Day 2 - 라이브러리와 툴킷 계층

네 개의 층

• 아래로 갈수록 X 서버에 가깝고 저수준이다. 이 위아래 관계를 그대로 묻는다.
• 툴킷 없이 Xlib만으로도 프로그램을 만들 수 있지만, 버튼 하나를 그리는 데도 선을 일일이 그려야 한다.

"확인" 버튼 하나가 화면에 나오기까지

• 위 세 층(응용 프로그램·툴킷·저수준 라이브러리)은 모두 X 클라이언트 쪽이다. Xlib과 XCB를 "X 클라이언트 라이브러리" 라고 부르는 이유이며, X 서버의 일부로 오해하면 안 된다.
• 마우스로 버튼을 누르면 반대 방향으로 올라온다 — X 서버가 이벤트를 보내고, 저수준 라이브러리가 받아, 툴킷이 "버튼이 눌렸다"로 해석해 프로그램에 알린다.
• 층을 나눈 덕에 아래가 바뀌어도 위는 그대로 쓸 수 있다. GTK+와 Qt는 Wayland에서도 동작하므로, 툴킷으로 만든 프로그램은 X에서도 Wayland에서도 돈다. Xlib을 직접 부르는 옛 프로그램은 어제 본 XWayland가 필요하다.

저수준 라이브러리 — Xlib과 XCB

"X 서버에 가장 가까운 저수준 X 클라이언트 라이브러리는?" 이라는 문제의 답은 XCB 다. Qt·GTK+·FLTK는 그보다 위층의 툴킷이므로 답이 될 수 없다.

• XCB는 Xlib을 대체하려고 만든 것이다. 프로토콜에 더 가깝고 지연이 적다.
• 지금은 Xlib 내부도 XCB 위에서 동작하도록 재구현되어 있다.

동기와 비동기가 무슨 차이인가

   Xlib (동기)                          XCB (비동기)
   요청 1 보냄                           요청 1 보냄
     … 응답 올 때까지 기다림              요청 2 보냄
   응답 1 받음                           요청 3 보냄
   요청 2 보냄                             … 다른 일을 한다
     … 기다림                            응답 1 · 2 · 3 을 필요할 때 받음
   응답 2 받음

• 위 그림은 창의 크기를 묻는 것처럼 응답이 필요한 요청을 보낼 때의 차이다.
• X 서버가 네트워크 건너편에 있으면 응답 하나에 시간이 걸린다. 하나씩 기다리는 방식은 요청이 많을수록 느려지고, 한꺼번에 보내 두는 방식은 기다리는 시간을 겹쳐 쓴다. XCB가 "지연이 적다"는 말의 속뜻이다.
• "더 저수준"은 "더 불편하지만 X 프로토콜에 더 가깝다" 는 뜻이다. XCB는 프로토콜의 메시지를 거의 그대로 함수로 옮겨 놓았고, Xlib은 그 위에 편의 기능을 더 얹었다. 성능이 낮다는 뜻이 아니다.

• 옛 X 프로그램 가운데에는 Xlib과 툴킷 사이에 Xt(X Toolkit Intrinsics) 라는 층을 두는 것이 있다. 위젯을 만들 뼈대만 주는 층으로, Motif와 X 기본 프로그램(xterm·xclock)이 쓰는 Athena 위젯(Xaw) 이 이 위에 만들어졌다.

툴킷

버튼·메뉴·체크박스 같은 위젯(widget) 을 만들어 주는 라이브러리다.

외워야 할 짝

"나머지와 종류가 다른 것" 형태로 묻는다. 예를 들어 Xlib · XCB · GTK+ 중에서는 GTK+가 툴킷이라 다르고, GTK+ · Qt · FLTK · XCB 중에서는 XCB가 저수준 라이브러리라 다르다.

GTK+와 Qt

• GTK+ = GIMP Toolkit 이라는 유래를 묻는 문제가 있다. 이미지 편집기 GIMP를 만들려고 개발한 것이 독립 툴킷이 되었다.
• 언어가 C인지 C++인지도 묻는다. GTK+는 C, Qt는 C++ 다.

왜 진영이 둘로 갈렸나

   1996  KDE 시작      Qt 를 골랐다 — 그런데 당시 Qt 는 자유 소프트웨어 라이선스가 아니었다
     │
   1997  GNOME 시작    "완전히 자유로운 데스크톱"을 내걸고 GTK+ 를 골랐다
     │
   이후   Qt 도 GPL · LGPL 로 공개 — 라이선스 문제는 해소됐지만 두 진영은 그대로 남았다

• GNOME이 생긴 직접적인 계기가 Qt의 라이선스였다. 그래서 "GNOME ↔ GTK+", "KDE ↔ Qt"는 우연한 조합이 아니라 출발부터 묶인 짝이다.
• 이 사정이 GTK+는 GNU 프로젝트의 일부라는 점, 라이선스가 LGPL이라는 점과 이어진다.

• 시험 보기에는 여전히 GTK+ 로 나온다. GTK와 같은 것이다.
• "C로 만든 툴킷"이지 "C로만 쓸 수 있는 툴킷"이 아니다. GTK+도 Qt도 파이썬 등 다른 언어에서 불러 쓸 수 있다. 문제가 묻는 것은 툴킷 자체를 작성한 언어다.

프로그램을 보고 툴킷 맞히기

• GNOME에 딸린 프로그램은 GTK+, KDE에 딸린 프로그램은 Qt 로 묶어 기억한다. KDE 프로그램은 이름에 K가 들어간 것이 많다.
• 툴킷이 달라도 같은 화면에 함께 뜬다. GNOME에서 Qt 프로그램인 VLC를 실행해도 된다. 결국 둘 다 같은 X 서버에 그려 달라고 요청하기 때문이다. 다만 버튼·메뉴의 생김새가 서로 달라 보인다.

Motif

• 1980년대 후반의 상용 툴킷으로 전통적인 유닉스 워크스테이션의 표준이었다.
• CDE(Common Desktop Environment) 가 Motif로 만들어졌다.
• 이후 오픈소스로 공개되어 OpenMotif 가 되었고, 호환 구현으로 LessTif 가 있었다.
• 지금은 거의 쓰이지 않지만 이름은 시험에 나온다.

계층 정리

   응용 프로그램
        │
   ┌────┴──────────────────────────┐
   │  툴킷                          │   GTK+(C) · Qt(C++) · FLTK · Motif · Tk
   └────┬──────────────────────────┘
        │
   ┌────┴──────────────────────────┐
   │  저수준 라이브러리              │   Xlib · XCB   ← XCB 가 더 아래
   └────┬──────────────────────────┘
        │  X 프로토콜
        ▼
     X 서버

나머지 툴킷을 한 줄씩

이름을 층에 꽂아 넣기

• 한 보기 안에 층이 다른 이름을 일부러 섞는다. "툴킷이 아닌 것"을 물으면 Xlib·XCB(아래층)나 GNOME·KDE(위층)가 답이 되고, "저수준 라이브러리가 아닌 것"을 물으면 툴킷 가운데 하나가 답이 된다.
• 순서를 묻기도 한다. X 서버에서 가까운 순으로 XCB → Xlib → 툴킷(GTK+·Qt) → 응용 프로그램 이다.

내일은 이 위에 얹히는 윈도 매니저 · 디스플레이 매니저 · 데스크톱 환경의 구분을 다룬다.

📖 용어

• Xlib : X 프로토콜을 함수로 감싼 전통적인 저수준 라이브러리.
• XCB : X protocol C-language Binding. Xlib보다 얇고 X 서버에 더 가까운 저수준 라이브러리.
• 툴킷(toolkit) : 버튼·메뉴 같은 위젯을 제공하는 상위 라이브러리.
• GTK+ : GIMP Toolkit. C 언어로 만들어졌으며 GNOME이 사용한다.
• Qt : C++로 만들어진 툴킷. KDE가 사용한다.
• FLTK : Fast Light Toolkit. 가볍고 빠른 것을 목표로 한 C++ 툴킷.
• Motif : 전통적인 상용 유닉스에서 쓰이던 툴킷. CDE가 이것으로 만들어졌다.
• 위젯(widget) : 버튼, 메뉴, 스크롤바처럼 화면을 구성하는 개별 요소.