深度桌面操作系统架构设计

今天就结合深度桌面操作系统给大家讲讲桌面操作系统的架构设计和原理细节，一来向外界讲讲深度这么多年都做了哪些工作，二来希望通过客观公正的事实向中国新一代的开源爱好者讲述怎么用正确的三观去贡献自己的力量。

简而言之，桌面操作系统就是大家平常个人电脑里面用的操作系统。桌面操作系统应该是所有操作系统类型中最为复杂、研发技术难度最高的一种操作系统了。世界上非常优秀的桌面操作系统有微软的Windows和苹果的Mac OS，其他的Linux桌面操作系统，比如Fedora、Suse、Ubuntu包括我们自己的Deepin，虽然这十几年取得了长足的进步，但是相对于Windows和Mac OS，不论技术先进性、交互设计还是产品质量方面都还有非常大的差距。

一个普通用户使用的桌面操作系统的组成部分主要包括：

桌面操作系统都需要那些编程语言呢？就以深度桌面操作系统为例：

深度在2014年之前，自己做了一个WebKit/Html5的本地渲染引擎，可以直接用CoffeeScript像网页开发一样来编写桌面环境的界面，但是最后因为WebKit对于常驻性的桌面环境进程来并不适合，长时间不关机非常容易引起内存泄露和性能问题。包括2014年之前，采用的Python/QML来开发的应用都全部由 QtWidget/C++ 替换掉，主要是因为Python在国产CPU平台（龙芯、申威）上运行很慢，QML的解释特性和默认OpenGL渲染的机制都导致软件实际运行的性能不好。

深度这么多年几乎把所有的界面编程语言（Python、C、C++、CoffeeScript/JS、Golang）和几乎所有的图形界面库（wx、GTK+、Qt、WebKit、QML）都折腾过了。最后停留在 Golang、C++、QtWidget 的技术选型上，因为这些技术不论从稳定性、兼容性还是性能都非常好的。

桌面环境简单来说，就是在内核和X Server之上，写一批程序让用户可以登陆就可以直觉性的流畅使用桌面、任务栏、开始菜单、文件操作和系统设置。

这个世界上从功能完整性和产品质量来看主要有四个桌面环境：

其他轻量型的桌面环境，比如LXDE、XFCE、Enlightenment虽然性能极佳，但是从桌面环境的功能完整性和交互设计的精致性上都不够，比较适合有一定技术深度，追求性能和自己配置多于开箱即用的技术型用户。

剩下的就是一堆平铺类窗口管理器，比如大家熟知的：awesome, i3, xmonad, dwm, stumpwm等等，这些窗口管理器型的桌面环境有300多个，我曾经为了研究所有桌面环境的特性，把这些窗口管理器都用过，最喜欢的是xmonad。这类窗口管理器的可以把个人的工作环境内存和性能消耗做到极低，而且可定制性极强，甚至可以通过编程来打造自己独一无二的工作环境。这类窗口管理器型的桌面环境比较适合有开发人员和黑客，当然也不乏国内一大批装X用户。;)

可以说，桌面操作系统的核心技术和产品功力都聚焦在桌面环境上。只有掌握了桌面环境这个古老而又深奥的核心技术，才能说在桌面操作系统上可以任意修改和改进，才能给用户带来更好的用户体验。

因为桌面环境强调的是从上至下全栈技术攻克，不论技术深度、技术全面性和代码工程量来说都是巨大的，开发一个功能完备的桌面环境需要20+人以上的团队工作最少2年以上才能打造出来，而且桌面环境的技术核心全部都依赖一批古老的协议，比如:x11、xcb、composite等基础技术，互联网上几乎没有文档教你怎么一步一步的构建桌面环境，现成的桌面环境因为发展多年，代码已经非常复杂，最多只能从核心代码片段有所学习。一个人要至上而下框架式的学习桌面环境核心技术并实现一套功能完备的桌面环境几乎不可能。

所以，大部分的Linux发行版都是基于Gnome、KDE改的，大多数都是在网上找一批主题（Gtk+主题、图标主题、光标主题、窗口边框主题、DM主题、锁屏主题）再配上一张好看的壁纸就可以做一套自己DIY的桌面环境。很多Linux社区的用户说，你看我自己都可以做桌面环境，甚至很多国内的Linux发行版厂商也是拿着社区的桌面环境然后换一套皮肤就去骗政府的钱，说自己是自主研发的操作系统（很可悲，这个世界上骗子永远比正直的人多）。

既然换套主题也可以很好，那么桌面环境和那些换主题的工作差别在哪里？在我看来，主要在几个方面：

在说怎么构建桌面环境之前，先放三张深度桌面环境的图：

是不是美哭了？这就是自己从头构建桌面环境和只换皮肤主题的差别。

好了，前方专业技术高能， 请各位抓紧扶好，我要开始讲桌面环境架构了。讲之前先放一张架构图：

一个完整的桌面系统从技术剖面看，从下到上主要分这几层：

简单来说，桌面环境的设计和实现就是把所有底层抽象的硬件、库和各种各样的状态进行管理，最后通过界面的方式和合理的交互设计与用户进行交互，让用户可以自然、流畅的使用各种应用完成自己的工作。

这一章我只讲桌面环境的细节，像内核以及X Server的技术又是一个非常长的历史和篇幅， 请看官们自行Google内核以及X Server (X11、XCB)相关的文章来看，我就不展开叙述了。

关于应用商店和应用后面会详细讲， 所以这里我们就向大家详细描述一下从显示管理器到桌面环境都做了哪些事情？为了方便大家理解，全程不讲源代码，有开发经验的朋友可以直接去 github 上面查看我们的代码： https://github.com/linuxdeepin/ ， 深度所有项目的源代码都是按照 GPL3 许可证实时开源的（只要内部代码审查机器人通过代码质量审查以后就会由机器人自动推送到 github )

首先看一下显示管理器，当X Server启动以后，根据系统启动服务的顺序，显示管理器就在 X Server 之后启动，深度系统使用的是由Ubuntu开发的LightDM, 其他主流的显示管理器还有 Gnome 的 GDM 和 KDE 的 KDM, 使用LightDM的原因主要是 LightDM 非常的轻量，不绑定任何桌面环境，而且提供Gtk+、Qt、Html5等各种前端界面的定制接口，非常方便。显示管理器主要是根据系统中安装的用户的权限对正在登录的用户提供权限认证和多用户切换功能，一旦认证通过后就从 greeter (LightDM 定制的配置接口）中执行下一步启动程序（通常是桌面环境的初始化程序），以显示桌面环境。Deepin 开发了一个基于Qt5的前端界面程序， deepin-greeter 主要长这样：

除了基本的用户认证、多用户切换、日期和关机功能以外，还会提供：

当显示管理器认证成功以后，就会调用 greeter 的 exec 参数，深度桌面环境就是 startdde, startdde 从名字看很容易理解，就是启动深度桌面环境的引导程序，为了让深度桌面环境可以正常启动和显示，startdde调用时会执行以下操作：

startdde 启动以后，首先会启动 dde-session-initializer 这个进程，这个进程的主要目的是提供给任务栏和启动器后台服务，主要包括：

dde-session-initializer 就相当于任务栏和启动器的后台守护进程，提供了任务栏和启动器的核心功能，如果没有这个程序，我们日常的应用图标点击、开机启动包括程序窗口的切换都无法进行。dde-session-initializer 本来是 dde-session-daemon 的一部分，为了加快用户的登录到桌面的速度，从 dde-session-daemon 中分离出来，用以加速任务栏和启动器的显示。

dde-session-daemon 和 dde-system-daemon 就是整个桌面操作系统的后台守护程序，这两个进程维护了所有硬件的状态，包括前面说的网络、电源、磁盘、蓝牙、声音、打印、授权、共享文件、键盘鼠标等，相当于对资源管理器的各种守护进程进行了更高层次的代码封装，把面向底层硬件的状态的接口转换成面向用户设计导向的接口。根据Linux的最小权限划分，又把所有的后台服务分成 dde-session-daemon 和 dde-system-daemon 两个进程，dde-session-daemon 只掌握那些不需要超级权限的功能模块，比如声音、键盘鼠标、日期时区等。dde-system-daemon 掌握那些需要超级权限的功能模块，比如电源、账户、文件操作、亮度等。通过超级权限的不同进程沙箱的划分，保证执行超级权限的进程被限制在最小化的范围，避免因系统权限传导而导致的很多安全事件。

dde-session-daemon 和 dde-system-daemon 做的事情我简单列举一下吧：

dde-sessin-initalizer、dde-session-daemon以及dde-system-daemon从功能上，相当于Gnome的 gnome-session-daemon 所做的事情，只不过深度团队根据用户的需要以及很多优化加速设计，用 golang 重写了整个后台守护进程的代码。可以说 DDE 和 Gnome以及KDE一样，都是调用底层的库(network-manager、upower、udisk、bluez、pluseaudio、cups、polkitd、gvfsd) 对桌面环境和应用提供更为抽象和高级的服务。

备注：很多社区的开发者经常质疑DDE就是基于Gnome的UI壳，没有自己的核心技术，希望懂编程的朋友查看深度的源代码 https://github.com/linuxdeepin/dde-daemon ， 看看是否只是一个 Gnome 的壳。我非常尊重每一位技术开发者，但是真的对于那些完全不基于调查，只是简简单单基于对国内开发团队鄙视而轻言下结论的人感到痛心，这也是我今天写这篇文章的原因之一，希望国人基于事实支持好的产品和团队，停止一切不实的攻击和乱喷。

在深度桌面环境的后台服务基础之上，会提供一个API层，供桌面环境和应用程序直接调用，而不用自己重头开发，所有这些API都通过DBus接口来被动唤醒（默认不常驻内存），任何语言编写的应用都可以轻松调用，简单来说分为以下服务：

说到用户体验的一致性，包括右键菜单、对话框、认证密码框这些看是小的地方（也是90% linux开发者不屑的地方），给用户带来的体验是最深刻的，一个产品的质量不光是你大老远一看很美或者主题很美，很多小细节的地方做好，才能得到用户的尊重。用户用到这些小细节的时候，会知道后面是一群用心的人在做事情，而不仅仅只是写个功能丢在那里就完事。

深度桌面环境的最后一部分就是深度桌面环境的UI展示层，主要有：

● dde-wm: 窗口管理器，我们写了两个窗口窗口管理器，根据用户的硬件性能和显卡驱动情况自动使用2D窗口管理器还是3D窗口管理器，像Gnome的话，你还要手动注销（关闭所有窗口）才能在3D和classic模式中切换，而深度桌面环境完全是自动的。每个工作区可以单独设置不同壁纸：

● dde-desktop: 桌面模块，基本的文件网格对齐功能，拖动文件会自动进行网格对齐，很多桌面就是简单的一个壁纸然后还要费劲的人工对齐，还有下面这种换壁纸的方式，轻轻一点就行了， linux最简单的换壁纸操作：

● dde-dock: 不论你喜欢Mac还是Windows风格，都可以随时切换

● dde-launcher: 不论你喜欢Mac还是Windows风格，都可以随时切换

● dde-control-center: 深度控制中心，到底有多方便， 我一会在下面说 ;)

● dde-osd: 当按下音量、亮度等多媒体按键时在屏幕中间显示快速提示

● dde-lock: 提供系统的锁屏服务

● deepin-menu: 统一所有软件右键菜单的UI细节

● deepin-notificaiton: 通过右上角提供系统的通知服务，根据不用应用显示不同的快速跳转按钮

● deepin-icon-theme: 世界上风格最统一，数量最多的图标，我们把应用商店上千款应用的图标全部画了一遍，不要拼装图标，不要拼装图标，不要拼装图标，欢迎围观： 

https://github.com/linuxdeepin/deepin-icon-theme/tree/master/deepin

很多人都在问我， 为什么深度要自己写桌面环境，其实回答很简单：

如果不自己写桌面环境，就达不到这些严苛的要求：

当很多社区开发者数以十年的只赞扬开源文化和协作的时候，我真想说，世界要让更多普通用户接触和认可Linux的情况下，开源文化才能更快更广泛的推广， 而不是偏执的自虐以后，自欺欺人拿着质量参差不齐的应用去洗脑那些不认同的普通用户，洗脑不行就开始鄙视和嘲讽。

其实做一个简单的类比，如果有人让你买一部丑到爆，那用到要死的手机，但是告诉你这手机里的每行代码都开源的，有多少人会真正买？我想大多数开源爱好者都自己都不会买

很多时候，往往简单的换位思考就会认清开源社区的种种问题...

下面我只简单的举一些深度桌面的小细节来说明为什么做桌面环境的必要性，以下这些特性不是什么黑科技，也不是深度才独有的，但都是研发团队通过用心思考，研究用户的痛点，通过简单的设计就能解决用户的问题，而不是浪费用户几小时甚至几天的时间去“忍受”系统。

● 默认折腾好QQ、字体设置、解码器：不用装好系统满世界折腾Wine、粘贴xorg配置和下载不知道包名叫啥的解码器

● 屏幕旋转不用歪着头逆天的移动鼠标：注意看下图，系统进行屏幕方向设置的时候，会弹出一个全屏界面，向左旋转就点一下鼠标左键，继续选装的话就继续点鼠标左键，什么时候旋转好了，点击鼠标右键确认，旋转屏幕的时候，全程不需要歪着头，也不用拿着鼠标晕头转向的找“确定”按钮，这个问题，即使Windows和Mac都做的非常不好， 其他linux系统也一样，有人仔细研究了这个二十多年的非人类痛点了吗？我始终认为，这才是一个桌面研发团队应该关注的，通过小小的创新就可以解决用户的大痛苦

● 边界值的时候要有吸附功能：注意看下图，当选择声音左右平衡时，不论左、右还是中间平衡那点，只要在周围 -5px ~ 5px 的范围都会自动吸附到左、右、中间的那个点，用户即使触摸板或鼠标不好用，都不会发生在平衡点左右差一点的位置来回晃（同时拖住不放就可以精确调整），这也不是什么大功能， 但是每个用户都会遇到这种不爽的操作

● 设置时区的时候显示白天黑夜：当你添加其他时区时，除了提示比当前快还是慢，一眼就可以通过表盘判断当地时间是黑夜还是晚上

● 不要在世界地图上费劲的找一个点：注意看哈，当你在欧洲那一块选择城市时，因为欧洲的城市在地图太密了（比如梵蒂冈），根本就无法快速选择，这时候你随便一点，当发现鼠标周围太多城市时，就会弹出一个菜单列表，把鼠标范围的城市都弹出来让你选择，你只需要轻轻松松两下鼠标就可以选择时区城市，再也不用辛苦的去找蚂蚁那么大点的城市, 这种事情我好像没有发现别的系统在关心用户

● 打字时禁用触摸板：国内好多性价比高的笔记本触摸板很容易误碰，手掌一不小心就碰到触摸板导致光标乱飞，你只要开了这个开关，打字的时候触摸板就不响应，你打字一停马上就可以响应，这样就可以解决硬件的问题，当然你也可以写一段脚本然后添加到开机服务中折腾半天，而在深度桌面环境，只需要一个开关的事情

● 开机画面轻轻一拖就更换了：在深度控制中心中，看到你喜欢的壁纸自动拖拽一下就可以自动设置，想象一下你打开 grub-customizer, 首先要求壁纸的分辨率是对的，然后宽高比也要对，否则设置出来就是各种黑边。为啥深度里面一拖就可以？控制中心发现你的图片和屏幕宽高比不一样的时候会自动裁剪上下或者左右的部分，然后设置一张分辨率和宽高比和屏幕一模一样的壁纸，一个要折腾10分钟，一个只需要5秒钟

像这种贴心的设置，在深度桌面环境中随处可见，而这些交互细节的背后需要的是对用户场景的思考、换位思考理解用户痛苦以及完全掌控所有代码才能做到。我一直都相信：好的系统是让用户觉得不多不少，刚刚好，而且很贴心。而不是堆砌满屏的开关选项，让用户看着就头疼，再天书文案纠结半天都不知道怎么做。

深度商店是Linux下第一款有产品质量和交互体验优秀的应用商店，以前的社区的都只能叫软件管理工具。这里你可以看到的所有高质量的软件都可以搜索，一键安装使用，再也不用自己折腾 myeclipse、sublime、 shadowsocks-qt5、迅雷、RTX等各种应用，所有软件都默认打包好放到软件仓库，也不用担心添加了哪个质量不佳的ppa把系统搞死了，所有的依赖默认就调好了，装完就用。

除了支持深度系列应用， 还通过 deepin-wine 支持50+多款Windows应用，通过内置 Android runtime支持200+多款Android应用（比如愤怒小鸟，各种视频客户端），通过和Intel合作开发 deepin-xwalk 直接支持html5应用（比如Gliffy等）还可以自己记住窗口大小（而不是打开一个贼大的浏览器）

所有deepin对Wine上游的代码级贡献大家都可以在 https://www.google.com.hk/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#newwindow=1&safe=strict&q=deepin.com+site:winehq.org 和　http://source.winehq.org/git/wine.git/?a=search&h=HEAD&st=commit&s=deepin　公开查询到 很多社区开发者说，我们用社区的Wine也能跑QQ, 为啥要用Deepin? 我只能说的是，社区版的Wine如果没有deepin这几年的贡献，你啥都跑不了，不管你换什么linux发行版。

这么多年deepin自己开发了几百万行GPL3的源代码，向上游贡献了无数的 commit, 我们更在意用户体验和功能更新，不想去比什么commit刷屏，但是一次又一次的被喷子们用各种逻辑瞎喷，希望这些喷子看看我们的代码再来喷我们。

DTK 是基于Qt5开发的一整套UI图形库，方便统一的编写深度桌面和深度系列应用，主要的功能有：

感兴趣的开发者自己看源代码吧： https://github.com/linuxdeepin/deepin-tool-kit

除了深度桌面环境和应用商店，我们自己截止到2017年1月，深度自己还造了15个精品应用和3款厂商联合开发应用，下面我只说每个应用的关键亮点，更多的细节只能感兴趣的用户自己体会了 https://www.deepin.org/original/ ：

深度安装器：

深度启动盘制作工具

深度文件管理器

深度截图工具

深度影院

深度音乐

深度看图

深度终端

深度远程协助

深度手册

深度云打印/深度云扫描

深度开源字体

deepin-emacs

推动国内开源社区的发展，光靠自己开发系统和应用远远不够，还要联合国内顶尖的软件厂商开发Linux版应用才是未来，下面举一下deepin在应用生态的贡献：

开发这些应用，深度投入了巨大的财力人力不求回报，只求国内的linux用户能够更加幸福一点，我们未来会联合国内的厂商开发更多的Linux应用，我们坚信Linux生态普及的那一天。

深度造了那么多轮子，为什么不用社区的？

十几年开源社区为什么做不好桌面？

开源社区擅长什么？

我在开源社区十几年看到国内技术圈很多偏见，最主要的有几个：

深度从2004年到现在已经努力了13年了，未来还有很长路要走，希望最终的努力可以达到两个目标：

希望大家看了我的文章，好好努力，多多为开源社区做力所能及的贡献！