Die Ablösung des X11-Windowing-Systems durch Wayland steht für die absehbare Zukunft bevor. Anhand des auf Debian basierenden RebeccaBlackOS lässt sich bestens nachverfolgen, wie weit die Entwicklung mittlerweile fortgeschritten ist.

Bereits seit einigen Jahren befindet sich das Netzwerk-Protokoll Wayland in Entwicklung, das den mittlerweile gut 30 Jahre alten X11-Display-Server ablösen will. Dabei soll Wayland aufgrund eines vereinfachten Aufbaus nicht nur effizienter zu warten und zu pflegen sein als das alte X-Window-System, sondern auch überholte Technologien rigoros über Bord werfen und damit den Fähigkeiten eines modernen Grafikstacks Rechnung tragen.

Für den Anwender soll Wayland nach dem Willen seines Hauptentwicklers Kristian Høgsberg eine im Vergleich zum X11-System deutlich verbesserte Bildqualität liefern: Innovative Rendering-Mechanismen und eine veränderte Zuteilung des Grafikspeichers sollen etwa Bildflackern oder das sogenannte Screen-Tearing bei verschobenen Bildinhalten vermeiden.

Wayland befindet sich derzeit in reger Entwicklung und eignet sich für den produktiven Einsatz noch nicht wirklich. Immerhin gibt es inzwischen verschiedene Anpassungen, die Wayland mit unterschiedlichen Desktop-Umgebungen kooperieren lassen. Mit dem aus den USA stammenden RebeccaBlackOS [1], einem auf dem Testing-Zweig von Debian basierenden Linux-Derivat, verschaffen Sie sich dennoch einen ausführlichen Einblick in die Entwicklung von Wayland.

Auch für Entwickler dürfte diese Distribution interessant sein, da sie mehrere Desktop-Umgebungen mithilfe eines Auswahldialogs startet und so einen Vergleich zwischen den Entwicklungsstadien der verschiedenen Desktop-Projekte ermöglicht.

Einstieg

Sie erhalten das rund 1,4 GByte große ISO-Image für 32- und 64-Bit-Rechner auf der Projektseite [2]. Um das Live-System nach dem Herunterladen auf einem USB-Speicherstick zu installieren, wechseln Sie in ein Terminal und geben dort am Prompt den Befehl dd if=/Pfad/zum/ISO of=/dev/sdx bs=4M ein, wobei Sie hinter den Parametern if und of jeweils den korrekten Quell- und Zielpfad angeben müssen. Analog dazu lässt sich das ISO-Image selbstverständlich auf einen optischen Datenträger brennen. Alternativ finden Sie das OS bootfähig auf der Heft-DVD dieser Ausgabe (Seite A: 32 Bit, Seite B: 64 Bit).

Das Debian-Derivat begrüßt Sie nach dem ersten Start mit einem aufgrund der vielen aufgelisteten Optionen zunächst etwas unübersichtlichen Startbildschirm (Abbildung 1). Die Vielzahl der Bootoptionen ist der bislang noch unvollständigen Hardware-Unterstützung von Wayland geschuldet: So bietet das System für den Fall, dass Wayland mit den Standardeinstellungen nicht hochfährt, unterschiedliche Optionen zum Software-Rendering und zu fest definierten Framebuffer-Einstellungen an. Aufgrund fehlender Treiberunterstützung lässt sich RebeccaBlackOS bislang auch noch nicht in einer virtuellen Maschine der VirtualBox nutzen.

Abbildung 1: Der Bootmanager von RebeccaBlackOS listet zahlreiche Optionen für unterschiedliche Hardware auf.

Vielseitig

Sobald das Betriebssystem hochgefahren und Wayland gestartet ist, bietet die Routine eine Auswahlliste mit verschiedenen Desktop-Umgebungen an, die bereits mit dem Wayland-Protokoll funktionieren. Dabei mussten die Entwickler im Vergleich zum X11-System verschiedene Modifikationen an den Window-Managern wie Kwin, Mutter oder Enlightenment implementieren, da bei Wayland der Display-Server gleichzeitig als Compositor fungiert.

Neben den seit langer Zeit unter Linux üblichen Desktops KDE, Gnome und Enlightenment E20 listet das Auswahlfenster auch exotische Umgebungen auf, wie Hawaii oder Weston. Der Hawaii-Desktop fungiert bei Maui Linux [3] als Standard-Arbeitsoberfläche und nutzt als Protokoll Wayland. Beim zweiten neuen Kandidaten namens Weston handelt es sich um einen ein explizit für Wayland geschriebenem Compositor, der unter anderen Display-Servern nicht läuft.

Je nach Startoption im Bootmanager ändert sich die Auswahlliste für die Desktop-Umgebungen: So stehen bei fest definierten Framebuffer-Modi aufgrund einer reduzierten Hardware-Unterstützung meist deutlich weniger Arbeitsumgebungen zur Wahl als in den Standardeinstellungen. Da sich das Betriebssystem noch im experimentellen Stadium befindet, empfiehlt es sich, eine der großen Desktop-Umgebungen oder Weston als Arbeitsumgebung zu wählen, da bei Auswahl der Exoten teilweise kein Bild mehr auf dem Display erscheint.

So starteten unter RebeccaBlackOS auf unseren Testsystemen mit Intel-Grafik weder der Hawaii-Desktop noch die Umgebungen Orbment und Sway. Auch die Papyros-Oberfläche zeigte sich störrisch. Diese Umgebungen befinden sich noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium und sind daher auf vielen Hardware-Komponenten noch gar nicht einsatzfähig.

Weston

Einen sehr guten Einblick in den bisherigen Entwicklungsstand von Wayland liefert dessen Standard-Compositor Weston. Diese Oberfläche gibt sich optimal auf Wayland abgestimmt und besitzt bereits einige Features, die zum Standard-Repertoire der “großen” Oberflächen gehören: So gelingt bei Weston bereits die Darstellung sich überlappender Fenster, das Programm bringt ein einfaches Anwendungsmenü mit, und Fenster lassen sich frei auf dem Desktop verschieben. Durch die Integration vieler kleiner Applikationen, vor allem aus dem KDE- und Enlightenment-Fundus, stehen unter Weston bereits einige Programme bereit, mit denen es sich durchaus produktiv arbeiten lässt (Abbildung 2).

Abbildung 2: Der Standard-Compositor Weston von Wayland beherbergt aktuell nur ein einfaches Hauptmenü.

Das Hauptmenü von Weston erreichen Sie im Startbildschirm durch einen Mausklick auf den Start-Button oben links in der Panelleiste. Im Gegensatz zu den etablierten Desktops lässt sich die Panelleiste unter Weston jedoch noch nicht flexibel anpassen: Zwar befinden sich dort mehrere Programmstarter und auch eine kleine Datums- und Uhrzeitanzeige – diese sind jedoch fixiert und lassen sich nicht bearbeiten. Auch ein entsprechendes Kontextmenü, wie Sie es bei anderen Desktops durch einen Rechtsklick auf das entsprechende Symbol erreichen, fehlt. Die Panelleiste zeigt zudem keine geöffneten Anwendungen an. Es lassen sich jedoch mehrere Instanzen des gleichen Programms auf der Arbeitsoberfläche öffnen.

Dabei unterstützt Weston noch keine Drag-&-Drop-Aktionen: Möchten Sie beispielsweise eine Datei zwischen zwei Instanzen von Dolphin verschieben, so müssen Sie das mithilfe des Kontextmenüs zum Kopieren und Einfügen erledigen. Andere nützliche Funktionen wie virtuelle Arbeitsoberflächen fehlen Weston ebenfalls noch.

Der Compositor lässt sich jedoch in vielen Fällen über Tastaturbefehle steuern, wobei die sogenannte Super-Taste dabei eine zentrale Rolle einnimmt. Über das Hilfemenü, das Sie durch einen Klick auf den Info-Button in der Panelleiste erreichen, sehen Sie detaillierte Informationen zur Steuerung des Compositors ein (Abbildung 3).

Abbildung 3: Unter Weston sind viele Tastaturbefehle wie zum Verschieben von Fenstern fest vorgegeben.

Negativ stach im Test unter Weston ins Auge, dass vordefinierte Befehle keinerlei Wirkung entfalteten: So ließ sich trotz verschiedener Einstellungen in keinem Fall die Bildschirmhelligkeit der Testsysteme dimmen, was laut Weston-Hilfe mit den Tastenkombinationen [Super]+[F9] oder [Super]+[F10] funktionieren sollte. Auch andere rein per Tastatur zu steuernde Optionen funktionierten auf unterschiedlichen Testgeräten noch nicht, wie etwa das Öffnen einer neuen virtuellen Arbeitsoberfläche.

Uneinheitlich

Weston kann – wie auch die KDE Plasma-Oberfläche und die Gnome-Shell – auf dem Desktop alle unter RebeccaBlackOS verfügbaren Programme anzeigen. Dabei sticht ins Auge, dass sich noch keine einheitliche Darstellung der einzelnen Fenster durchgesetzt hat: So stellt das System KDE-Anwendungen anders dar als GTK-basierte Applikationen. Die von Enlightenment übernommene Software zeigt sich wiederum in einem anderen Gewand. Teilweise fehlen einzelnen Programmfenstern sogar die Titelleisten, sodass der Weston-Desktop bei vielen geöffneten Programmen leicht unübersichtlich wirkt (Abbildung 4).

Abbildung 4: Die Darstellung von Anwendungen gestaltet sich unter Weston alles andere als einheitlich.

Standardkost

Bei den herkömmlichen Desktop-Umgebungen sticht unter dem amerikanischen Debian-Derivat vor allem Enlightenment E20 hervor: Diese nach wie vor sehr ressourcensparende und flinke Oberfläche ist in der Entwicklung mit Wayland bereits ähnlich weit fortgeschritten wie KDE und Gnome. Sie zeigt im laufenden Betrieb eine stattliche Anzahl von optischen Effekten, die auch auf leistungsschwächerer Hardware ohne spürbare Systembelastung ablaufen.

Enlightenment bietet beim Start des Systems sogar diverse Einstellungsdialoge, die ein optisches Anpassen des Desktops gestatten: So stellen Sie hier nicht nur Schriftgrößen ein, sondern wählen auch bestimmte Fokussiermethoden für einzelne Fenster aus oder aktivieren die Taskbar am unteren Bildschirmrand. Darüber hinaus bietet die Oberfläche zu Beginn einen Dialog für die Anpassung des Tastaturlayouts, und es gibt vier virtuelle Arbeitsoberflächen, zwischen denen der Wechsel problemlos funktioniert.

Im Test fiel allerdings die noch schlechte Integration von KDE-Anwendungen auf: So ließen sich diese zwar aus den Menüs starten, blockierten anschließend jedoch in den meisten Fällen. Sie mussten dann durch manuelles Beenden des jeweiligen Prozesses aus dem Terminal heraus geschlossen werden. Auch die uneinheitliche Darstellung einzelner Programmfenster sowie teils fehlende Fensterelemente trübten den ansonsten positiven Eindruck der Enlightenment-Sitzung (Abbildung 5).

Abbildung 5: Auch unter Enlightenment E20 fehlt eine einheitliche Darstellung offener Fenster.

Kompatibel

Da das Wayland-Protokoll aufgrund seiner von X11 grundverschiedenen Konzeption Modifikationen an den einzelnen Client-Anwendungen benötigt, müssen die Entwickler ihre Applikationen für den Einsatz zusammen mit Wayland vorbereiten. Bei vielen Kernkomponenten wurden diese Modifikationen inzwischen eingepflegt. Fehlt diese Anpassung noch, kommt eine Zwischenschicht namens Xwayland zum Einsatz, ein modifizierter X-Server, der transparent betrieben wird. RebeccaBlackOS gestattet den Aufruf solcher Anwendungen über den Starter xwaylandapp in der Panelleiste von Weston.

Nach einem Klick auf die Anwendung öffnet sich ein Terminal, in dem Sie als Befehl xwaylandapp Programm --Parameter eingeben. Benötigt die Anwendung administrative Rechte, so setzen Sie dem eigentlichen Startbefehl ein wlsudo voran. Laufen mehrere Programme und möchten Sie sehen, welche der aktiven Applikationen die Xwayland-Zwischenschicht benötigt, dann liefert die Ausgabe des Kommandos xlsclients eine Liste mit den entsprechenden Anwendungen.

Stationär?

RebeccaBlackOS lässt sich auch dauerhaft auf einem Massenspeicher installieren – zumindest in der Theorie. Dazu finden Sie in den grafischen Oberflächen entsprechende Programmstarter, die das Calamares-Framework aufrufen. Calamares entstammt Manjaro Linux sowie dem amerikanischen KaOS und stellt eine distributionsunabhängige, konfektionierbare Installationsroutine bereit.

Allerdings gab es mit dem Duo Wayland/Calamares unter allen Desktop-Umgebungen auf verschiedenen Testgeräten bei RebeccaBlackOS nachvollziehbar nicht lösbare Probleme: Nach Aufruf von Calamares öffnete sich das dazugehörige Programmfenster mit unlesbarem Inhalt (Abbildung 6). Unter Enlightenment E20 erscheint noch nicht einmal das Calamares-Fenster, sondern die Applikation stürzt ohne entsprechende Protokollierung sofort ab. Unter KDE entstanden nach dem Schließen des unlesbaren Calamares-Fensters deutlich sichtbare Darstellungsfehler auch bei anderen Fenstern und Dialogen, die einen kompletten Neustart des Systems erforderlich machten.

Abbildung 6: Die Installationsroutine zum Einspielen von RebeccaBlackOS harmoniert noch nicht mit Wayland.

Diese Schwierigkeiten ließen sich auf mehreren Testgeräten in unserem Labor mit unterschiedlicher Hardware nachvollziehen. Um RebeccaBlackOS trotz dieser massiven Fehler doch noch zu installieren, starten Sie Calamares mit Administratorrechten als Xwayland-Applikation. Geben Sie dazu im Terminal den Befehl wlsudo xwaylandapp calamares ein. Daraufhin läuft die Installationsroutine ohne Fehler an, sodass Sie RebeccaBlackOS fest einrichten können.

Fazit

RebeccaBlackOS zeigt einen recht umfassenden Schnappschuss der Entwicklung von Wayland. Dabei gefällt vor allem der schnelle Wechsel zwischen den einzelnen Arbeitsoberflächen, sodass sich derzeitige Entwicklungsstand unter den verschiedenen Umgebungen innerhalb von Sekunden überprüfen lässt.

Doch die Distribution zeigt auch überdeutlich, dass der Austausch eines 30 Jahre alten Urgesteins – sofern es sich um eine Kernkomponente des Betriebssystems handelt – nicht innerhalb weniger Monate gelingt. Die Liste der noch zu bewältigenden Aufgaben fällt schmerzlich lang aus: Neben fehlenden Funktionalitäten wie Copy & Paste müssen die Entwickler hauptsächlich die teils fehlerhafte Fensterdarstellung beheben sowie die stellenweise mangelhaften Möglichkeiten verbessern, Fenster manuell zu verändern.

Für eine breite Akzeptanz braucht es zudem vor allem eine nennenswerte Anzahl nativ von Wayland gesteuerter Programme, die nicht mehr auf einer Zwischenschicht aufbauen und damit die eigentlichen Vorteile von Wayland teilweise wieder zunichte machen. Da mit Fedora eine erste etablierte Distribution Wayland bereits ab der Version 24 (für den 7. Juni 2016 eingeplant) als Standard-Protokoll einsetzen möchte, wird die Entwicklung in den kommenden Monaten spannend.