X-Window-System - Definition und Bedeutung

Das X Window System (auch: X Version 11, X11, X) ist eine Sammlung von Protokollen und Computerprogrammen zur Ansteuerung graphischer Bildschirme im Allgemeinen und zur Anzeige einer grafischen Benutzungsoberfläche vor allem unter Unix-Systemen.

Es wurde 1984 am MIT entwickelt und ist heute unter Führung von X.Org weitestgehend standardisiert. Zu großer Verbreitung auf PCs brachte es die freie Software XFree86, die nun teilweise, aufgrund einer lizenzrechtlichen Inkompatibilität mit der GPL, durch eine Weiterentwicklung von X.Org abgelöst wird.

X ist netzwerktransparent und baut auf dem Client-Server-Modell auf. Zu beachten ist hierbei, dass der X-Server auf dem lokalen Arbeitsplatzrechner läuft, während der X-Client auf einem entfernten Rechner ausgeführt werden kann. Was zunächst seltsam klingt, stellt sich bei genauerer Betrachtung als logisch heraus:

Das in der Großrechner-Welt bekannte, textbasierte Terminal-System (unter Unix die bekannten seriellen Terminals wie z.B. VT100) erlebt seine grafische Weiterentwicklung zum X-Terminal; ein Rechner auf dem nichts anderes als ein X-Server läuft. X ist ein rastergrafikbasiertes Fenstersystem und stellt Funktionalität bereit zum Zeichnen und Bewegen der Fenster, zur ereignisorientierten Handhabung eines Zeigergeräts wie einer Maus, zur Interprozesskommunikation und teilweise Verwaltungsfunktionen für Druck und Sound. Es ist ein absolutes Low-Level System - zum Zeichnen werden ausschließlich Primitives wie Linien, Muster, etc. bereitgestellt. Das eigentliche Aussehen und Verhalten des Fenstersystems wird deshalb nicht von X bestimmt, sondern von dem Windowmanager, der wie eine normale Anwendung, einfach als Client des X Servers läuft. Für das Aussehen der Applikationen sind diese selbst verantwortlich. Dies bedeutet, dass außer den schon genannten Komponenten X-Server und Window Manager, meist ebenso obendrein mindestens eine Oberflächenbibliothek mit im Spiel ist, die das Zeichnen und Verwalten der typischen Elemente einer grafischen Oberfläche wie z. B. Menüs, Buttons übernimmt.

Das X-System wurde von Anfang an für den effizienten Netzwerkbetrieb konzipiert. Die Kommunikation unter Client und Server läuft über ein standardisiertes Protokoll ab, das nur relativ kleine Transferraten benötigt. Der Quellkode des X-Systems ist wohl objektorientiert, aber dennoch in C geschrieben, so dass eine Ãœbersetzung auf annähernd jedem Unix-Rechner möglich ist. Das X-System ist im Gegensatz zu MS-Windows kein Teil des Betriebssystems: Ein Absturz von X hat deshalb i. allg. keinen Einfluß auf die Integrität des Rechners. Weiterhin hat der Windowmanager (die "Bedienoberfläche") im Prinzip denselben Status wie ein X-Client: Man kann im laufenden Betrieb einen Windowmanager durch einen anderen ersetzen. Bereits mit sehr kleinen Windowmanagern (z. B. twm, ca. 140 kBytes) kann komfortabel gearbeitet werden.

Durch den durchdachten, hierarchischen Aufbau des Systems ist zum Beispiel möglich:

Die Weiterentwicklung von X läuft im Vergleich zur Hardware auf großen Zeitskalen, mit nur kleinen Veränderungen ab. Kompatibilitätsprobleme treten daher nicht auf, wenn nur Standardbibliotheken verwendet werden.

Das X-System braucht vergleichsweise wenig Ressourcen (RAM, CPU, Plattenspeicher), was vor allem in seiner Historie begründet ist (Entwicklung Anfang der 80er Jahre). Dieser Vorteil wird durch große und aufwendige Windowmanager teilweise nochmal zunichte gemacht.

Dies alles führt dazu, dass X ein sehr flexibles aber häufig ebenso sehr uneinheitliches System ist. Es kann durchaus vorkommen, dass jedes der Programme, die man selbst benutzt, unterschiedlich aussieht und sich kleinfügig unterschiedlich verhält. Dies ist ebenso ein häufiger Kritikpunkt an X. Ein möglicher Lösungsansatz ist die Erstellung einer Desktopoberfläche mit einheitlichen Oberflächenbibliotheken. Die heute bekanntesten Systeme dieser Art sind KDE und GNOME, historisch von Bedeutung ist ebenso CDE. Ein alternativer Lösungsansatz wäre es, auf X vollständig zu verzichten und es durch ein auf höherem Niveau angelegtes System zu ersetzen, das von Beginn an eine einheitliche Behandlung von Oberflächenelementen beinhaltet. Ein solcher Versuch ist das Fresco-Projekt aber ebenso das Y-Window-System.

Ein zusätzliches Problem beim Einsatz des X Window-Systems über Rechnergrenzen hinweg ist seine sehr oftmalslangsame und dem Anwender "zäh" vorkommende Performanz bei Verbindungen über schmale Bandbreiten mit hoher Latenzzeit (Modem, ISDN).

Mögliche Ansätze, diesen Problemen zu begegnen sind

Viele "roundtrips" sind unnötig und werden teilweise von ineffizienter Programmierung von X-Applikationsprogrammen verursacht. Ein effizienter Cache erspart die wiederholte Ãœbertragungen derselben Datenblöcke (z. B. Icons in Programm-Menüleisten). Die starke Kompression reduziert den Datenverkehr weiter.

Verschiedene Projekte versuchen, diese Ansätze zu implementieren. Neben dem LBX-Projekt hat vor allem das NX-Projekt der italienischen Firma NoMachine einen hohen Bekanntheitsgrad erreicht. Andere Projekte versuchen, die Schwächen von X11 durch ein komplettes Redesign zu umgehen, haben dabei aber mit Akzeptanzproblemen zu kämpfen.

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