关于linux的图形界面

1. 概述

Linux操作系统提供了多种用户界面，主要分为图形用户界面（GUI）和命令行界面（CLI）

我们知道linux操作系统是由GNU套件/linux内核组成，linux本身是基于命令行的操作系统，更倾向于搭建服务器，Linux内核是没有GUI图形显示的，X Window的目标就是提供GUI的显示。

图形用户界面(GUI)（Graphical User Interface）
Linux的图形界面类似于Windows和macOS系统，提供了图标、窗口、工具栏等元素，使得用户可以通过鼠标点击来执行命令，而不需要记忆和输入命令行指令。Linux有多种桌面环境供用户选择，其中一些较为流行的包括 GNOME、KDE Plasma、XFCE、LXDE等。这些桌面环境不仅外观和操作逻辑不同，对系统资源的需求也有所不同，用户可以根据个人喜好和硬件条件选择最适合自己的桌面环境。

我们要了解linux的图形界面，还需要参考下图进行说明

1.1 X

X，即X协议/X Window System，用于 UNIX 和 Linux 图形显示的 X 视窗系统协议（X-Window/X Protocol）

X 就是 X Window System ，1984年由MIT研发，它的设计哲学之一是：提供机制，而非策略。为啥要命名为X呢，因为英文字母X就在W(indow)后面，戏称为下一版的新视窗之意。XFree86 『 X + Free software + x86硬件 』

主要特点：
1，Server/Client网络模型。
2，通过扩展使它保持”与时俱进”。

由于标准的重要性，有人为窗口的绘制和移动、通过鼠标的移动和键盘实现程序和用户间的互动，以及其它重要的方面创建了一种标准，这种标准就叫做X Window 系统，它通常缩写为 X11 或者X。它广泛应用于Unix，Linux，以及其他类Unix操作系统上。

为Linux用户提供运行图形化用户界面条件并且使用X11标准的应用程序是Xorg-X11，是 XFree86项目的一个分支。由于XFree86决定使用与GPL相悖的许可证，所以推荐使用 Xorg。但是，Xorg和XFree86之间的区别在目前是很细微的：如果你了解了二者之一，你一定不会对另一个感到陌生。你同样可以在Portage上找到XFree 4.4以前的版本。

X Window System由客户端和服务端组成，服务端X Server负责图形显示，而客户端X Client根据系统设置的DISPLAY环境变量，将图形显示请求发送给相应的X Server。

root@dbc-db-server-2:/etc# env|grep DISPLAY
DISPLAY=localhost:10.0

X协议由服务端和客户端组成：

• 服务端（server），基于X11 协议的服务端。管理硬件设备（驱动），键盘鼠标显示器等。
  X Client主要就是告知 X Server 要绘制什么。X Server 的主要功能 ( 不论是 Xorg 或是 XFree86 都是一个 X server 喔！) 就是在管理 X Server 所在主机上面关于显示的硬件配备啦～ 例如显示卡、屏幕分辨率、键盘形式、鼠标形式等等。
• 客户端（client），基于X11 协议的客户端；X Client 最重要的工作就是处理来自 X Server 的动作，将动作处理成绘图资料， 再将这些绘图资料回传给 X Server

一般由两种工作模式：

• 服务端和客户端在同一台主机上运行
• 服务端和客户端不在同一台主机上运行，通过网络连接

X.Org项目提供了X Window System的开源实现。Xorg（通常简称为X）是Linux用户中最流行的显示服务器程序

X.Org 项目

• X.Org项目创建并且拥有一个可供自由散布的开源X11系统实施方案。它是一个基于X11的开源桌面构架。
• Xorg在你的硬件和你想运行的图形界面软件之间提供了一个接口。除此之外，Xorg完全具有网络意识功能，这意味着当你在一个系统上运行某个程序，你同时可以在另一个系统上查看它。

Xorg : ubuntu Gentoo solaris …
XFree86 : redhat
Xsun :solaris

X windows的启动程序：startx
start X window system. 可以接X Client和X Server的参数。

root@dbc-db-server-2:/etc# whereis startx
startx: /usr/bin/startx /usr/share/man/man1/startx.1.gz
root@dbc-db-server-2:/etc# file  /usr/bin/startx
/usr/bin/startx: POSIX shell script, ASCII text executable

在预设的情況下 (使用者尚未有 ~/.xinitrc 等文件時)，你输入 startx ， 就等于执行 xinit /etc/X11/xinit/xinitrc – /etc/X11/xinit/xserverrc 这个指令一般！
那为什么不直接执行xinit而是使用 startx 来呼叫 xinit 呢？因为需要提供参数。 startx 可以帮我们快速找到这些参数而非手动。
X 窗口最先需要启动的就是 X server 啊，那 X server 启动的脚本参数是通过 /etc/X11/xinit/ 里面的 xserverrc 。

#xserverrc：
exec /usr/bin/X -nolistem tcp “$@”

启动了 X server 后，接下来就是载入 X client 到这个 X server 上面了！

root@dbc-db-server-2:/etc# X -version

X.Org X Server 1.19.6
Release Date: 2017-12-20
X Protocol Version 11, Revision 0
Build Operating System: Linux 4.15.0-140-generic x86_64 Ubuntu
Current Operating System: Linux dbc-db-server-2.150 4.15.0-142-generic #146~16.04.1-Ubuntu SMP Tue Apr 13 09:27:15 UTC 2021 x86_64
Kernel command line: BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-4.15.0-142-generic root=UUID=1cb9e013-b34b-46fc-be66-e5c8f267d9f3 ro quiet splash vt.handoff=7
Build Date: 08 April 2021  02:38:58PM
xorg-server 2:1.19.6-1ubuntu4.1~16.04.6 (For technical support please see http://www.ubuntu.com/support)
Current version of pixman: 0.33.6
        Before reporting problems, check http://wiki.x.org
        to make sure that you have the latest version.

苹果电脑的图形界面用的也是X协议，而且被认为是做的最好的X协议图形界面，并且他对X协议的实施是做在系统内核里的，所以性能明显好很多，这就是为什么很多大型三维图形设计软件都是在苹果平台上的原因。

由于X server只提供了最基本的功能，如建立窗口、键盘输入等，但无法最小化、最大化和移动等，采用窗口管理器来实现对窗口的管理

1.2 DM（显示管理器/登录管理器）

DM（Display manager，显示管理器），可以简单的理解为登录界面即是显示管理器界面，也就是欢迎页。在登录界面可以输入帐号密码，可以选择桌面环境类型。输入账户密码确认之后进入的界面即是桌面环境。

显示管理器是一个为你的 Linux 发行版提供图形登录功能的程序。它控制用户会话并管理用户认证。显示管理器会在你输入用户名和密码后，立即启动显示服务器并加载桌面环境。

Only one display manager can manage a given X server, if multiple display manager packages are installed.

主要功能为提供登录页面和提供桌面环境选择入口。

1. 常用显示管理器

gdm3：The GNOME Display Manager
kdm：KDE Display Manager
sddm：Simple Desktop Display Manage
lightdm：Light Display Manager
轻量化，占用资源少

2. 查看当前显示管理器

oot@dbc-db-server-2:/etc# ll /etc/X11/default-display-manager /usr/sbin/lightdm
-rw-r--r-- 1 root root     18 8月   1  2017 /etc/X11/default-display-manager
-rwxr-xr-x 1 root root 254816 4月   1  2017 /usr/sbin/lightdm*

3. 切换显示管理器

如果想要切换显示管理器，则可使用以下命令：
（注：只能切换已安装的，若想使用其它的需要先安装）

$ sudo dpkg-reconfigure gdm3

确认命令后会显示如下信息，选择想要使用的显示管理器并确认即可，下次启动系统时生效。

1.3 WM（窗口管理器）

WM（window manager，窗口管理器），窗口管理器的作用就是最大化，最小化，移动，关闭窗口等。而这些不是X服务器来负责完成的,所以，我们看到的linux图形界面，都是启动了WM的，否则linux图形界面的窗口将不能移动，放大和缩小。

常见的窗口管理器

1）twm（X.org提供的简单的窗口管理器）
2）gnome-wm（gnome提供的窗口管理器）
3）kwin（KDE使用的窗口管理器）
4）FVWM（一款知名的窗口管理器）

其它的小型窗口管理器有：

windowmaker
after step
blackbox
fvwm
fvwm2
…

RedHat9中有windowmaker， 但是并不是默认安装。大家可以装来试试，只要xinit再wmaker&就可以用 windowmaker 了。

X协议的Client端实现：XFree86是X协议的服务器软件(以软件的形式实现)，为了使程序员在客户端更方便的使用X协议与服务器端的XFree86交互，故就产生了一个Xlib库，封装了X协议内容，如果你还觉得直接使用Xlib不方便，于是就产生了QT和GTK，对Xlib进一步封装，提供了很多控件，可以可视化的使用X协议更方便程序员的开发。

1.4 GUI Toolkits

图形界面工具集

• QT直接使用xlib库。
• GTK并未直接使用xlib，而是使用更低层的函数库GDK和Glib。这种结构使得GTK可以更方便地移植到其它系统上，或使用与X Windows系统无关的图形库。

既然需要显示图形，自然少不了与X协议的服务器软件打交道，既然QT和GTK进一步封装了X协议，并且他们提供了更为丰富的窗口及控制机制，于是在QT基础上实现的窗口管理器叫KDE，在GTK基础上实现的窗口管理器叫GNOME.

1.5 Desktop Environment

桌面环境/桌面系统，集成了窗口管理器及一些应用程序的套件

常用的桌面系统：

• GNOME：GNU Network Object Model Environment
• KDE: KING DESKTOP ENVIRMENT
• Xfce: 轻量级桌面环境
• Unity :ubuntu 在gnome 的基础上自己做的桌面环境

在命令行中输入：

xinit	#启动X-server
gnome-session #启动GNOME窗口管理器

1.6 基本架构

ubuntu： 根据 /etc/rcS.d/ 文件夹中对应的脚本启动Xwindow服务器 xorg；

Base System => X Protocol => Windows Manager => Application

1. Base System :kernel, filesystem, glibc, bash等.zuixiaoxitong.
2. 在Linux早期的时候，是通过XFree86来实现X协议，经过多年的发展，XFree86已经更替为今天的X.Org项目。
3. Windows Manager
   有了X层的支持以后，广大开源软件开发者或开发组织，就可以基于这样的一个接口，来开发上层的图形化窗口管理器，即Windows Manager, 比如我们熟知的KDE，Gnome， Xfce， Openbox等，这些图形化的桌面环境也就是对上面提到的X Client的一个具体实现，来和 X Server进行交互通信。
4. Application
   Application也就是指我们的上层图形化应用程序，比如 Liberoffice办公套件，Firefox，Thunderbird，Pidgin等。
   Linux系统中的大多数图形化应用程序都是基于QT或GTK+这两个开发套件来开发的，当然也有像Java， Python等编写的应用程序。

2. 安装桌面

2.1 Centos安装桌面

如果选择了最小系统安装，在后面想使用桌面，可以单独安装桌面

yum grouplist	#列出本系统支持的图形化界面
yum groupinstall “GNOME Desktop” “Graphical Administration Tools” #获取并安装图形化界面GNOME程序包（大小写敏感）

安装完成后，可以选择系统的默认运行级别

systemctl get-default	#查看当前的运行级别
systemctl set-default graphical.target/multi-user.target #设置默认运行级别

经过一个不太漫长的等待，程序就安装完成了

重启后，需要进行设置，比如语言，时区，设置登录用户等等，然后就可以登录了

2.2 Ubuntu安装桌面（未实践）

安装 X 窗口系统：

sudo apt-get install x-window-system-core。

安装登录管理器：

sudo apt-get install xdm/gdm/kdm

最常见的Ubuntu图形化登录管理器包括 XDM、GDM、KDM，用户可根据自己的需要选择其中之一。

安装桌面环境或窗口管理器：

sudo apt-get install Ubuntu-desktop/kubuntu -desktop/xubuntu-desktop

这将分别安装 GNOME、KDE、XFCE 桌面环境。对于 GNOME、KDE、XFCE 这些桌面环境来说，为了获得更强的定制效果，也可仅安装最基本的组件，如：

sudo apt-get install gnome-core/kde-core/xfce4

当然，如果不需要桌面环境，也可选择安装窗口管理器代替。那样的话，可以执行指令

sudo apt-get install fluxbox/icewm/enlightenment/fvwm。

这样，桌面程序就安装完成了。

设置root登录

① 修改文件/usr/share/lightdm/lightdm.conf.d/50-unity-greeter.conf文件，增加两行：

sudo vi /usr/share/lightdm/lightdm.conf.d/50-ubuntu.conf 

greeter-show-manual-login=true 
all-guest=false 

② 进入/etc/pam.d目录，修改gdm-autologin和gdm-password文件

vi gdm-autologin 
#注释掉auth required pam_succeed_if.so user != root quiet_success这一行，保存 
vi gdm-password 
#注释掉 auth required pam_succeed_if.so user != root quiet_success这一行，保存

③ 修改/root/.profile文件

sudo vi /root/.profile 
#将文件末尾的mesg n || true这一行修改成tty -s&&mesg n || true， 保存

④ 重启系统，输入root用户名和密码，登录系统。
⑤ root自动登录

vim /etc/gdm3/custom.conf
#将[daemon]
AutomaticLoginEnable=True
AutomaticLogin=root
#设置为root用户自动登录

3. 远程桌面（ubuntu）

参考 https://blog.csdn.net/qq_24287711/article/details/129402662

如果你需要通过远程连接到ubuntu桌面，有很多种方式，但归根到底其实就两种VNC和RDP

3.1 VNC

首先，使用VNC方式连接ubuntu，ubuntu桌面版系统自带了一个vnc服务端，叫vino，设置开关中的共享屏幕其实就是这个vnc服务端，如果你是最小安装版，那就没有共享屏幕这个选项，你需要手动安装，安装方式

apt install vino

如果是server，默认是没有ubuntu图形化界面的，需要安装好才能使用远程桌面。

ubuntu的图形化界面主要有几种:unity、gnome、xfce、kde。 其中unity在ubuntu早期版本中常用，新版本ubuntu默认桌面是gnome,而如果安装的是ubuntu server系统，需要在图形化操作，一般安装xfce，它非常轻量，kde在ubuntu中不常用。

所以如果要远程连接ubuntu桌面，前提你得有一个桌面，在gnome桌面环境下，默认有一个vnc服务端叫vino

这个vnc服务端很坑爹，必须要ubuntu物理机登录上一个账户并且把安全认证关闭才能通过vnc客户端连接，比如vnc-viewer。

关闭安全认证方式有两种，一种直接通过命令:

sudo gsettings set org.gnome.Vino require-encryption false

另一种方式通过安装工具，使用工具来关闭，这个工具就是dconf-editor

 sudo apt-get install dconf-editor 

选择：

org->gnome->desktop->remote access->require encrytion 关闭

系统自带的vino很鸡肋，所以如果你想用vnc，就安装一个第三方的吧，vnc4server，使用这个需要关闭系统默认的共享桌面，你可以在图像化菜单中关闭屏幕共享，或者直接卸载 sudo apt remove vino ，为什么要关闭，因为你打开的话就占用了5900端口，只要是vnc服务，默认端口都是5900，如果不关闭，会造成其他vnc服务端开启失败。

然后安装vnc4Server

sudo apt install vnc4server 

3.2 RDP

rdp是windows系统专用的远程连接方式，但是ubuntu等linux系统下可以通过移花接木的方式，也就是xrdp。
xrdp本身不具备桌面服务功能，需要和图形化桌面配合，这个提供桌面能力的其实就是xorg，xorg在ubuntu中默认存在，所以通过xrdp连接远程桌面默认会选择xorg，xorg为xrdp提供桌面服务，xrdp本身提供远程连接能力。

如果你安装了GNOME, 那xorg就将GNOME桌面远程提供给你
如果你安装了xfce,xorg就将xfce桌面提供给你

"可以说"xorg是远程桌面服务的中间件，但是xorg和gnome配合不是很好，往往会有问题，但是网上也有解决方案，最佳的配合还是xfce + xorg + xrdp，由于xorg是ubuntu默认存在的图形化能力，所以只要在ubuntu中安装上xrdp，如果你的桌面系统是xfce就能直接使用远程桌面。

如果没有xfce桌面，需要安装

sudo apt update
sudo apt install xubuntu-desktop

安装xrdp

sudo apt install xrdp
#Xrdp 使用/etc/ssl/private/ssl-cert-snakeoil.key,它仅仅对“ssl-cert” 用户组成语可读。运行下面的命令，将xrdp用户添加到这个用户组：
sudo adduser xrdp ssl-cert  
#重启就能使用
sudo systemctl restart xrdp

windows可以通过远程桌面客户端连接了，xrdp的端口和rdp一样都是3389，所以可以直接使用windows自带的远程桌面连接工具(mstsc)，连接口弹出窗口，默认选中了xorg，输入ubuntu用户名密码就可以登录，这个和ubuntu下面的屏幕共享(vino)没有半毛钱关系。

当然，xrdp不仅可以选择xorg，还能选择vnc-any，也就是选择了这个，你可以连接vnc服务端，也就是 xrdp不仅可以和xorg配合，也能和vnc4server、vino、tightvncserver等vnc服务端配置使用。

3.3 vnc4server和xfce4

xfce4安装

sudo apt install xfce4*  #xfce4桌面已经安装的可忽略

vnc4server安装

sudo apt install vnc4server   #安装VNC4，注意不是TIGERVNC或者其他

第一次启动vnc4server

vncserver #启动，如有密码设置，则设置后记下
vncserver -kill :1  #停止默认的vncsever

修改vnc配置文件xstartup

• 使用xfce远程桌面配置

vim ~/.vnc/xstartup  #编辑已有的vncserver xstartup配置，如果打开是空的，则未正确找对该配置文件位置。

使用以下配置，该配置虽然简单，但是和其他配置相比，能解决以下报错：

#!/bin/sh
unset SESSION_MANAGER
unset DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS
startxfce4 &

报错：

xfce4-session: Another session manager is already running 

• 使用GNOME原生桌面配置

#!/bin/sh                                                                       
 
unset SESSION_MANAGER
unset DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS
export XKL_XMODMAP_DISABLE=1
export XDG_CURRENT_DESKTOP="GNOME-Flashback:GNOME"
export XDG_MENU_PREFIX="gnome-flashback-"
[ -x /etc/vnc/xstartup ] && exec /etc/vnc/xstartup
[ -r $HOME/.Xresources ] && xrdb $HOME/.Xresources
xsetroot -solid grey
vncconfig -iconic &
#gnome-terminal &    
#nautilus &   
gnome-session --session=gnome-flashback-metacity --disable-acceleration-check &

如果vnc后的画面是纯灰色，则安装gnome-panel

sudo apt install gnome-panel

新建连接端口

$ vncserver -geometry 1920x1080 -depth 24 :4

参数说明：
-geometry 用于设置想打开的界面的分辨率，与自己的显示器分辨率匹配。如2560x1440、1920x1080、1024x768等。
-depth 用于设置显示颜色深度。最大24。
:4 显示号，自行指定。

删除虚拟桌面: vncserver -kill :桌面编号 (注意空格)，如下面的命令是删除像素编号为2的虚拟桌面

vncserver -kill :2

查看已经打开的vnc端口

netstat -lnpt |grep Xvnc

最好使用root用户来查看当前打开的所有端口。而使用普通用户只能看到普通用户下打开的端口。

使用vncviewer连接
输入IP和端口号，如xxx.xxx.xxx.xxx:5901
密码：123456
可以在Properties选项中调节终端显示的画质（High）和缩放比（100%或Scale to fit windows），之后全屏显示即可完全显示屏幕。

• 配置vnc开机自启动
  开机启动脚本如下

sudo gedit /etc/init.d/vncserver_start

写入以下内容：

#!/bin/sh

### Customize this entry
# Set the USER variable to the name of the user to start tightvncserver under
export USER='Andy'  #修改成自己的userid
### End customization required
 
eval cd ~$USER
 
case "$1" in
  start)
    # 启动命令行。此处自定义分辨率、控制台号码或其它参数。
    su $USER -c '/usr/bin/vncserver -depth 24 -geometry 1280x720 :1'
    echo "Starting vncserver server for $USER "
    ;;
  stop)
    # 终止命令行。此处控制台号码与启动一致。
    su $USER -c '/usr/bin/vncserver -kill :1'
    echo "vncserver stopped"
    ;;
  *)
    echo "Usage: /etc/init.d/vncserver_start {start|stop}"
    exit 1
    ;;
esac
exit 0

注：用户名要修改成自己的修改USER变量。
给vncserver_start文件加执行权限，并更新开机启动列表。

sudo chmod 755 /etc/init.d/vncserver_start
sudo update-rc.d vncserver_start defaults

然后再reboot一下，就不需要到板子上面开启vncserver了，直接打开VNC Viewer登录。