Xming. Подключение к X-Window Linux из Microsoft Windows

Ключевые слова: Xming, X-Window, Putty, Ssh

Предисловие

Случилось так, что вместо FreeBSD я поставил CentOS 5.2. Когда я ставлю FreeBSD, то не предполагаю использование оконных интерфейсов, вроде KDE или GNOME. Имхо, во FreeBSD их реализация сделана чуть хуже, чем в Linux, но не важно, я не хочу разводить политических войн. А тут поставил CentOS с KDE. Все сервера стоят у меня в серверной, соответственно, если бы я захотел использовать графические приложения, мне пришлось бы сидеть на табурете в тесной и жаркой комнатухе и… Короче, я решил, что попытаюсь сделать так, чтобы можно было использовать преимущества графического интерфейса Linux, не сидя при этом непосредственно за компьютером.

Из Википедии:

X Window System обеспечивает базовые функции графической среды: отрисовку и перемещение окон на экране, взаимодействие с мышью и клавиатурой. X Window System не определяет деталей интерфейса пользователя — этим занимаются менеджеры окон, которых разработано множество. По этой причине внешний вид программ в среде X Window System может очень сильно различаться в зависимости от возможностей и настроек конкретнного оконного менеджера.

В X Window System предусмотрена сетевая прозрачность: графические приложения могут выполняться на другой машине в сети, а их интерфейс при этом будет передаваться по сети и отображаться на локальной машине пользователя. В контексте X Window System термины «клиент» и «сервер» имеют непривычное для многих пользователей значение: «сервер» означает локальный дисплей пользователя (дисплейный сервер), а «клиент» — программу, которая этот дисплей использует (она может выполняться на удалённом компьютере).

Поэтому для меня был необходим X-Server для Windows. С его помощью я подключился бы к программе-клиенту на компьютере с Linux в графическом режиме.

Наиболее удобным оказался бесплатный Xming X Server.

Xming X Server

Для создания защищенного соединения между Linux и Windows-компьютерами нам потребуется ssh, благо в нем есть все нам необходимое и он бесплатен. По этому соединению будут «общаться» X-сервер на Windows и графическая программа-клиент на Linux.

На любом компьютере с Linux есть запущенный ssh-сервер. Если у вас это не так – вы – исключение и вам надо установить openssh-сервер на вашем Linux-компьютере.

На компьютере с Windows нам потребуется клиент ssh, например, putty.

Настройка putty

Меню Connection -> SSH -> X11:

Здесь 192.168.0.10 – адрес компьютера, с которого мы подключаемся к Linux.

При соединении по ssh к Linux часто бывает, что кодировки отличаются, например, это может сказываться на отображении русских букв или псевдографики, например, при запуске в консоли файлового менеджера mc. Или, в нашем случае, это может повлиять на отображение программ Linux на нашем Windows-компьютере. Для уменьшения вероятности таких проблем изменим кодировку в putty на UTF-8:

В конце вводим ip-адрес Linux компьютера, сохраняем настройки putty и соединяемся:

Вот, теперь установим и настроим Xming

Установка и настройка Xming

Скачиваем файл Xming-6-9-0-31-setup.exe (на 26.02.09 я скачал эту версию). Запускаем.

Указываем, в каком виде желаем работать с программами-клиентами:

Далее предлагается настроить запуск собственной версии ssh, либо использовать соединение, устанавливаемое вручную. Я предпочитаю все ручками, поэтому выбираю верхний вариант (устанавливать соединение самим):

Далее мы можем добавить корректирующие настройки:

В поле «Addtional parameters for Xming” можем вписать следующее (нашел в интернете):

«-dpi 96» — уточняем размер шрифтов.
«-xkblayout us,ru» — для работы с двумя раскладками клавиатуры.
«-xkbvariant basic,winkeys» — уточнение раскладок.

Полный список (но без нормальных комментариев) есть на странице http://www.straightrunning.com/XmingNotes/manual.php.

Жмем далее, «Save configuration», «Готово». Все, настройка закончена, значок Xming висит в трее и ждет подключений со стороны Linux. Не дадим ему долго ждать и в окне сессии ssh, открытой нами ранее, вводим, например, «system-config-network &». Знак «&» пишется через пробел для того, чтобы запускаемое приложение работало в фоновом режиме.

Если все прошло нормально, вы увидите окно:

Ну вот и все, все как всегда не очень сложно, бесплатно и безопасно!

X Window System

Обратите внимание на то, что все заглавные буквы «X» в этой лекции — латинские.

На свете существует множество графических устройств, управление которыми на низком уровне (вывод изображений и ввод данных, например, о перемещении мыши) — задача совсем не для пользователя, тем более, что каждый вид устройства управляется по-своему. Заботы о вводе и выводе на низком уровне берёт на себя графическая подсистема Linux — X Window System, предоставляя пользовательским программам возможность работать в терминах оконного интерфейса.

X Window System появилась всё в той же UNIX, проект этот был настолько наукоёмок и настолько полно охватывал тогдашнюю область задач, связанную с графикой, что ему так и не возникло никаких серьёзных альтернатив.

X-сервер и X-клиенты. Протокол X11

X Window System использует традиционную оконную модель, в которой пространством ресурсов является экран. Экран — это прямоугольник, на котором отображаются команды графического вывода и организуется обратная связь с устройствами графического ввода. Пример обратной связи — указатель мыши. Сама мышь — довольно простое устройство ввода, способное передавать информацию о его перемещении и состоянии кнопок. Указатель же отображает мнение подсистемы об абсолютных координатах гипотетической «точки ввода».

Иллюстрация 3. Расположение точки ввода (фокус)

В примере указатель мыши показывает расположение точки ввода (на кнопке « WindowMaker »). Если сейчас Мефодий нажмёт на левую клавиу мыши, графическая подсистема зафиксирует это событие ввода и передаст его той задаче, которой принадлежит соответствующая кнопка. Именно задачи (а не сидящий за монитором пользователь) и являются субъектами для X Window System, между ними разделяются графические ресурсы. Каждой задаче принадлежит одно или несколько окон, представленных некоторой (как правило, прямоугольной) частью экрана. Внутри окна выполняются графические операции (вывод) и именно окнам передаётся поток данных от устройств ввода. Какое окно получит события ввода — определяется с помощью синтетического понятия фокус: вводимые данные передаются от графической подсиcтемы только тому окну, которое «получило фокус», по умолчанию это происходит, когда указатель мыши попадает в часть экрана, занимаемую этим окном.

В более сложном случае окна могут перекрываться, частично занимая один и тот же участок экрана. Если дополнительно постановить, что каждое из них лежит на своей глубине, то самое «верхнее» будет отображаться полностью, и ему будет доступен для вывода и получения фокуса весь заказанный прямоугольник. Следующее за верхним окно может быть им «загорожено», тогда отображается только часть этого окна, которую «видно из-под» верхнего. Заметим, что выводить это окно может в пределах всего заказанного прямоугольника, просто видно может быть не всё, и управление фокусом будет происходить на основании видимой части окна.

Программа, которая отвечает за работу с устройствами графического ввода и вывода и обеспечивает при этом логику оконной системы, называется X-сервером (X Server, то есть сервер системы «Икс»). В рамках X Window System, X-сервер — это ядро. Подобно ядру, он выполняет низкоуровневые операции и взаимодействует с аппаратурой, ничего самостоятельно не предпринимая. Подобно ядру, он предоставляет задачам унифицированный интерфейс к этим низкоуровневым функциям, а также занимается разделением доступа (окно и фокус) к графическим ресурсам. X-сервер не волнует, отчего эти задачи вообще появляются и чем живут. Он только принимает запросы на выполнение графических действий и передаёт по назначению вводимые данные. Жизнеобеспечение процессов и даже способ передачи X-запросов — дело исключительно операционной системы, по отношению к которой и сам X-сервер — задача.

Задачи, которые обращаются к X-серверу с запросами, называются X-клиентами. Обычно X-клиент сначала регистрирует окно (можно несколько), которое и будет ему полем ввода-вывода. Потом он сможет рисовать в этом окне и обрабатывать происходящие с окном события: активность устройств ввода и изменение свойств самого окна (размер, перемещение, превращение в иконку, закрытие и т. п.). X-клиент в Linux — это процесс, запускаемый обычно в фоне (не связанный по вводу с терминальной линией). В самом деле, зачем процессу читать с терминала, когда для ввода он может использовать X-сервер? Если с X-сервером связаться не удастся, на стандартном выводе ошибок может появиться какое-нибудь сообщение — его легко перенаправить в файл.

X-сервер Программа, принимающая и обрабатывающая X-запросы.

Клиент передаёт серверу X-запросы любым доступным ему способом. В разных версиях Linux, например, могут использоваться различные объекты файловой системы (чаще всего — т. н. сокеты, сходные по функциональности с двунаправленными каналами). Во многих случаях запросы передаются по сети, при этом неважно, какой именно транспортный уровень будет использован для соединения клиента с сервером (в современных системах это, чаще всего, сеть TCP/IP и протокол TCP). Главное, чтобы клиент посылал стандартные запросы, соответствующие определённому протоколу обмена данными. Кстати сказать, другое имя X Window System — X11 (или X11R6) — это просто номер версии X-протокола, стандартизующего X-запросы, при этом «R6» обозначает номер подверсии (revision) и вполне может увеличиться, если X11R6 устареет настолько, что потребует нового пересмотра (revision).

«Голый» X-сервер, к которому ни присоединён ни один X-клиент, можно запустить из командной строки, для этого достаточно выполнить команду « X » (одна заглавная латинская буква X). Именно так и поступил Мефодий, текстовая консоль сменилась чёрным экраном без всяких окон.

В некоторых вариантах X Window System экран по умолчанию раскрашивается в чёрно-белую крапинку.

На экране есть только крест, который перемещается при перемещении мыши — курсор. Эта картина означает, что X-сервер запущен корректно, установил необходимую связь с устройствами графического ввода и вывода, и ожидает, когда к нему с X-запросами обратится какой-нибудь X-клиент. Однако для пользователя, пока не запущено ни одного X-клиента, X-сервер совершенно бесполезен: кроме перемещения курсора ничего и невозможно сделать. Мефодий мог бы растеряться, оказавшись перед чёрным экраном X-сервера, если бы не знал о том, что может переключиться обратно на любую виртуальную консоль, нажав сочетание клавиш Ctrl + Alt + F N , где N — номер консоли от 1 до 12.

Эта функция не будет работать, если в конфигурационном файле X-сервера включён параметр « DontVTSwitch ».

Переключиться обратно на экран, управляемый X-сервером, он сможет комбинацией клавиш Ctrl + Alt + F7 .

DISPLAY

Чтобы начать работу с графческой средой, X-клиенты должны каким-то образом доставить свой запрос X-серверу, для этого у X-сервера должен быть какой-то точный адрес. Адрес X-сервера, к которому должны обращаться с запросом X-клиенты, хранится в переменной окружения DISPLAY . Формат DISPLAY прост: способ_доступа:номер_сервера.номер_экрана . Под способом доступа может подразумеваться сеть (тогда используется сетевой адрес машины с X-сервером) или какой-нибудь ещё механизм, принятый в конкретной системе. Если не написать ничего, будет выбран способ по умолчанию. Номер сервера нужен для различения разных X-серверов, запущенных на одном компьютере. В Linux можно запустить несколько X-серверов и переключаться между ними как между виртуальными консолями — с помощью Ctrl + Alt + F7 , Ctrl + Alt + F8 и т. д. В системе может быть несколько виртуальных серверов (см. раздел Виртуальный сервер). Все они должны иметь разные номера. Наконец, один сервер может работать с несколькими экранами — и физически (есть видеокарты с выходами на несколько мониторов), и виртуально (вот тут уж никаких ограничений нет). Правда, это бывает нечасто, и номер экрана тоже можно не указывать.

Адрес X-сервера, запущенного Мефодием, будет выглядеть так: « :0 » — поскольку сервер запущен на той же машине, на которой работает Мефодий, можно использовать способ доступа по умолчанию (поэтому адрес начинается с двоеточия), поскольку сервер единственный, он получил номер « 0 », а экран можно не указывать. Теперь Мефодий может в любой командной оболочке (shell) указать адрес X-сервера в переменной DISPLAY , так что любой запущенный из этой shell X-клиент унаследует это значение и будет отправлять X-запросы тому серверу, который запустил Мефодий.

$ export DISPLAY=:0
methody@susanin:

$ echo $DISPLAY
:0
methody@susanin:

$ xcalc &

Пример 1. Запуск X-клиента из виртуальной консоли

В результате этих действий изменился экран X-сервера: в левом верхнем углу открылось окно калькулятора — xcalc . Произошло следующее: при запуске xcalc проверил значение переменной DISPLAY и направил X-запрос по указанному там адресу; по запросу от X-клиента ( xcalc ) X-сервер выделил ему окно и выполнил необходимые операции графического вывода, чтобы отрисовать содержимое окна (опять же, по запросам xcalc ). Теперь при помощи мыши и клавиатуры, переместив точку ввода на это окно, вполне можно что-нибудь вычислить, однако ни переместить окно, ни изменить его размер, ни свернуть — те операции, к которым так привыкли пользователи оконного интерфейса — сам X-сервер не выполняет, для этих операций требуется специальная программа — диспетчер окон, о которой речь пойдёт ниже.

Иллюстрация 4. Запуск X-клиента

С помощью специальных X-запросов можно изменить вид и поведение самого X-сервера из той же командной оболочки, в которой установлена переменная окружения DISPLAY . Например, команда « xsetroot -solid green & » изменит цвет фона на экране сервера на зелёный.

Итак, X-сервер запускается на одном компьютере, а X-клиенты вполне могут работать на других (причём на нескольких!), посылая ему запросы. С точки зрения человека, сидящего за (обратите внимание!) X-сервером, каждый такой клиент представлен в виде окна. Требования к аппаратуре на машинах, запускающих X- клиенты, будут изрядно отличаться от требований к аппаратуре машины для X- сервера. Типичная машина с X-сервером — это рабочее место (workstation). Она должна быть оборудована качественными устройствами ввода-вывода — монитором, видеокартой, клавиатурой и мышью. Что же касается её вычислительных способностей, то их должно быть достаточно для выполнения X-запросов, и только. Такой компьютер не обязан работать под управлением Linux, на нём даже может вообще не быть операционной системы! В восьмидесятые годы выпускались подобные устройства, называемые «X-терминал» (X terminal).

X-клиент Программа, осуществляющая ввод и вывод графических данных при попмщи X-запросов, обрабатываемых X-сервером.

В отличие от машины с X-сервером, компьютер для запуска X-клиентов может совсем не иметь устройств графического ввода-вывода. Его задача в том, чтобы все X-программы и запустившие их пользователи не мешали друг другу работать. На такой машине нужна хорошо настронная операционная среда, с достаточным для запуска многих процессов быстродействием и объёмом оперативной памяти. Пара X11R6–Linux весьма неплохо работает на т. н. бездисковых комплексах. Рабочие станции в таких комплексах — самые настоящие X-терминалы, они не имеют жёстких дисков. Вся работа происходит на центральном компьютере, с которого на рабочую станцию загружается по сети урезанный вариант системы, достаточный для запуска X-сервера, и сам X-сервер. В таких комплексах администрировать нужно одну только центральную машину, они надёжнее компьютерных залов и, что немаловажно, стоят дешевле, причём в качестве X-терминалов можно использовать и довольно маломощные, пожилые компьютеры.

Виртуальный сервер

Одно из многих достоинств X-протокола — в том, что X-сервером может служить любая программа, исполняющая X-запросы, а работает ли она на самом деле с каким-нибудь графическим устройством или только притворяется — неважно. Протоколом X11R6 пользуется сервер печати Xprt , который выводит на принтер все X-запросы или Xvnc — X-сервер, управлять которым по специальному протоколу можно с нескольких машин. С помощью Xvnc можно устраивать показ работы какого-нибудь X-клиента по сети, при этом все пользователи одновременно смогут гонять по экрану один и тот же указатель мыши (что, конечно, можно и запретить).

Виртуальный X-сервер может вообще никаких действий не выполнять, а только передавать X-запросы куда-нибудь дальше, например, «настоящему» X-серверу. Так поступает демон Secure Shell, sshd (программа терминального доступа, о которой шла речь в лекции Сетевые и серверные возможности), переправляя X-запросы X-серверу в зашифрованном виде. Этим свойством sshd можно воспользоваться, если сообщение по X-протоколу между двумя компьютерами невозможно (запрещено межсетевым экраном), или вы считаете такое соединение небезопасным.

ssh methody@fuji
methody@fuji’s password:
Last login: Sat Dec 25 13:26:40 2004 from localhost
methody@fuji:

$ xcalc
Error: Can’t open display:
methody@fuji:

$ export DISPLAY=sakura:0
methody@fuji:

$ xcalc
Error: Can’t open display: sakura:0
methody@fuji:

$ logout
Connection to fuji closed.
methody@sakura:

ssh -X methody@fuji
methody@fuji’s password:
Last login: Sun Dec 26 11:13:08 2004 from sakura.nipponman.ru
methody@fuji:

$ echo $DISPLAY
localhost:10.0
methody@fuji:

$ xcalc
# работает 🙂 !

Пример 2. Виртуальный X-сервер ssh

Допустим, Мефодий хочет запустить X-клиент (например, xcalc ) на другой машине в локальной сети — fuji , где у него есть учётная запись (тоже methody ). После всех операций, проделанных в примере, на экране X-сервера на локальной машине Мефодия (за которой он сидит), появится ещё одно окно xcalc , при этом этот xcalc в действительности запущен на машине fuji и все вычислительные операции выполняются именно там.

Демон SSH заводит виртуальный X-сервер на удалённой машине, причём номер_сервера обычно заводится таким, чтобы не пересекаться с X-серверами, которые могут быть запущены на этой машине (в примере номер_сервера равен 10). Виртуальный sshd-X сервер принимает все X-запросы с того же компьютера и передаёт их — в зашифрованном виде — на компьютер, где запущен ssh и невиртуальный X-сервер. Здесь все X-запросы вынимаются из SSH-«водопровода» и передаются местному серверу, как если бы они исходили от местного X-клиента (так оно и сеть: этот клиент — ssh ).

XFree86 и XOrg

Наиболее распространённая версия реализации X11R6 называется XFree86. Эта графическая подсистема изначально проектирвалась как реализация X11R5 для машин архитектуры i386 — самых распространённых на сегодня персональных компьютеров. Главная особенность этой архитектуры — бесчисленное многобразие устройств графического вывода (т. н. видеокарт) и непрестанное нарушение их разработчиками всех мыслимых стандартов. Поэтому главной задачей создателей XFree86 было устроить гибкую структуру компоновки и настройки X-сервера в соответсвии с подвернувшимся под руку устройством графического вывода, а заодно и ввода, потому что клавиатур, мышей и заменяющих их устройств на свете тоже немало. Сегодня XFree86 существует для многих архитектур и многих операционных систем.

В последние годы параллельно с XFree86 развивается основанная на тех же исходных текстах X Window System графическая подсистема XOrg. До недавнего времени по спектру поддерживаемого оборудования, архитектур и функциональности XOrg мало чем отличалась от XFree86, и сейчас они примерно эквивалентны с точки зрения пользователя. Однако направления развития этих двух проектов, состав их разработчиков и лицензионная политика несхожи. В ближайшем будущем вполне вероятно, что Xorg обгонит XFree86 и по возмпожностям, и по частоте использования.

Конфигурация X-сервера

Чтобы приспособить графическую подсистему (в любой реалиации) к имеющемуся оборудованию, требуется организовать соответствующий профиль. Профиль графической подсистемы находится в каталоге /etc/X11 , основной конфигурационный файл XFree86 называется XF86Config-4 , именно его считывает при запуске X-сервер.

Цифра 4 появилась в названии этого файла c выходом версии 4.0 XFree86, в этот момент изменился синтаксис конфигурационного файла по сравнению с предыдущими версиями. При этом часть старого оборудования не поддерживается четвёртой версией XFree86, поэтому для такого оборудования приходится использовать более ранние версии, для которых конфигурационный файл сохраняет старое название, XF86Config .

Конфигурационный файл XOrg называется xorg.conf , а при его отсутствии используется файл XF86Config .

Мы рассмотрим конфигурацию графической подсистемы на примере XFree86. Файл XF86Config-4 структурирован: состоит из нескольких обязательных разделов, которые могут следовать в любом порядке. В раздел объединяется часть профиля, связанная с одной из сторон деятельности X-сервера. Каждый раздел имеет такую структуру:

Section «НазваниеРаздела»
КлючевоеСлово «Параметры»
. . .
EndSection

Пример 3. Структура раздела XF86Config

Внутри раздела содержатся записи, каждая из которых занимает обычно одну строку и задаёт значение для одного из параметров профиля XFree86. В начале записи стоит КлючевоеСлово , за которым следуют Параметры , количество и формат которых зависит от ключевого слова. Ниже приводится список обязательных разделов с краткими аннотациями, для чего они служат.

Files Пути к файлам с ресурсами, необходимыми X-серверу
ServerFlags Общие параметры X-сервера
Module Расширения, которые следует загрузить
InputDevice Описание устройств ввода
Device Описание устройства вывода (видеокарты)
Monitor Описание монитора
Modes Описание видеорежимов
Screen Описание экрана (связывает монитор и видеокарту)
ServerLayout Конфигурация сервера

Пример 4. Разделы XF86Config

Почти каждый из перечисленных разделов может присутствовать в конфигурационном файле в нескольких экземплярах, например, может быть несколько разделов ( InputDevice ), описывающих разные устройства ввода (разные мыши и клавиатуры). Однако эти разделы не равноправны, а образуют иерархическую структуру, самым главным (корневым) элементом которой является конфигурация сервера ( ServerLayout ). В этом разделе указывается, какие именно из описанных в файле устройств ввода (разделы InputDevice , как минимум два — для клавиатуры и мыши) и вывода ( Screen , который связывает в единое устройство вывода монитор и видеокарту, ссылаясь на их описания в соответствующих разделах) будут использованы при работе X-сервера. В каждом разделе присутствует строка «Identifier « идентификатор »», именно эта строка используется для выбора нужного из однотипных устройств в разделе « ServerLayout ». Например, на машине, где работает Мефодий, общая конфигурация сервера выглядит так:

Section «ServerLayout»
Identifier «layout1»
Screen «screen1»
InputDevice «Mouse1» «CorePointer»
InputDevice «Keyboard1» «CoreKeyboard»
EndSection

Пример 5. Раздел ServerLayout конфигурацонного файла XF86Config

Соответственно, при запуске сервера будут использованы тот раздел Screen , в котором содержится запись «Identifier « screen1 »», мышь « Mouse1 » и клавиатура « Keyboard1 ».

Чтобы разобраться в подробностях каждого раздела, требуются определённые познания в работе и характеристиках устройств ввода и вывода, поэтому здесь мы не будем приводить конкретных примеров. Подробно о формате XF86Config можно прочитать в соответсвующем руководстве XF86Config(5) . Для многих пользователей будет достаточно профиля графической подсистемы, созданного одним из существующих мастеров, самый известный из которых — xf86config . Во многих дистрибутивах имеются собственные полуавтоматическме утилиты настройки X11. С их помощью можно создать более или менее подходящий профиль, не вникая в тонкости, нередко — непосредственно при установке системы. Во всяком случае, у пользователя всегда остаётся возможность корректировать профиль вручную, отредактировав конфигурационный файл. Простой конфигурационный файл можно получить, запустив X-сервер с ключом -configure из-под суперпользователя. При этом в текущем каталоге создастся файл XF86Config.new , в котором X-сервер сохранит результаты автоматического определения внешних устройств.

Модули и расширения

Требование гибкости привело к тому, что в реализации XFree86 и XOrg графическая подсистема стала совсем уже похожа на операционную систему. Сам X-сервер играет роль ядра. Запускаясь, сервер подгружает драйверы — специальные компоненты, работающие с выбранной видеокартой, и модули — компоненты, расширяющие функциональные возможности сервера (в конфигурационном файле XF86Config необходимые модули перечисляются в разделе Modules ). Есть весьма нужные расширения, вроде glx (высокоуровневые функции трёхмерной графики) или freetype (поддержка шрифтов TrueType), а есть экзотические, которые иногда могут понадобиться, напрмер, RECORD, позволяющее записывать, а после — «проигрывать» все происходящие с сервером события.

Расширения называются так ещё и потому, что их возможности расширяют сам протокол X11R6. Вместо того, чтобы изменять протокол всякий раз, когда в голову придёт очередная ещё не реализованая в нём возможность, создатели X11 предусмотрели стандартный способ дополнения этого протокола. При этом X- клиент, желающий воспользоваться определённым расширением, всегда может спросить у X-сервера, поддерживается ли оно, и действовать по обстановке.