Capitolo 5. L'X Window System

X non è il primo window manager scritto per UNIX®, ma è il più popolare. Il gruppo di sviluppo originale di X aveva già lavorato ad un altro sistema grafico prima di scrivere X. Il nome di quel sistema era "W" (per "Window"). X era semplicemente la lettera seguente nell’alfabeto Romano.

X può essere chiamato "X", "X Window System", "X11", e in altri modi. Chiamare X11 "X Windows" potrebbe dare fastidio a della gente; per ulteriori dettagli su questo, consulta X(7).

X è stato progettato fin dall’inizio per essere incentrato sulla rete ed adotta un modello "client-server".

Nel modello di X, il "server X" funziona sul computer che ha tastiera, monitor e mouse attaccati. Il server è responsabile di operazioni come il controllo del display, la gestione dell’input dalla tastiera e dal mouse, e di altri dispositivi di input o di output (es. una "tavoletta" può essere usata come dispositivo di input, e un proiettore video può essere un dispositivo di output alternativo). Ogni applicazione X (come XTerm, o getenv(3)) è un "client". Un client spedisce messaggi al server come "Per favore disegna una finestra a queste coordinate", e il server risponde con messaggi quali "L’utente ha appena premuto il bottone OK".

In una casa o in un piccolo ufficio, il server X e i client X di solito funzioneranno sullo stesso computer. Ad ogni modo, è perfettamente possibile far funzionare il server X su un desktop meno potente, e far funzionare le applicazioni X (i client) su di una potente e costosa macchina che serve l’ufficio. In questo scenario le comunicazioni tra il client X e il server hanno luogo attraverso la rete.

Questo confonde certa gente, perchè la terminologia di X è proprio l’opposto di quello che ci si possa aspettare di solito. Normalmente ci si aspetta che il "server X" sia la grossa e potente macchina in fondo alla sala, e il "client X" sia la macchina sulla propria scrivania.

È importante ricordare che il server X è la macchina con il monitor e la tastiera, e i client X sono i programmi che mostrano le finestre.

Non c’è nulla nel protocollo che obbliga la macchina client e quella server ad utilizzare lo stesso sistema operativo, oppure a funzionare sullo stesso tipo di computer. È certamente possibile far funzionare un server X su Microsoft® Windows® o Mac OS® di Apple, e ci sono diverse applicazioni free o commerciali che fanno esattamente questo.

La filosofia di design di X è molto simile a quella di UNIX® "strumenti, non regole". Questo significa che X non prova a dire come una azione debba essere compiuta. Invece, vengono forniti degli strumenti all’utente, ed è quindi responsabilità dell’utente decidere come usare questi strumenti.

Questa filosofia si estende al fatto che X non dice come le finestre debbano comparire sullo schermo, né come queste debbano essere spostate con il mouse, né quali tasti servano per muoversi attraverso le finestre (ad esempio, Alt+Tab, nel caso di Microsoft® Windows®), né che aspetto devono avere le barre sopra ogni finestra, se queste hanno o meno bottoni di chiusura, e così via.

Al contrario X delega questa responsabilità ad una applicazione chiamata "Window Manager". Ci sono dozzine di window manager disponibili per X; AfterStep, Blackbox, ctwm, Enlightenment, fvwm, Sawfish, twm, Window Maker, ed altri. Ciascuno di questi window manager fornisce un diverso aspetto ed ambiente; alcuni di questi supportano i "virtual desktop"; alcuni consentono di avere delle combinazioni di tasti predefinite per gestire il desktop; altri hanno un pulsante "Start" o simile; altri possono avere dei "temi", permettendo un cambio completo di aspetto e funzionalità applicando un nuovo tema. Questi window manager, e molti altri, sono disponibili nella categoria x11-wm dei Port.

Inoltre, i desktop environments KDE e GNOME hanno tutti e due il proprio window manager che si integra con il desktop.

Ciascun window manager inoltre ha a un proprio meccanismo di configurazione; alcuni si aspettano di avere un file di configurazione scritto a mano, altri hanno delle interfacce grafiche per molti dei compiti di configurazione; almeno uno (Sawfish) ha un file di configurazione scritto in un dialetto del linguaggio Lisp.

L’approccio di X di fornire strumenti e non regole si estende anche ai widget visti sullo schermo in ogni applicazione.

"Widget" è un termine usato per tutte quelle parti nell’interfaccia utente che possono essere cliccate o manipolate in un certo modo; bottoni, checkboxes, radio buttons, icone, liste, e così via. Microsoft® Windows® li chiama "controlli".

Sia Microsoft® Windows® che Apple Mac OS® hanno delle regole strette per i widget. Gli sviluppatori devono assicurarsi che tutte le loro applicazioni condividano lo stesso stile e lo stesso aspetto. Con X, non si è sentito un particolare bisogno di obbligare ad avere un particolare stile grafico, o settare widgets a cui aderire.

Come risultato, non aspettatevi che le applicazioni per X abbiano lo stesso stile e lo stesso aspetto. Ci sono alcuni widgets popolari e le loro variazioni, come l’originale Athena sviluppato dal MIT, Motif® (dal quale è stato modellato il widget presente su Microsoft® Windows®, tutti angoli a doppio livello e tre sfumature di grigio), OpenLook, ed altri.

Molte applicazioni nuove di X di oggi usano un widget con sembianze moderne, probabilmente Qt, usato da KDE, o GTK+, usato da GNOME. Rispetto a questo, c’è un accenno di convergenza nell’aspetto dei desktop UNIX, il che facilita le cose ai nuovi utenti.

Prima di configurare X11 è necessario avere le seguenti informazioni sul sistema:

Le specifiche del monitor sono usate da X11 per determinare la risoluzione ed il refresh rate ai quali girare. Queste specifiche possono essere di solito ottenute dalla documentazione che è arrivata con il monitor o dal sito web del produttore. Ci sono i due intervalli di numeri di cui è necessario conoscere il valore, l’horizontal scan rate ed il vertical scan rate.

Il chipset della scheda video determina quale modulo driver X11 usa per parlare con l’hardware grafico. Con la maggior parte dei chipset, questo può essere determinato automaticamente, ma è ancora utile conoscerlo caso mai la ricerca automatica non funzioni correttamente.

La memoria della scheda video determina la risoluzione e la profondità dei colori ai quali il sistema può funzionare. È importante conoscerlo cosicchè l’utente conosca i limiti del sistema.

A partire dalla versione 7.3, Xorg può spesso lavorare senza un file di configurazione particolare semplicemnte digitando al prompt:

Se non funziona, o se la configurazione di default non è accettabile, allora X11 deve essere configurato manualmente. La configurazione di X11 è un processo dai molti passi. Il primo passo è creare un file di configurazione iniziale. Come super utente digita semplicemente:

Questo genererà uno scheletro di configurazione di X11 nella directory /root chiamato xorg.conf.new (il fatto che tu abbia fatto un su(1) o che tu abbia fatto una login diretta determina la variabile ereditata $HOME). Il programma X11 cercherà di determinare l’hardware grafico usato sul sistema e scriverà un file di configurazione per caricare i driver corretti per l’hardware presente sul sistema.

Il prossimo passo è testare la configurazione esistente per verificare che Xorg possa funzionare con l’hardware grafico sul sistema. Per eseguire questo passo, digita:

Se appare una griglia bianca e nera con un cursore del mouse ad X, la configurazione ha avuto successo. Per uscire dal testo, premi Ctrl+Alt+Backspace simultaneamente.

Quindi, fai il tuning di xorg.conf.new a piacere. Apri il file in un editor come emacs(1) o ee(1). Per prima cosa aggiungi le frequenze per il monitor del sistema. Queste sono di solito espresse come synchronization rate orizzontali e verticali. Questi valori sono aggiunti al file xorg.conf.new sotto la sezione "Monitor":

Le parole chiave HorizSync e VerRefresh possono mancare sul file di configurazione. Se mancano, è necessario aggiungerle con la corretta horizontal synchronization rate dopo la parola chiave HorizSync e la vertical synchronization rate dopo la parola chiave VertRefresh. Nell’esempio sopra sono stati immessi i valori corretti per il sistema di riferimento.

X permette che siano usate le feature di DPMS (Energy Star) con i monitor che ne dispongono. Il programma xset(1) controlla i timeout e può forzare lo standby, la sospensione o lo spegnimento. Se desideri abilitare features di DPMS per il tuo monitor, devi aggiungere le seguenti linee alla sezione del monitor:

Mentre il file di configurazione xorg.conf.new è ancora aperto in un editor, seleziona la risoluzione di default e la profondità del colore desiderata. Questa è definita nella sezione "Screen":

la parola chiave DefaultDepth descrive la profondità dei colori da usare di default. Questa opzione può essere sovrascritta con l’opzione da command line -depth di Xorg(1). La parola chiave Modes descrive la risoluzione sotto cui girare per una data profondità di colori. Nota che solo i modi standard VESA sono supportati come definito dall’hardware grafico del sistema. Nell’esempio di prima, la risoluzione accettata è 1024 per 768 pixels.

Alla fine, scrivi il file di configurazione e testalo usando la modalità test spiegata in precedenza.

Se è andato tutto bene, il file di configurazione deve essere installato in una directory dove Xorg(1) possa trovarlo. Questa è tipicamente /etc/X11/xorg.conf o /usr/local/etc/X11/xorg.conf.

Il processo di configurazione di X11 è ora completo. Xorg può ora essere avviato con la utility startx(1). Il server X11 può essere anche avviato con l’uso di xdm(1).

I font di default che vengono distribuite con X11 non sono certo ideali per il tipico desktop di pubblicazione. I font grandi delle presentazioni appaiono confuse e non professionali, e i piccoli font in getenv(3) sono quasi illeggibili. Comunque, ci sono molti font Type1 gratis e di alta qualità (PostScript®) disponibili che possono essere usate subito con X11. Ad esempio la collezione dei font URW (x11-fonts/urwfonts) include versioni di alta qualità di font standard type1 (Times Roman™, Helvetica™, Palatino™ ed altre). La collezione Freefonts (x11-fonts/freefonts) include molti altri font, ma la maggior parte di loro sono fatte per essere usate con software grafico come Gimp e non sono abbastanza complete per essere usate come font di schermo. Inoltre, X11 può essere configurato per usare i font TrueType® con un minimo sforzo. Per ulteriori dettagli leggi la pagina di manuale di X(7) o la sezione sui font TrueType®.

Per installare la collezione dei font Type1 sopra citate, esegui il seguente comando:

E in maniera analoga per freefont o altre collezioni. Per fare sì che l’X server usi questi font, aggiungi una linea appropriata al file di configurazione dell’X server (/etc/X11/xorg.conf), simile a questa:

Alternativamente, alla command line in una sessione di X esegui:

Questo funzionerà ma sarà perso quando la sessione X viene chiusa, a meno che non sia aggiunto al file di startup (~/.xinitrc per una normale sessione startx, o ~/.xsession quando ci si logga attraverso un login manager grafico come XDM). Un terzo modo è usare il nuovo file /usr/local/etc/fonts/local.conf: consulta la sezione su anti-aliasing.

Xorg ha il supporto nativo per rendere i font TrueType®. Ci sono due differenti moduli che possono abilitare questa funzionalità. Il modulo freetype è usato in questo esempio perchè è più consistente con gli altri back-end di rendering degli altri font. Per abilitare il modulo freetype basta che aggiungi la seguente linea nella sezione "Module" del file /etc/X11/xorg.conf:

Adesso crea una directory per i font TrueType® (ad esempio /usr/local/lib/X11/fonts/TrueType) e copia tutte i font TrueType® in questa directory. Ricordati che i font TrueType® non possono essere prese direttamente da un Macintosh®, devono essere in formato UNIX®/MS-DOS®/Windows® per essere usate da X11. Una volta che i file sono stati copiati in questa directory, usa il comando ttmkfdir per creare un file fonts.dir, così che il renderer di font X sappia che questi nuovi file sono stati installati. ttmkfdir è disponibile dalla Collezione dei Ports di FreeBSD come x11-fonts/ttmkfdir.

Adesso aggiungi la directory TrueType® al percorso dei font. È lo stesso procedimento seguito sopra per i font Type1, ovvero usa

o aggiungi una linea FontPath al file xorg.conf.

Questo è tutto. Adesso getenv(3), Gimp, StarOffice™ e tutte le altre applicazioni X dovrebbero riconoscere i font TrueType® installate. I font molto piccoli (come del testo mostrato in alta risoluzione su una pagina web) e font estremamente grandi (all’interno di StarOffice™) avranno un’apparenza molto migliore.

L’anti-aliasing dei font è stato disponibile per X11 a partire da XFree86™ 4.0.2. Tuttavia la configurazione dei font era complicata prima dell’introduzione di XFree86™ 4.3.0. A partire da XFree86™ 4.3.0, tutte i font in X11 che sono trovati sotto le directory /usr/local/lib/X11/fonts/ e ~/.fonts/ sono automaticamente resi disponibili per l’anti aliasing ad applicazioni con supporto per Xft. Non tutte le applicazioni lo hanno, ma molte hanno ricevuto supporto per Xft. Esempi di applicazioni con supporto per Xft includono Qt 2.3 e successivi (il toolkit per il desktop KDE), GTK+ 2.0 e successivi (il toolkit per il desktop GNOME) e Mozilla 1.2 e successivi.

Per controllare quali font sono anti-aliased, o per configurare delle proprietà anti-alias, crea (o edita, se esiste già) il file /usr/local/etc/fonts/local.conf. Molte caratteristiche avanzate del sistema di font Xft possono essere configurate usando questo file; questa sezione descrive solo alcune semplici possibilità. Per ulteriori dettagli, consulta fonts-conf(5).

Questo file deve essere in formato XML. Presta particolare attenzione al case, e accertati che tutti i tag siano chiusi propriamente. Il file inizia con l’header usuale XML seguito da una definizione DOCTYPE, poi usa il tag <fontconfig>:

Come ricordato in precedenza, tutti i font in /usr/local/lib/X11/fonts/ così come quelli in ~/.fonts/ sono già resi disponibili alle applicazioni pronte per Xft. Se desideri aggiungere un’altra directory fuori da queste due alberature di directory, aggiungi una linea simile a questa in /usr/local/etc/fonts/local.conf:

Dopo aver aggiunto i nuovi font, e specialmente nuove directory, dovresti eseguire questo comando per ricostruire la cache dei font:

L’anti-aliasing rende i bordi un pò confusi, il che rende il testo piccolo più leggibile e rimuove le "scale" dal testo grande, ma può causare una cattiva visuale se applicato al testo normale. Per escludere i font di dimensione minore di 14 punti dall’anti-aliasing includi le seguenti linee:

Anche lo spazio per alcuni font a spazio singolo potrebbe essere inappropriato con l’anti-aliasing. Questo pare che sia un problema in particolare con KDE. Una possibile soluzione a questo è forzare lo spazio di questi font a 100. Aggiungi le seguenti linee:

(questo crea un alias per altri nomi comuni di font a dimensione fissa come "mono"), e poi aggiungi:

Alcuni font, come Helvetica, potrebbero avere un problema quando sono resi anti-alias. In genere questo si manifesta come un font che sembra tagliato in verticale. Nella peggiore delle ipotesi, questo potrebbe causare il crash delle applicazioni come Mozilla. Per evitarlo, considera di aggiungere queste linee a local.conf:

Quando hai finito di editare il file local.conf accertati di mettere alla fine del file il tag </fontconfig>. Se non lo fai le tue modifiche saranno ignorate.

Il set di font che viene di default con X11 non è molto desiderabile quando viene reso sotto anti-alias. Un set molto migliore può essere trovato nel port x11-fonts/bitstream-vera. Questo port installerà un file /usr/local/etc/fonts/local.conf se non esiste già. Se il file esiste, il port creerà un file /usr/local/etc/fonts/local.conf-vera. Unisci il contenuto di questo file in /usr/local/etc/fonts/local.conf e i font Bitstream automaticamente rimpiazzeranno le X11 Serif di default, Sans Serif, e Monospaced.

Alla fine, gli utenti possono aggiungere le loro impostazioni attraverso i loro file personali .fonts.conf. Per farlo, ogni utente dovrebbe crearsi semplicemente un file ~/.fonts.conf. Anche questo file dovrebbe essere in formato XML.

Un ultimo punto: con uno schermo LCD, potrebbe essere desiderabile una resa sub-pixel. In sostanza questo tratta le componenti rosse, verdi e blu in modo separato per migliorare la risoluzione orizzontale; il risultato è notevole. Per abilitarlo, aggiungi queste linee da qualche parte nel file local.conf:

L’anti-aliasing dovrebbe essere abilitato la prossima volta che il server X sarà avviato. Comunque, i programmi devono sapere come avvantaggiarsene. Al momento, il toolkit Qt lo sa, così l’intero ambiente KDE può usare font anti-aliased. GTK+ e GNOME possono essere rese compatibili con l’anti-aliasing attraverso il capplet "Font" (leggi Font anti-aliased con GNOME per dettagli). Di default Mozilla 1.2 e successivi sapranno come usare automaticamente l’anti-aliasing. Per disabilitarlo, ricompila Mozilla con il flag DWITHOUT_XFT.

L’X Display Manager (XDM) è una parte opzionale dell’X Windows System che è usata per la gestione delle sessioni di login. Questo è utile in molte situazioni, inclusi desktop "X Terminal " minimali, e grandi reti di display server. Dato che l’X Window System è indipendente dalla rete e dal protocollo, c’è una grande moltitudine di configurazioni possibili per eseguire client X e server X su diverse macchine connesse da una rete. XDM fornisce un’interfaccia grafica per scegliere a quale display manager collegarsi, e digitare le informazioni di autenticazione come una combinazione di login e password.

Puoi pensare a XDM come a qualcosa che fornisce all’utente la stessa funzionalità dell’utility getty(8) (vedi ad esempio Configurazione per dettagli). In poche parole, gestisce login di sistema al display al quale si è collegati e quindi esegue un session manager per conto dell’utente (di solito un X Window Manager). XDM quindi attende che questo programma termini, segnalando che l’utente ha finito e che dovrebbe essere mandato fuori dal display. A questo punto XDM può mostrare lo schermo di login e di scelta degli schermi per il prossimo utente.

Il programma demone è situato in /usr/local/bin/xdm. Questo programma può essere avviato in ogni istante come root e inizierà a gestire il display X sulla macchina locale. Se XDM deve essere eseguito ogni volta che la macchina fa il boot, un modo conveniente è quello di farlo aggiungendo una entry a /etc/ttys. Per maggiori informazioni sul formato e l’uso di questo file, consulta Aggiunta di un Elemento in /etc/ttys. C’è una linea nel file di default /etc/ttys per eseguire il demone XDM su un terminale virtuale:

Di default questa entry è disabilitata; al fine di abilitarla cambia il campo 5 da off ad on e riavvia init(8) usando le direttive in Come Forzare init a Rileggere /etc/ttys. Il primo campo, il nome del terminale che questo programma gestirà, è ttyv8. Questo significa che XDM si avvierà sul nono terminale virtuale.

La directory di configurazione di XDM è situata in /usr/local/lib/X11/xdm. In questa directory ci sono molti file usati per cambiare il comportamento e l’aspetto di XDM. Tipicamente in questi file sarà trovato:

In questa directory ci sono anche alcuni scripts e programmi usati per impostare il desktop quando XDM è in esecuzione. Lo scopo di ognuno di questi file sarà descritto brevemente. La sintassi esatta e l’uso di tutti questi file è descritto in xdm(1).

La configurazione di default è una semplice finestra di login rettangolare con l’hostname della macchina mostrato in cima a grandi caratteri e sotto un prompt di "Login:" e "Password:". Questo è un buon punto di inizio per cambiare l’aspetto degli schermi XDM.

Affinchè gli altri clienti si connettano al server di display, devi editare le regole di controllo degli accessi ed abilitare il processo in ascolto di connessioni. Di default queste sono impostate a valori conservativi. Per far sì che XDM resti in ascolto in attesa di connessioni, per prima cosa decommenta una linea nel file xdm-config:

e poi riavvia XDM. Ricordati che i commenti nei file app-default iniziano con un carattere "!", non con l’usuale "#". Possono essere desiderabili controlli degli acccessi più stretti - guarda le entry di esempio in Xaccess, e fai riferimento alla pagina di manuale di xdm(1) per ulteriori informazioni.

Ci sono molti programmi sostitutivi per il classico programma XDM. Uno di questi, kdm (distribuito con KDE) viene descritto successivamente in questo capitolo. Il display manager kdm offre molti miglioramenti visuali e rifiniture grafiche, come anche la possibilità di permettere agli utenti di scegliere il loro window manager al momento del login.

Adesso che KDE è installato sul tuo computer, la maggior parte delle cose le puoi scoprire attraverso le pagine dell’help, o semplicemente puntando e cliccando qualche menu. Gli utenti Windows® e Mac® si sentiranno abbastanza a loro agio.

Il migliore riferimento per KDE è la documentazione on-line. KDE arriva con il suo web browser, Konqueror, dozzine di utili applicazioni e documentazione estesa. Il resto di questa sezione discute dettagli tecnici che sono difficili da imparare da una esplorazione casuale.