目標
- ウィンドウシステム（Window System） について理解する
- X11（X.Org）について理解する
- Wayland について理解する
ウィンドウシステム（Window System）
ウィンドウシステムとは、ディスプレイ上で複数のアプリケーションをウィンドウ（枠）で表示し、マウスやキーボードによる入力をそれぞれに適切に割り当てる仕組みです。この仕組みは、OSとアプリケーションの間に位置し、「画面描画」や「入力の制御」を担っています。
主な機能は次の通りです。
- ウィンドウの管理 … 各アプリを別ウィンドウに分け、位置・サイズを制御
- グラフィックス描画 … ボタンやテキスト、画像などの描画処理
- 入力の配信 … マウスやキーボードの入力を正しいアプリへ渡す
- マルチタスク制御 … 複数アプリを同時に操作可能にするための調整
- ネットワーク越しの描画 … 離れたコンピュータでGUIを操作可能（例：X11）
ウィンドウシステムの構成要素には次のものがあります。
- ディスプレイサーバ … ハードウェアとアプリの間をつなぐ中核プログラム
- ウィンドウマネージャ … ウィンドウの枠やタイトルバー、装飾の管理
- ツールキット（GTK, Qtなど）… GUIアプリ開発用ライブラリ（ボタンや入力欄など）
- GUIアプリ … ユーザーが操作するアプリケーション
代表的なWindow System
| 名前 | 特徴 | 使用例 |
|---|---|---|
| X11（X Window System） | 歴史が長く、ネットワーク越しのGUI表示が可能 | Linux、UNIX系（古いGNOME/KDEなど） |
| Wayland | X11の後継。より軽量・セキュア | 新しいLinuxディストリビューション（Ubuntu 22.04以降など） |
| Quartz（macOS） | macOS専用。洗練されたグラフィックエンジン | macOSのGUI環境全体 |
| Windows GDI / DWM | Windowsのウィンドウ描画基盤 | Windows 10/11 |
X11からWaylandへの変遷
Ubuntuではバージョン16以前ではGUIの中核技術として「X11」が利用されてきました。ただし、その後はWaylandへと移行しています。
| バージョン | デフォルトのディスプレイサーバ | 備考 |
|---|---|---|
| Ubuntu 16.04以前 | X11（X.Org） | 長年の標準 |
| Ubuntu 17.10〜 | Wayland（新技術） | GNOMEとともにWayland採用。ただし切替可能 |
| Ubuntu 22.04 LTS以降 | Waylandがデフォルト | X11も選択可能（ログイン画面で切替） |
X11とWaylandの違い
| 項目 | X11 | Wayland |
|---|---|---|
| 開発時期 | 1980年代 | 2010年代 |
| アーキテクチャ | 古い、複雑、拡張が困難 | シンプル、安全、高速 |
| リモート表示 | 強力（ssh -X など） | PipeWire や RDP などのソフトで対応 |
| 互換性 | 既存アプリは完全対応 | 一部アプリに問題が出る場合もあり |
| Ubuntuでのサポート | 依然として利用可能 | 現在は標準（GNOME Waylandセッション） |
Ubuntuで利用中のウィンドウシステム（Window System）を調べるには次のコマンドを利用します。
echo $XDG_SESSION_TYPE出力が「x11」であれば、「X11（X.Org）」を、「wayland」であれば、「Wayland」を使用中です。
Xサーバ・Xクライアント
X Window System（X11）は、GUIを表示するためのクライアント／サーバモデルを採用しています。ただし、このモデルでは一般的な「クライアント＝ユーザー、サーバ＝サービス提供側」の概念とは逆になるため注意が必要です。
| 区分 | 内容 |
|---|---|
| Xサーバ（X Server） | ディスプレイ、キーボード、マウスなどの入出力デバイスを管理するソフトウェア。 ユーザーの画面側（＝表示側）で動作。 |
| Xクライアント（X Client） | 実際のアプリケーション本体。GUIの描画命令を出す側（＝動作側）。 別のPCやローカルで動作可能。 |
/etc/X11/xorg.confファイル
/etc/X11/xorg.conf は、LinuxなどのUnix系システムにおいて、X Window System（X11） の設定ファイルです。このファイルを使って、Xサーバーの動作に関するさまざまなパラメータ（ディスプレイ、グラフィックカード、マウス、キーボードなど）を手動で構成することができます。
xorg.conf は、以下を制御するための設定を行います。
- グラフィックデバイス（Device）
- モニタ（Monitor）
- 画面（Screen）
- 入力デバイス（InputDevice）
- キーボードレイアウトやマウスの動作
- ディスプレイの解像度やリフレッシュレート
xorg.confファイルの場所
ファイルの場所は次のディレクトリ内にあります。
/etc/X11/xorg.conf基本的な構成例
以下は基本的な構成です。
Section "Device"
Identifier "Intel Graphics"
Driver "intel"
EndSection
Section "Monitor"
Identifier "Monitor0"
HorizSync 30-83
VertRefresh 56-75
EndSection
Section "Screen"
Identifier "Screen0"
Device "Intel Graphics"
Monitor "Monitor0"
DefaultDepth 24
SubSection "Display"
Depth 24
Modes "1920x1080" "1280x1024"
EndSubSection
EndSection
| セクション名 | 説明 |
|---|---|
| ServerLayout | どの入力装置や画面設定を使うかをまとめて指定する「全体構成」 |
| Files | フォントや色の情報など、Xサーバーが使う「ファイルやパスの場所」を指定する |
| Module | Xサーバーが起動時に読み込む「追加機能（モジュール）」を指定する |
| InputDevice | キーボードやマウスなど「入力機器」の設定（古い形式、最近は InputClass に分割される） |
| Monitor | モニタの「名前、解像度範囲、リフレッシュレート」などの設定 |
| Device | 使用する「GPU（グラフィックカード）」やそのドライバの指定 |
| Screen | 使用する「モニタとGPUの組み合わせ」「色数（ビット数）」や「解像度」を指定する |
作成・編集方法
xorg.confが存在するかを確認して、存在しない場合は「自動作成」か「手動作成」かを選びます。
ファイルの存在を確認します。
ls /etc/X11/xorg.conf
自動作成：nvidia-xconfigコマンドを利用（例：NVIDIAの設定ツールを使う場合）
sudo nvidia-xconfignvidia-xconfigコマンド の役割
- /etc/X11/xorg.conf ファイルの自動生成・更新
- NVIDIAドライバ用の設定を含む xorg.conf を新規作成、もしくは既存のファイルをバックアップして更新します。
- 特に Device セクションに NVIDIAドライバ（nvidia）を指定した設定を追加します。
- NVIDIAドライバに必要なオプションの追加
- NVIDIA GPUを正しく動作させるためのオプション（例: ドライバ名、バスID、オプションフラグなど）を記述します。
- 例えば Option “NoLogo” “true” や Option “Coolbits” “4” などの設定を追加できます。
- モニタやスクリーンの基本設定
- 画面設定（Screenセクション）やモニタ設定（Monitorセクション）のテンプレートも作成します。（詳細なモニタの解像度などは自動設定に任せることが多いです。）
手動作成：sudo nano /etc/X11/xorg.conf（vimやnanoエディタを利用して作成・編集）
sudo nano /etc/X11/xorg.confバックアップ方法
sudo cp /etc/X11/xorg.conf /etc/X11/xorg.conf.bak今回は以上になります。
ブックマークのすすめ
「ほわほわぶろぐ」を常に検索するのが面倒だという方はブックマークをお勧めします。ブックマークの設定は別記事にて掲載しています。
