[리눅스마스터 1급] X 윈도우

1. X 윈도우의 개념

[1] x윈도우의 정의

1. x 윈도우란 플랫폼 독립적으로 작동하는 GUI환경을 구현하기 위해 서버 클라이언트 구조를 기반으로 X프로토콜을 통해 디스플레이 장치에 윈도우를 그려주고 마우스 및 키보드 등 입력장치를 통한 사용자와의 상호작용을 가능하게 하는 플랫폼으로 유닉스 및 리눅스의 윈도우 시스템이다.

 

[2] x윈도우의 특징

1. x프로토콜이라 불리는 네트워크 프로토콜사용
2. 서버클라이언트 모델을 사용해서 네트워크 연결만 되면 x윈도우 이용할수있음
3. x서버는 x클라이언트의 요청에대한 응답이나 이벤트를 직접 x클라이언트에게 보낼수있음
4. x클라이언트는 원격지의 x서버의 응용프로그램을 클라이언트에서 설치없이 실행할 수 있다
5. x윈도우는 사용자 인터페이스에 독립적이다. KDE, GNOME, XFCE 등의 데스크톱환경은 X윈도우 환경에서 구현된 X클라이언트뿐이다
6. 서버 클라이언트 모델을 사용하므로 이론적으로 X프로토콜만 준수할 수 있다면 어떤 시스템이든 쉽게 X윈도우 이식이 가능하다

 

2. x윈도우의 구조

[1] X 서버

1. 키보드,마우스,화면과 같은 디바이스와 직접통신
2. 디스플레이 장치를 제어하여 X클라이언트에게 디스플레이 서비스 제공
3. X서버는 로컬의 X클라이언트와 통신하기위해 /tmp/.X11-unix/X0 이라는 유닉스 도메인소켓을 사용
4. X 서버는 원격지 X클라이언트와 통신하기 위해 TCP포트 6000번 사용
5. 로컬 및 원격지의 다수의 X클라이언트 연결 허용
6. 대표적 오픈소스 프로젝트로 XFree86과 X.org가 있다

[2] X 클라이언트

1. Xlib을 사용하여 작성된 일종의 응용 프로그램이다.
2. '윈도우를 생성하라'와 같은 디스플레이 관련 서비스를 X 서버에게 요청한다
3. 마우스 입력과 같은 X 서버에서 발생한 이벤트를 받아 처리

[3] X 프로토콜

1. X 프로토콜이란 X서버와  X클라이언트가 정보를 주고 받기 위한 메시지 형식을 정의한 통신규약이다
2. X 프로토콜의 기본 메시지는 Request, Reply, Event, Error로 구성
3. X 서버와 X 클라이언트는 X프로토콜의 메시지를 처리하기 위해 request queue, event queue를 운용한다
4. X 프로토콜을 통해 X 서버와 X 클라이언트는 높인 이식성을 갖게 되었고 원격지에서도 로컬에서 접속하는 것과 같은 동일한 사용자 경험을 갖는 것이 가능하게 되었다

[4] Xlib/XCB

1. Xlib은 X윈도우 시스템 프로토콜 클라이언트 라이브러리이다
2. 개발자는 X프로토콜에 대한 상세내용을 알지 못해도 Xlib 에서 제공하는 API를 통해 X클라이언트를 개발할 수 있다
3. Xlib기반으로 강력한 라이브러리 제공
4. XCB는 Xlib을 대체하기 위해  2001년 바트 매시에 의해 시작된 프로젝트로 X.org에서는 XCB를 직접 사용하고있다

[5] XToolkit

1. Xr라고도 불리는 XToolkit은 X윈도우 시스템에서 GUI프로그램 개발을 위해 C/C++로 개발된 API 프레임워크를 뜻한다
2. Xlib은 X클라이언트용 X프로토콜을 구현한 라이브러리이지만 버튼, 메뉴와 같은 그래픽요소와 연관된 기능은 제공하고 있지 않아 XToolkik이 등장하였다.
3. XToolkit은 그래픽 요소를 지원하지만 직접 제공하지 않고 XaW, Motif, OLIT와 같은 다른 라이브러리를 통해 구현되어 제공된다
4. 반면 FLTK, GTK+, Qt와 같은 최근 툴킷은 Xlib/XCB 기반으로 구현되었고, XToolkit을 사용하지 않는다

3. XFree86과 X.org

[1] Xfree86

1. IBM 호환 시스템을 사용하는 리눅스 및 유닉스 계열 오픈소스 X서버 프로젝트
2. 2004년 2월에 발표된 4.4.0 버전이 GPL 라이선스와 호환되지 않으면서  X.org 프로젝트를 더 많이 사용하기 시작

[2] X.org

1. XFree86의 4.4RC2 버전과 X11R6.6 버전을 기반으로  X.org 파운데이션과 freedesktop.org에서 개발하였고 2004년에 시작되었다.
2. XFree86이 회사 주도로 프로젝트가 진행된 반면 X.org는 커뮤니티 주도 프로젝트를 운영하였고 누구나 참여가 쉽도록 하였다.

4. X윈도우의 계층

[1] 디스플레이 매니저

1. X11R3에서 처음 선보였으며 윈도우 매니저가 표시되기 전에 그래픽으로 구성된 로그인 유저 인터페이스를 사용자에게 제공하는 역할을 수행한다. 이 때문에 로그인 매니저라고도 불린다
2. 디스플레이 매니저는 getty 또는 login을 대체하며 사용자의 userid와 password 를 그래픽 방식으로 입력받는다
3. 원격지의 윈도우 매니저를 실행시키는 역할도 수행한다
4. 대표적 디스플레이 매니저로 X11R3부터 사용하던 XDM(X Display Manager), GNOME에서 사용하는 GDM(GNOME Display Manager), KDM(KDE Display MAnager)이 있다

[2] X세션

1. X서버에 X 클라이언트가 연결되면 X 세션이 형성된다
2. 생성된 X 세션을 통해 X프로토콜에 맞춰 메시지가 송수신. 때로는 X 서버에서 발생한 마우스 입력과 같은 이벤트가 X클라이언트에게 전달되기도 한다

[3] 윈도우 매니저

1. X 윈도우상에서 윈도우의 생성 위치, 윈도우의 이동/크기 변경, 윈도우의 외관 등 윈도우의 그래픽요소를 관리하는 매니저 프로그램
2. Dock,Task Bar,프로그램 천처,데스크톱 아이콘,바탕화면 등과 같은 유용한 유틸리티를 제공
3. 윈도우 매니저의 유형

유형	설명	사례
스택형	책상 위 종이들처럼 윈도우 위에 여러 다른 윈도우를 쌓는 형태로 관리하는방식	Amiwm, Blackbox, Enlightenment,Fluxbox
타일형	윈도우와 윈도우가 서로 겹쳐지지 않고 부엌의 타일과 같이 화면이 분할되어 관리되는 방식	Awesome, dwm, ion
복합형	스택형과 유사하나, 각 윈도우는 자신의 버퍼를 가지며 렌더링되고, 그결과 각 윈도우 간의 시각 효과를 가질 수 있게 되는 방식	GNOME의 Mutter 및 Metacity, Xfce의 Xfwm,Unity의 Compiz, KDE의 Kwin
가상형	디스플레이 장치가 가진 해상도보다 더 높은 해상도를 가질 수 있는 다수의 가상 스크린을 사용할 수 있는 방식	FVWM, Tvtwm, HaZe

[4] 데스크톱환경

1. 마이크로소프트 윈도우와 같은 사용자환경을 제공하기 위하여 윈도우 매니저뿐만 아니라 계정관리, 디바이스관리, 시작프로그램 관리, 네트워크 관리, 문서관리 등 데스크톱 구성을 위한 모든 애플리케이션을 포함한 패키지 형태를 말함
2. 대표적 사례로  GNOME, KDE, XFCE, LXDE 등이 데스크톱환경에 해당

 

5. 데스크톱환경 구성사례

[1] KDE의 구성

1. 마티아스 에트리히가 Qt 라이브러리 기반 데스크톱환경 개발을 시작
2. QT라이브러리는 QTL라이선스 채용 -> GPL과 호환성 논의
3. 트롤테크가 Qt라이버러리의 유닉스용은 GPL로 공개
4. Qt 4.0부터 공개용 버전에 대한 지원을 사용 버전과 같은 수준으로 지원하면서 KDE프로그램 또한 리눅스뿐 아니라 FreeBSD, Solaris, macOS, Windows 플랫폼을 모두 지원하게 되었다
5. 디스플레이 매니저는 KDM을 사용한다
6. 파일관리자는 Konqueror을 사용하고 윈도우 매니저는 Kwin(KWM)을 사용한다

[2] GNOME(GNU Network Object Model Environment)의 구성

1. GNU에서 개발한 공개형 데스크톱 환경
2. GPL라이선스가 아닌 Qt라이브러리를 사용하였던 KDE 의 대안으로 개발
3. 디스플레이 매니저는 GDM을 사용
4. GNOME은 LGPL 라이선스를 갖는 GTK + 라이브러리 사용. LGPL 라이선스였기 때문에 GNOME용 응용 프로그램이 활발히 개발되었다
5. 파일관리자는 nautilus를 사용
6. 윈도우 매니저로는 GNOME@에서는 Metacity가 사용되었고 GNOME3에서는 Mutter가 사용되었다

6. X 윈도우 실행

[1] 시스템 시작 시 X 윈도우 실행하기

1) CentOS 6 설명

• /etc/inittab 파일을 root 권한으로 열고 init 프로세스의 실행 레벨을 5로 수정한다
• /etc/inittab 파일을 저장한 다음 reboot 명령을 사용하여 시스템 재부팅하면 X윈도우가 자동으로 실행되는 것을 확인 할 수 있다

2) CentOS 7 설명

• CentOS 7에서는 /etc/inittab 파일을 수정하는 대신에 systemctl 명령어를 통해 제어할수있다
• 시스템 시작시 X윈도우를 시작하려면 다음과 같이 기본값을 변경하고 재부팅한다

systemctl set-default graphical.target

• 기본값이 잘 변경되어 있는지 확인하려면 get-default 옵션을 사용한다

$ systemctl get-defalut

graphcial.target

• 추가로 터미널 모드에서 X 윈도우를 바로 실행하고 싶다면 isolate  옵션을 사용한다

# systemctl isolate graphical.target

• graphical.target 대신에 runlevel5.target을 사용하여도 동일한 결과를 얻을 수 있다

[2] 터미널에서 X 윈도우 실행하기

1. 실행레벨이 3으로 설정되어 있다면 터미널 모드로 부팅된다
2. userid와 password를 입력하고 로그인한다
3. 로그인이 완료되면 startx 명령어를 통해 X윈도우를 실행한다
4. startx 명령은 --을 통해 인자값을 전달할수있다

startx -- -depth 16(하이컬로 모드로 x윈도우 실행)
startx -- :1 (두번째 윈도우 터미널에 X 윈도우 실행)

 

[3] 원격지에서 X윈도우 실행하기

1) xhost 명령어

• xhost를 통해 X서버에 접근할 수 있는 클라이언트를 지정하거나 해제 할수있다

xhost [+|-] [address|hostname]

• 현재 설정된 접근 목록을 출력한다

xhost

• 모든 클라이언트의 접속을 허용한다

xhost +

• 모든 클라이언트의 접속을 차단한다

xhost -

• 특정 IP의 접속을 허용한다특정 IP의 접속을 차단한다

xhost - 192.168.10.39

 

2) DISPLAY 환경변수

• X 클라이언트 프로그램이 윈도우를 표시할 서버의 주소를 설정하는 환경변수이다.
• : 0.0 은 기본값으로서 현재 시스템의 첫 번째 X 윈도우의 첫 번재 모니터를 뜻한다
• X 클라이언트 프로그램의 화면 출력을 특정IP로 보낸다

export DISPLAY="192.168.10.41:0.0"

• X 클라이언트 프로그램의 화면 출력을 특정 IP의 두 번째 모니터로 보낸다

export DISPLAY="192.168.100.41:0.1"

3) xauth

• .Xauthority 파일에 쿠키 내용을 추가, 삭제, 리스트를 출력하는 유틸리티이다
• xhost가 호스트 기반 인증 방식이라면 xauth는 MMC(MIT Magic Cookie) 기반 인증 방식이다
• 설정된 값을 보기 위해서는  xauth list 명령을 사용하고 설정을 추가하기 위해서는 xauth add 를 사용한다

7. X윈도우 응용 프로그램

1) 이미지 편집, 미디어 재생기, 문서관리 프로그램 등 다양한 응용 프로그램이 존재

구분	X 윈도우 응용 프로그램
이미지 편집	- GIMP(GNU Image Manipulation Program) - ImageMagick - Eog(Eye of GNOME) - kdegraphics
미디어 재생	- Totem - KMid
음악 재생	Rhythmbox
문서관리	- evince - LibreOffice