Phoenix – ein moderner X-Server, von Grund auf neu in Zig geschrieben

• Phoenix ist ein neuer X-Server, der von Grund auf in der Sprache Zig geschrieben wurde, ohne einen Fork von Xorg zu verwenden, und zielt auf eine moderne Alternative ab
• Derzeit können einfache Anwendungen, die GLX-, EGL- oder Vulkan-Grafik verwenden, verschachtelt innerhalb eines bestehenden X-Servers ausgeführt werden; ein eigenständiger Betrieb wird noch nicht unterstützt
• Für Einfachheit werden nur Anwendungen unterstützt, die in den letzten 20 Jahren geschrieben wurden, sowie Hardware aus den letzten 15 Jahren; der Server funktioniert ohne Server-Treiber-Interface
• Die Sicherheit wird verbessert, indem Protokollnachrichten automatisch geparst werden und der Zugriff zwischen Anwendungen durch eine Isolationsstruktur auf Basis von Berechtigungsanfragen eingeschränkt wird
• Moderne Technologien wie HDR, VRR, Multi-Monitor und ein integrierter Compositor werden unterstützt; außerdem sind Wayland-Kompatibilität und Erweiterungen des X11-Protokolls geplant

---

Überblick über Phoenix

• Phoenix ist ein moderner X-Server als Ersatz für den Xorg-Server, eine vollständig neu geschriebene Implementierung in Zig
  • Kein Fork von Xorg, sondern mit Fokus auf eine einfachere und sicherere Architektur
• Derzeit ist es noch nicht vollständig für den produktiven Einsatz bereit und unterstützt nur den verschachtelten Betrieb innerhalb eines bestehenden X-Servers (nested mode)
  • Hardwarebeschleunigtes Rendering auf Basis von GLX, EGL und Vulkan ist möglich

Ziele

Einfachheit

• Ein einfacherer Server als Xorg, der nur einen Teil des X11-Protokolls unterstützt
  • Enthält nur die Funktionen, die für Anwendungen benötigt werden, die in den letzten 20 Jahren geschrieben wurden
• Zielhardware ist auf Geräte der letzten 15 Jahre beschränkt, die Linux DRM und Mesa GBM unterstützen
• Wie Xorg wird kein separates Server-Treiber-Interface verwendet
  • Die Struktur ähnelt der eines Wayland-Compositors

Sicherheit

• Automatisches Parsen von Protokollnachrichten sorgt für mehr Sicherheit
  • Mit der Zig-Build-Option ReleaseSafe werden ungültige Operationen wie das Überschreiten von Array-Indizes automatisch erkannt
• Anwendungen laufen standardmäßig isoliert voneinander
  • Interaktionen mit anderen Apps sind nur über GUI-Berechtigungsanfragen oder vorab erteilte Berechtigungen möglich
  • Beispiel: Eine Bildschirmaufnahme-App kann nur das angegebene Fenster aufzeichnen
• Bei eingeschränktem Zugriff erhält der Client Dummy-Daten statt eines Fehlers
• Globale Tastenkürzel funktionieren, wenn Modifizierertasten (ctrl, shift usw.) enthalten sind
  • Für globale Tastenkürzel ohne Modifizierertasten ist eine explizite Berechtigung erforderlich
• Per Option kann auf ein mit Xorg identisches Verhalten umgeschaltet werden

Unterstützung moderner Technologien

• Unterstützung für aktuelle Display-Technologien wie Multi-Monitor, unterschiedliche Bildwiederholraten, VRR und HDR
• Verarbeitung erfolgt pro Display separat statt über einen einzelnen Framebuffer

Verbesserte Grafikverarbeitung

• Standardmäßig Rendering ohne Tearing und ein integrierter Compositor
  • Wird ein externer Compositor (z. B. picom) ausgeführt, wird dieser automatisch deaktiviert
  • Wenn eine Vollbild-App vsync deaktiviert, wird das Verhalten an diese App angepasst
• Ziel ist eine geringere Latenz bei vsync und im Compositor

Neue Standards

• Definition und Dokumentation einer DPI-Eigenschaft pro Monitor (randr property)
  • Anwendungen können Inhalte passend zur monitorabhängigen DPI skalieren

Erweiterungen des X11-Protokolls

• Bei Bedarf sind Erweiterungen des X11-Protokolls für neue Funktionen wie HDR vorgesehen

Wayland-Kompatibilität

• Es wird berücksichtigt, dass manche Apps möglicherweise nur für Wayland verfügbar sind
  • Phoenix kann Wayland direkt unterstützen oder über eine Wayland–X11-Bridge (z. B. 12to11) ausgeführt werden

Verschachtelter Display-Server

• Hardwarebeschleunigter verschachtelter Betrieb innerhalb von X11 oder Wayland ist möglich
  • Nützlich für das Debugging von Phoenix sowie für Tests von Window-Managern und Compositoren
  • Kann in Wayland-Umgebungen als alternativer Server zu Xwayland dienen

Nicht-Ziele (Non-goals)

• Ein vollständiger Ersatz des Xorg-Servers ist nicht das Ziel
  • Xorg behält mehr X11-Funktionen und Unterstützung für ältere Hardware
• Mehrere X11-Screens werden nicht unterstützt (nur Multi-Monitor)
• Aufrufe von GrabServer sind wirkungslos
• Clients/Server mit Endian-Swap werden bei Bedarf erneut geprüft
• Keine Unterstützung für indirektes GLX (Remote-Rendering)
  • Die Komplexität ist hoch, und Remote-Streaming ist effizienter
  • Falls nötig, ist Remote-Rendering über einen GLX-Proxy möglich

Unterschiede zum X11-Protokoll

• Einige Teile des X11-Kernprotokolls, darunter schriftbezogene Funktionen, sind nicht implementiert
• Für Zeichenketten wird standardmäßig UTF-8 verwendet
  • Ausnahme: wenn das Protokoll ausdrücklich ISO Latin-1 vorgibt

Installation und Build

• Installationsbefehle:

  zig build -Doptimize=ReleaseSafe
  sudo zig build install -p /usr/local -Doptimize=ReleaseSafe
  

• Für die Deinstallation muss /usr/local/bin/phoenix manuell gelöscht werden
• Entwicklungs-Build:

  zig build
  

  • Ergebnis-Binärdatei: ./zig-out/bin/phoenix
  • Build und Ausführung gleichzeitig möglich: zig build run

Dokumentation des X11-Protokolls erzeugen

• Befehl: zig build -Dgenerate-docs=true
  • Ergebnis: .txt-Dateien werden unter ./zig-out/protocol/ erzeugt
  • Automatisch generierte Dokumentation im Stil offizieller Dokumente; derzeit noch in Arbeit

Abhängigkeiten

• Zig 0.14.1
• x11 (xcb) — für den verschachtelten X11-Modus (-Dbackends=x11)
• wayland (wayland-client, wayland-egl) — für den verschachtelten Wayland-Modus (-Dbackends=wayland, derzeit nicht unterstützt)
• drm (libdrm, gbm) — für den eigenständigen Betrieb (-Dbackends=drm, derzeit nicht unterstützt)
• OpenGL (libglvnd) — stellt gl und egl bereit