mit Effekten zu dekorieren ist die Aufgabe eines Compositors. X11 weiß nichts von Compositors, die X11-Erweiterung für Compositors schleust bloß Bitmaps sinnlos durch den X11-Server. Da kommt Latenz her.

• Der erste Ansatz um Compositors unter X11 zum Laufen zu bringen war Xgl . Xgl ist die Scheißidee, einen X-Server unter einem X-Server laufen zu lassen. Dabei steuert der äußere X-Server die Grafikhardware, der innere dann das Zeichnen mit X (das sowieso niemand mehr verwendet).

• Moderne X-Server verwenden AIGLX . Das ist eine Methode, bei der man essentiell dem X-Server sagt: “Okay, Du kannst da jetzt rumstehen und nix tun, aber dieses Rechteck da zeichnet jetzt jemand anders als Du, nämlich OpenGL.”. Wayland komplettiert diesen Schritt nur, indem es den Default richtig rum setzt: Es räumt den X-Server, der sowieso nicht mehr verwendet wird, aus dem Weg.

• Qt und GTK haben Wayland-Support. Beide Toolkits malen schon seit längeren fertige Tiles - X-Primitives verwendet schon lange niemand mehr, weil sie zu scheiße aussehen und auch nicht portabel auf Windows-, Mac- oder Handy-Hardware sind. Die Tiles werden dann entweder mit X11 oder eben direkt in Wayland zum Compositor geshipped, der daraus einen Bildschirm mit Fenstern macht. Qt kann sogar zur Laufzeit den Shipping Mechanismus zwischen X11 und Wayland umschalten.

Die Executive Summary ist: X11 ist schon länger tot. Es ist durch Extensions zu einem recht ineffizienten Durchreich-Mechanismus für Tiles (Pixmaps) geworden. Es kontrolliert auch nicht mehr die Hardware - einer Usermode-Anwendung root-Rechte zu geben, damit sie in Grafikkarten-Register poken kann ist sowieso galoppierender Unsinn gewesen und Kernel Mode Setting hat das zum Glück überflüssig gemacht.

Wayland streut nun die Blumen auf das Grab und schaufelt endlich die Erde drauf. Es ruhe in Frieden.