以Funtoo为基础的Linux桌面系统(3)

「見上げた坂の上にたなびく一筋の雲を見て、手が届くと信じてひたすら登っていく」
                                 司馬遼太郎

我向一位朋友介绍了Funtoo Linux。但是当他开始尝试Funtoo的时候,回给我的消息却充满了受挫感。很多用户,会在X系统安装配置这个地方卡壳。一个黑乎乎的屏幕让跟随GUI的发展一起长大的用户有点束手无策。当你面临如此“窘境”的时候,你会提出一大堆问题。比如,究竟如何通过命令行访问互联网。毕竟有了互联网,你就会可以google一切了。答案就是,

USE='-X' emerge elinks

elinks是一款非常优秀的浏览器,使用它来访问文档类型的网站甚至比GUI基础的浏览器有更好的体验。当你的X还不能启动的时候,可使用它来帮助你配置图形系统。Linux启动之后会提供给用户7个tty终端,用户可以使用Ctrl + Alt + 数字1-7在它们之间切换。你可以在tty1打开elinks查找资料,而同时在tty2使用bash操作计算机。

是否能够成功的安装X系统这个命题几乎是考察Linux操作系统管理能力的一道很好的考题。首先,这个过程迫使你必须弄清楚从应该程序(窗口管理模拟终端)到中间服务(驱动程序和图形库)再到系统内核之间的交互到底是如何进行的。第二,在没有图形界面的情况下使用编辑器(nano或者vim)来编辑X系统配置文件也是一个考验。第三,如何检查安装的正确与否同样是一道关卡,而这一关会为用户打开另一扇门——就是得到一个难得机会来一窥桌面系统基础组件的构成。

Funtoo网站的Wiki中提到安装X系统的起点是编辑/etc/make.confVIDEO_CARDS变量。图形用户配置的复杂性正是由于同Windows一起制造封闭软件的那些硬件厂商和软件厂商送给Linux用户的“礼物”。Funtoo沿用了Gentoo的方法用VIDEO_CARDS变量来区别不同的显卡,收下这份大礼。这样,在编译与图形,视频还包括一些声音软件的时候emerge系统才能正确的配置或者优化编译结果。比如,在编译xorg-drivers这个软件包的时候,系统会提示它使用了哪个VIDEO_CARDS变量。同样,INPUT_DEVICES也是为了相似的目的,用以区分不同的输入设备。这是一个关于这两个变量的例子。

/* file: /etc/make.conf */
...
INPUT_DEVICES="evdev keyboard mouse"
VIDEO_CARDS="nvidia"
...

需要注意的是,在使用VMWare等虚拟机安装Funtoo的时候,VIDEO_CARDS变量不一定就是你的硬件上的显卡芯片品牌。如何确定你使用的究竟是哪一款VIDEO_CARDS

$ emerge sys-apps/pciutils
$ /usr/sbin/lspci | grep -i "vga"
01:00.0 VGA compatible controller: NVIDIA Corporation GF108 [Quadro 600] (rev a1)

特别要提出注意的是,Funtoo系统提供两个截然不同的驱动程序——一个是开源驱动,另一个是Nvidia官方驱动——给Nvidia显卡用户选择,所以在安装nvidia-drivers这个包的时候必须注意避开开源驱动和NVIDA官方驱动的冲突。如果你使用的是sys-kernel/sysrescue-std-sources,并且使用了USE="binary"来编译这份内核代码,那么你得到的内核模块中就已经包含开源驱动了。如果需要安装官方驱动,那么必须屏蔽掉开源驱动,以避免冲突。其方法就是在modprobe的配置程序中将nouveau模块加入黑名单。这样,系统在启动的时候就不会加载开源驱动了。

blacklist nouveau

NVIDIA为了保护自己的知识产权,它们采用了一种相当特别的驱动程序结构来避开GPL协议的限制。NVIDA官方驱动实际上有两大部分组成,一部分在内核之中以内核模块的形式存在(nvidia)提供操作显卡的接口,而另一部分在用户空间提供了怎样操作显卡的策略。驱动程序包nvidia-drivers包含了这两个部分。

emerge nvidia-drivers

这份驱动提供安装结束后,你会得到信的openGL和openCL接口。虽然安装程序会自动帮你切换到使用这些新的接口,但是确认一下这两个接口也是很有趣的。

$ eselect opengl list
Available OpenGL implementations:
  [1]   nvidia *
  [2]   xorg-x11
$ eselect opencl list
Available OpenCL implementations:
  [1]   nvidia *

虽然,利用emerge可以得到版本非常新的nvidia驱动。但是官方建议目前最新版本是295.20。所以,你可以在/etc/portage/package.mask之中加入mask来限制更快更新的升级以保持系统的稳定性。

$ su -c 'echo ">media-video/nvidia-settings-295.20" >> /etc/portage/package.mask'

因为显卡又是系统图形和视频处理的关键部件,为了然其他软件更好得通过应用程序于显卡打交道,你还需要在/etc/make.conf文件中把其他一些编译选项设置成有效。比如,对于nvidia显卡,在/etc/make.conf之中加入vdpau选项可以将视频解码时的CPU workload降低40%左右(依据编码的情况有变化)。可以通过这个命令查找到每个USE变量的具体内容。

grep -R vdpau /usr/portage/profiles/use.*

参考文档:

以Funtoo为基础的Linux桌面系统(2)

构建自己的Linux桌面系统的第一步,就是根据Funtoo网站上提供的wiki页面,编译,安装和配置基础系统(base system)。这包括

如果你对类Unix系统的基本概念非常了解,这个过程看上去应该是水到渠成的。安装的细节虽然无需多言,Funtoo提供的指南已经十分详尽,但这里却有一些非常有趣的概念值得讨论。

第一,这个安装过程的全部魔法都在chroot命令上。我一直以为这个命令是类Unix操作系统设计的精华之一。为什么这么说呢?众所周知,Linux操作系统对它的跟文件系统有一个必要的假设。即,根文件系统是一棵树。而这个树的根就是“/”。像硬盘,SSD之类的块设备可以通过“挂载”(mount)的方式,将实体的存储设备挂载到这棵逻辑中存在的树的任意节点上。当系统在这棵树上创建新文件或者修改任何既有内容时,这种变更就会被反映到实际的存储设备上。树结构的妙处在于,任意一棵子树和拥有该子树的“大树”总是相似的。当你将准备好的硬盘分区挂载到这棵树上,并且chroot进入这个树的子树,你就的到了一个全新的“根文件系统”。但于此同时,系统运行的却是原来大树中预装的Linux内核,由此来帮助新文件系统的生成。这种方法在Windows系统中听起来有点像天方夜谭但是在Linux系统中,却是司空见惯。采用这种方法可也在多个不同的根文件系统之间无缝的切换,比如,你可以在一个64位系统的根文件系统的某一棵子树上创建一个32位系统子树。这对于很多系统测试和环境搭建都不无裨益。一个典型的例子就是debian系统采用chroot的方式帮助开发者创建一个便于创建软件包的标准环境,由此,.deb包才可以避免现有系统不同配置的影响而适用与各种不同配置的系统。

第二,这个安装过程实际上那个暗示了如何从无到有得建造一个操作系统。Linux操作系统的发端就是1990年Linux写给邮件列表的那封信。在已有系统软件——包括编译器,链接器的帮助下,生产内核代码才是可能的。用软件来制造软件。这是一个非常自然的过程。我记得有一句话叫“以机器制造机器标志这第二次工业革命的开始”。而以软件制造软件也是现在软件行业的一个重要标志。也只有当这种衍生和扩展的能力和半导体的几何级数式的蓬勃发展结合起来的时候,这种能力才创造了极大的社会财富。

第三,一些配置和编译的选择也值得讨论一下。

首当其冲的就是UEFI和GPT分区。区别与传统的BIOS和MBR分区,这两个技术都有一些进步。GPT几乎是必要的(desirable)。但是,如果你的系统主板是建立在UEFI之上的话,Linux系统可能会遇到一些问题。这并不是Linux的错,而是因为大多说UEFI固件都缺乏必要的测试问题百出,以至于根本无法保证系统兼容性。对于后面这一点我实在没有什么好的建议,大概能说的只有一条,选择UEFI主板的时候一定要先调查一下再做决定。

创建分区和创建文件系统的分离是让那些在Windows中模糊成一团的操作系统概念变得更加清晰了。对文件系统的选择又是另一个问题。一般来说根据用户的实际应用应该选择不同的文件系统,比如,一些文件在处理“小文件”的时候有明显优势,一些文件系统有灵活配置的特性等等。当然,ext4文件系统适用于大多数桌面应用。虽然这个指南中仅仅提供了传统的采用/dev/sd*方式记述的/etc/fstab,但实际上Funtoo也支持UUID作为标记/etc/fstab中使用。

对很多中文用户来说,键盘布局不是问题。因为,大多数在中国销售的计算机实际上是直接使用英语键盘布局的,所以/etc/conf.d/keymaps中采用默认值没有什么问题。我的情况比较特殊,因为日语键盘布局与英文键盘布局存在相当大的差异。我必须在上面提到的文件中制定键盘布局为jp106。如果你想在运行时改变系统的键盘布局,可以使用下面的命令。

setxkbmap xx   ## xx 是两个字母的国家代码,比如us

当编译安装好的内核和基础系统可以启动以后,我尝试继续跟随Funtoo的指南对基础系统升级并且安装了X Server和必要的系统软件。这样,一个极简洁的Linux操作系统诞生了。

以Funtoo为基础的Linux桌面系统(1)

这个系列的最初起源是一大堆牢骚。当我觉得自己拯救自己的时候,我问了自己这样的问题——如果Ubuntu是错的,那么什么样的桌面系统是对的?也许我尚未找到答案,但至少我觉得以下几点是一个优秀的Linux桌面系统必须具备的特性

  • 源代码是开源软件的灵魂,优秀的包管理系统是强健的骨骼;这个系统必须无缝的升级并且尽可能的贴近源码。
  • 桌面系统必须是轻量级的;它可以快速的启动和关闭。
  • 使用什么样的应用程序应该由用户选择,而这些应用程序之间可以通过统一接口调用。

第一个要求将我引向了Gentoo。Gentoo Linux是以源代码为基础的发行版。它最重要的特色就是portage/emerge包管理系统。每一个Gentoo软件包全部都会在初次安装时从软件的源代码编译生成。每当软件推出新版本的时候,portage/emerge可以帮助用户重新编译并且安装新版本。同时,portage/emerge还可以根据用户的需要,安装同一个软件的多个不同版本。因为不需要二进制和打包的中间过程,这种升级就真正做到了“无缝”。因为系统组建之间之间无非就是动态链接和静态链接创建的简单耦合。所以,它也消除了以二进制文件为基础的包管理系统所创建的不必要的强耦合关系。这使得用户升级和调试单独软件包是获得了充分的自由。这种自由还体现在一种叫做Overlay的机制上。Overlay就是“覆盖”的意思。Gentoo通过这种机制让用户可以创建自己的软件包,并且将这些软件包按照一定的规则排列成树状结构来覆盖/定制官方默认的编译选项和软件特性。当然,用户也可以给自己的Overlay中添加新软件。很多用户在使用Gentoo的同时会创建自己的Overlay。我也将自己的对软件包的选择固化成了一个Overlay,你可以在这里找到它。Funtoo Linux是在Gentoo项目的基础上发展起来的新项目,它区别于Gentoo的最大特色在于以git为核心的软件包更新机制(虽然现在Gentoo也支持以git为基础的同步和升级)。除此以外,Funtoo还提供了比Gentoo更优秀的用户辅助工具——比如boot-update,所以我选择了Funtoo作为基础来建造自己的桌面系统。

对于第二个问题,我的答案是Openbox。为什么不是Gnome或者KDE这样的Desktop environment?因为Gnome项目已经“误入歧途”,至少这是我通过观察得到的结论。而KDE却也不能称作“轻量级”。那么只有在众多的Window Manager(窗口管理器)中选择一款了。我最初尝试了Fluxbox,它非常优秀,可是对于cjk用户并不友好,因为我的Firefox的窗口标题连不能显示中文或者日语这些双字节文字。于是理所当然的,我选择了Openbox。Openbox的开发相对活跃,并且拥有广泛的用户基础。很多发行版都提供了Openbox软件,更有一款非常引人注目的Crunchbang发行版将Openbox作为桌面系统解决方案的基础。这也正是我学习的对象。

最后一点是最贴近用户的问题。每个人对软件的偏好不一样,所以,桌面系统中使用什么样的软件应该由用户自己来决定。一个Web开发者的桌面系统和一个Android开发者的桌面系统应当有很大的区别。比如,前者可能需要curl,bluefish,python/PHP编辑器和多个不同的浏览器——采用wine或者虚拟机安装的IE,不同版本的Firefox和Chrome——等等;而后者,则需要编译Android软件的必要的库和工具,可以运行虚拟机的Java环境,eclipse集成开发环境等等。核心工具集以外的软件,在大多数情况下只能被称作“冗余”而别无他用。当Ubuntu一股脑塞给我OpenOffice套件和Evolution的时候,往往我在安装结束后做的第一件事情就是卸载掉这些冗余。另一个问题是应用程序之间的接口。比如,Windows的COM组件,还有Mac OS的Apple Script,它们都提供了一个完全或者不完全的统一接口来解决应用程序之间通信和“宏操作”的问题。Linux桌面也同样必须拥有这样的机制,否则可能连copy/paste操作也是问题。DBus就是解决这个问题的不二之选。