在solaris7,8,9环境中配置java图形平台

无人喝彩

[这个贴子最后由无人喝彩在 2003/01/08 08:33pm 编辑]

简介
这个文章是为了帮助sun的系统管理员和java servlet的开发人员的。读者应该有X windows系统的知识以及理解/etc/rc*.d和/etc/init.d下的shell脚本的能力。

设想一下这样的情节：你做了一个伟大的servlet，生成了一个JPEG的图片，并且它在你的桌面系统运行的良好。现在你必须在服务器上来开发它。但服务器并不像你的桌面系统：没有键盘，没有鼠标，没有屏幕，甚至连一个显示器都没有。你曾经听说过java平台上的图形是依附于X windows系统的，那你现在怎么办？

你可以在你的系统中建立一个Java 2 Platform Standard Edition （J2SE[tm]）SDK和X Window系统。通过读下面的内容来学习如何在solaris 7,8和9上使用J2SE SDK v1.2.2，v1.3，和v1.4。在参考资料的那一节中介绍了如何在servlet中编程来创建图片，或在一个安装的servlet 引擎中（类似Tomcat）来创建。

最新的J2SE SDK和Solaris操作系统可以使这个工作更加简单。如果你使用J2SE V1.4，那么你甚至不需要X server。并且，在Solaris9中系统提供了一个不需要图形卡就可以使用的X server（Xvfb）。

如果你使用J2SE v1.3.x或者v1.2.2，那么你的系统需要一个X server。X server是为桌面系统所设计的，它并不适合在服务器上使用。本文将提供一个简单的在服务器系统上利用/etc/rc*.d中的脚本来启动X的方法。

如果你想跳过如何安装，请直接跳到“如何运行”这一章。

Servlets和图形
你可以使用Java servlets来创建JPEG和PNG（portable network graphics）格式的图片并且把它们放到网页上发布。这时候你每天看到的是服务器端的图片--图片由web server来提供--servlets可以使用Java platform graphics APIs来产生或更改图片。servlets可以绘制图表，表格，以及图形；标记地图和照片；增加水印和密码（隐藏的信息）；渲染3D模型等--所有在桌面Java平台应用所可以做的事情。

在Solaris操作系统上，Java图形平台需要依靠一个X server和一个硬件上的图形适配卡。如果没有X server，那么Java平台上的应用程序无法使用AWT，Java 2D[tm] API，Java 3D[tm] API，Java Advanced Imaging （JAI） API，或者别的图形API。最近的变化是在Solaris9和J2SE V1.4中提供了简单的方法来配置Java 图形平台服务器。

J2SE v1.4--不需要X server的Java  图形平台
最原始的Java 图形平台的API是为了使用层概念的Solaris图形平台所设计的。层概念是从X windows系统中提出的。在J2SE SDK V1.4中，一个命令行的选项可以使其不再需要X window系统。这个功能叫无头支持，在http://java.sun.com/j2se/1.4/docs/guide/awt/AWTChanges.html#headless中进行讨论。无头的选项不允许使用类似Java Foundation Classes（Swing）一类的GUI class，但可以使用图形渲染API，如：Java2D Java3D 或JAI
这个命令行的选项是：-djava.awt.headless=true
如果想知道更多的信息，请到http://soldc.sun.com/articles/solaris_graphics.html#1a

X Servers
X server是指X windows System。如果你使用的是J2SE v1.3.s或更早的版本，你需要一个X server来使用Java图形平台的APIs。在Solaris的操作系统中包含了很多不同的X server。但对于servlet来说，其中的两个是最重要的。
Xsun：一个X显示服务程序，/usr/openwin/bin/Xsun
Xvfb：一个X虚拟的帧缓冲器，一个纯软件的X server，/usr/openwin/bin/Xvfb

因为一个X server不但管理图形显示，也管理用户输入，所以它使用一个软件驱动来使用图形适配卡，键盘和鼠标。Xsun需要一个硬件的图形适配器，并且它通常需要使用一个鼠标和键盘--在有些情况下系统管理员并不想安装在服务器系统上。一个叫“Null keyboard adn mouse drivers”的程序排除了对鼠标和键盘的需求。这个空的设备在Solaris8中开始以一个补丁包的形式存在，而在Solaris9中，他们是默认存在的。但在更早的Solaris7中是不存在的，可以观看http://soldc.sun.com/articles/xsun.server这个脚本来学习使用一个命令行的选项使用这个空的设备。

为什么要使用Xsun？Xsun可以使图形适配卡加快使用Java 3D API和基于OpenGL的其他APIs的应用程序的运行速度。这些图形适配卡包括：Sun Creator3D, Sun Elite3D, Sun Expert3D, Sun Expert3D-Lite, Sun XVR-500, 和Sun XVR-1000。这些图形适配卡可以提供一些硬件上的对OpenGL的支持。

和Xsun正相反，Xvfb不需要图形或I/O硬件--不需要键盘和鼠标，并且它使用系统的RAM按理代替图形适配卡。如果不使用Java 3D和其他的基于OpenGL的APIs，那么Xvfb将是十分好用的。Sloaris9是第一个包含有Xvfb的系统，但Xvfb作为一个免费的X资源，任何人都可以得到和编译Xvfb，以便在更早的Solaris版本中使用。如果你使用了它，你也可以得到一些的支持。在参考资料那一节，列出了一些网站上有已经编译好的Solaris系统下的Xvfb，但从安全和保密的角度考虑，你最好编译一个自己的Xvfb。参考网站为：http://www.x.org

在正常的命令选项中，Xsun要求用户登陆一个console。当用户登陆的使用，一个X server要在运行。和桌面系统不同的是：一个服务必须随时准备提供服务，就算没有任何用户登陆进来。这个服务必须在重起后就启动。在这里我将介绍如何设置而使使X server总是处于运行的状态。我也将介绍如何控制访问X server，这样只有被支持的进程才可以使用图形系统。

运行X server的用户必须同时也是运行servlet引擎的用户，当你要使用你的servlet引擎的时候，选择或创建好你的用户，不管他是一个独立的servlet，如Tomcat，一个网页服务如Sun[tm] ONE Web Server或者一个应用服务如IBM WebSphere Application Server 或BEA WebLogic Server的用户。在这个脚本里，默认的用户名是tomcat，因为我们假设你使用这个用户来运行Tomcat servlet引擎。

运行X Servers
一般情况下，在一个用户登陆的时候，dtlogin程序调用X server。但这对一个一天运行24小时然并自动重新启动的系统来说并不是一个好注意。xsun.server和svfb.server这两个脚本提供了两种不同的运行X server的方法。使用它们的目的是使你的系统可以不被照顾的运行，并且在重新启动后可以不需要任何操作就提供服务。

X server一般是由CDE下的dtlogin程序启动的。然后X server提供这样的机制：xdm和xinit来产生X server。他们是用来使X server可以被可户端交互使用。对使用Java servlets的X server来说，他们存在着缺陷。在这里我介绍两个/etc/rc*.d下的启动脚本来运行Xsun和Xvfb：xsun.server（http://soldc.sun.com/articles/xsun.server）和xvfb.server（
http://soldc.sun.com/articles/xvfb.server）这个脚本是在/etc/init.d下。install.xsun和install.xvfb脚本创建了一个连接到/etc/rc0.d，/etc/rc1.d和/etc/rc2.d下来启动和停止X server。这里是xsun.server脚本。xvfb.server脚本是十分小的。
#!/sbin/sh
#
# Copyright (c) 1997-2002 by Sun Microsystems, Inc.
# All rights reserved.
#
# xsun.server - start/stop Xsun X server
# 20 September 2002

# CONFIGURE THESE OPTIONS FOR YOUR INSTALLATION

# change this to avoid conflict with existing X servers
DISPLAY_NUMBER=:2

# allow another device to be specified, e.g. vfb or /dev/fb1
DISPLAY_DEVICE="/dev/fb"

# Avoid running X server as root user
# For Java3D servlets, the same user must
# run the X server and the servlet engine.
RUN_AS_USER=tomcat
# END CONFIGURATION

# determine numeric user id from user name
RUN_AS_UID=`/usr/xpg4/bin/id -u $RUN_AS_USER`

# begin X server options

# this script is intended for graphics cards that provide at
# 24-bit (TrueColor) support
# for 8-bit cards, delete "defdepth 24"
X_OPTIONS="-clients 1024 -nobanner -dev $DISPLAY_DEVICE defdepth 24"

# add for Solaris 8 and later
# null keyboard and mouse drivers
# Solaris 8 requires patches 108652-51 112663-01 or later
# Solaris 9  required no patches
NULL_IO_DRIVERS="+nmouse +nkeyboard"

# add for Solaris 9
# restrict X server connections to non-TCP (local only)
NO_TCP="-nolisten tcp"

# end X server options

if [ ! -d /usr/openwin/bin ] &#59; then
    echo Cannot find /usr/openwin/bin/Xsun
    echo Exiting...
    exit 1
fi

# turn version number from 5.x into x,
# for example 5.8 into 8
SOLARIS_VERSION=`/bin/uname -r | sed -e 's/^5\.//'`

# add in Xsun options based on Solaris version
if [ $SOLARIS_VERSION -ge 8 ]&#59; then
    X_OPTIONS="$NULL_IO_DRIVERS $X_OPTIONS"
elif [ $SOLARIS_VERSION -ge 9 ]&#59; then
    X_OPTIONS="$NO_TCP $X_OPTIONS"
fi

case "$1" in
'start')
    # only real devices need this section
    if [ -f $DISPLAY_DEVICE ] &#59; then
        # set the screen's resolution
        /usr/sbin/fbconfig -dev $DISPLAY_DEVICE nocheck \
          -res 1280x1024x60 2>; /dev/null

        # prevent ttymon (login) process from changing ownership
        # of display devices by commenting out /dev/fbs
        # This will comment out the line only once.
        # don't change the indenting of the line: EOF
        ed logindevperm <<EOF >;>;/dev/null
        /^[ ]*[^#].*\/dev\/fb/s/^/# for \/etc\/init.d\/xsun.server # /
        w
        q
EOF

        # set ownership of the display device
        # to match that of the servlet engine
        # this is required for Java3D servlets
        /usr/bin/chown $RUN_AS_USER $DISPLAY_DEVICE
    fi

    echo Starting Xsun as $RUN_AS_USER user for display $DISPLAY_NUMBER

    # run as non-root user
    # don't change the indenting of the line: EOF
    su $RUN_AS_USER <<EOF
    /usr/openwin/bin/Xsun $DISPLAY_NUMBER $X_OPTIONS &amp;
EOF
    &#59;&#59;

'stop')
    echo &quot;Stopping Xsun for display $DISPLAY_NUMBER ...&quot;
    /usr/bin/pkill -x -u $RUN_AS_UID &quot;(Xsun)&quot;
    &#59;&#59;
'status')
    # use /usr/ucb/ps to see the entire command line
    /usr/ucb/ps axwwwwww | egrep &quot;Xsun|^  *PID&quot; | grep -v grep
    &#59;&#59;
*)
    echo &quot;Usage: $0 { start | stop | status}&quot;
    exit 1
    &#59;&#59;
esac
exit 0

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安全问题
一些会影响到X server的安全问题，包括：
程序的安全问题
访问显示设备
访问X server自己

一个简单的关于系统安全的规则是避免使用root用户来运行进程，并且要注意尽量不对程序使用setuid和setgid。上面给出的xsun.server和xvfb.server这两个脚本就可以通过配置变量RUN_AS_USER（在脚本中）来用非root的用户身份运行。Xvfb和Xsun这两个进程在默认情况下都不允许别的系统访问，并且它们只允许本地系统中运行X server的用户的进程访问。所以配置好xsun.server和svfb.server这两个文件是十分重要的，

RUN_AS_USER变量指出了运行serlets引擎的用户。在Solaris9中，你可以关闭访问X server的TCP端口，只允许在系统上的应用程序通过UNIX&amp;reg&#59; domain sockets来访问。xsun.server脚本通过使用-nolisten tcp选项来实现这个功能。

控制对显示设备的访问也是提高安全性的一种方法。通常这是由Dtlogin和login进程（ttymon）来管理的。但我们现在将dtlogin禁止了，那么这个任务必须由xsun.server来完成。xsun.server通过改变显示设备的所有权来控制用户对servlets的运行。当一个用户登陆到系统控制台的时候，loging进程（ttymon）将把各种设备的所有权以及限制赋予用户。而现在因为是xsun.server控制着显示设备，所以要通过修改ttymon的配置文件/etc/logindevperm来去禁止对显示设备访问。

如何运行？
你要如何来运行你的java图形平台呢？下面几个问题的答案将有助于你配置你的系统。
是否你的应用要使用Java 3D，还是这个图形要用到硬件加速（OpenGL相关的库）
你的系统是否能使用J2SE 1.4或后面的版本？
你的服务是否能跑在solaris9或以后的系统上？
你的服务是否能跑在solaris8的系统上？

回答下面的问题，决定下一步的方向。
是否使用带有硬件加速的图形适配卡来处理图象？（是的话参照下面的 是否使用图象卡 问题）
如果不是，继续：你是否使用J2SE v1.4呢？（是的话参照 设置没有X server的无头运行的Java平台这一节）
如果不是，继续：你是否使用solaris9呢？（是的话参照 在solaris上设置Xvfb 这一节）
如果不是，继续：你是否使用图象卡呢？
你的机器上是不是有图象卡，或者你的机器上是不是有可以插卡的插槽？
有些服务器上无法安装图象卡
继续：你是否使用solaris8？（是的话参照 在没有键盘和鼠标的情况下设置Xsun 这一节）
如果不是，参照 在有键盘和鼠标的情况下设置Xsun 这一节。
如果以上都不满足，则参照 在solaris8以及更早的系统上设置Xvfb（不支持的）这一节。

一个使用Java 3D的应用需要系统的Xsun 服务运行在一个图形加速卡上。在solaris上的Java 3D需要一个兼容OpenGl的显卡，例如Sun XVR-500 或者 Sun XVR-1000。最好使用最新版本的OpenGL，因为它将提高很多性能。在写这篇文章的时候，在Sun's OpenGL Site（http://wwws.sun.com/software/graphics/OpenGL）上最新的版本是OpenGL 1.2.3

过程：
设置使Tomcat或别的servlet引擎可以使用X display变量
将DISPLAY这个环境变量设置成和xsun.server 或者xvfb.server脚本中DISPLAY_NUMBER参数一致

设置没有X server的无头运行的Java平台
这个工作只适用于J2SE v1.4以及以后的版本。在java后面加上-Djava.awt.headless=true选项，例如：
java -Djava.awt.headless=true
在Tomcat4.0环境中，把-Djava.awt.headless加到环境变量CATALINA_OPTS中。

在solaris上设置Xvfb
在你自己的目录下，保存一份xvfb.server和install.xvfb脚本的拷贝。当你调试好xvfb.server后，运行install.xvfb

xvfb.server预定是装在/etc/init.d下。它将使用一个非root 的用户来运行（默认为tomcat的用户）。X display将是：1，默认情况下你可以根据你系统的需要更改用户和显示变量。下面是一段需要更改的部分：
# CONFIGURE THESE OPTIONS FOR YOUR INSTALLATION
# change this to avoid conflict with existing X servers
DISPLAY_NUMBER=:1

忽略这些行：
# NOTE: Solaris 8 and earlier: set the directory
# for the user-supplied copy of Xvfb
XVFB_DIR=/usr/X11R6/bin

更改为你系统上运行servlet引擎的用户：
# Avoid running X server as root user
# For Java3D servlets, the same user must
# run the X server and the servlet engine.
RUN_AS_USER=tomcatds
# END CONFIGURATION

当你更改完后，你可以测试一下你的Xvfb服务。使用root用户：
# ./xvfb.server start
Starting Xvfb as tomcat user for display :1

你可以看到它在运行：
# ./xvfb.server status
   PID TT       S  TIME COMMAND
15467 ?        S  0:02 /usr/openwin/bin/Xvfb :1 -screen 0 1280x1024x8 -fbdir /tmp

现在停止它：
# ./xvfb.server stop
Stopping Xvfb for display :1 ...

当你确定这个服务运行正常，你可以使用install.xvfb。它将把xvfb.server拷到/etc/init.d下，并建立一个连接到/etc/rc*.d目录下。
/bin/ln -s /etc/init.d/xvfb.server /etc/rc0.d/K09xvfb.server
/bin/ln -s /etc/init.d/xvfb.server /etc/rc1.d/K09xvfb.server
/bin/ln -s /etc/init.d/xvfb.server /etc/rcS.d/K09xvfb.server

/bin/ln -s /etc/init.d/xvfb.server /etc/rc2.d/S98xvfb.server

现在，你可以通过/etc/init.d/xvfb.server来启动和停止你的服务了，或者如果可以，你也可以重新启动机器，来观看在启动后Xvfb将自动运行起来。


在没有键盘和鼠标的情况下设置Xsun
在服务器上安装显示卡。如果要使用java 3D则要使用Sun XVR-500 或 Sun XVR-1000等显卡（见前面）。安装所需要的包，如最新的OpenGL。

因为没有键盘和鼠标，所以你不能使用这个显示器做你的控制台。设法从串口或者网口上登陆到系统。使用telnet或其他文字终端程序来操作。

把下面两个脚本拷贝到服务器上一个临时的空间
xsun.server
install.xsun

更改xsun.server中下面这部分内容，使它和你的系统一致。默认是使用tomcat用户来运行。
# CONFIGURE THESE OPTIONS FOR YOUR INSTALLATION
# allow another device to be specified, e.g. /dev/fb1
DISPLAY_DEVICE=&quot;/dev/fb&quot;
DISPLAY_NUMBER=:2
RUN_AS_USER=tomcat
# END CONFIGURATION

使用root身份登陆，运行install.xsun脚本。它建立一个连接，并停止掉dtlogin进程。脚本内容如下：
/bin/cp xsun.server /etc/init.d
/bin/chmod 0544 /etc/init.d/xsun.server

# create links for the various run levels
/bin/ln -s /etc/init.d/xsun.server /etc/rc1.d/K09xsun.server
/bin/ln -s /etc/init.d/xsun.server /etc/rc0.d/K09xsun.server
/bin/ln -s /etc/init.d/xsun.server /etc/rcS.d/K09xsun.server

/bin/ln -s /etc/init.d/xsun.server /etc/rc2.d/S99xsun.server

# terminate DtLogin
/etc/init.d/dtlogin stop

# prevent DtLogin startup
/bin/mv /etc/rc2.d/S99dtlogin /etc/rc2.d/.S99dtlogin

现在可以运行xsun.server来启动xsun服务，当你确定服务运行正常后，重新启动系统，并确定Xsun在启动后运行正常。
现在你可以以root用户的身份来检测一下：
# cd /etc/init.d
# ./xsun.server start
Starting Xsun as tomcat user for display :2

你可以看到：
# ./xsun.server status
   PID TT       S  TIME COMMAND
19665 ?        S  0:03 /usr/openwin/bin/Xsun :2 -clients
1024 -nobanner -dev $DISPLAY_DEVICE defdepth 24 +nmouse +nkeyboard -nolisten tcp

停止：
# ./xsun.server stop
Stopping Xsun for display :1 ..

在有键盘和鼠标的情况下设置Xsun
连接上键盘和鼠标，登陆到系统中，剩下的配置方法和上节一样。


在solaris8以及更早的系统上设置Xvfb（不支持的）
如果你使用google搜索，你会找到很多已经编译好的Xvfb程序。你也可以得到源代码自己编译。我不赞成使用那些预先编译好的Xvfb--确定你要遵守你的网站关于下载和使用软件包的规定。你最好下载一个X 资源并且自己来编译Xvfb。

如果你下载并安装了一个Xvfb，你最好将它放在/usr/local/bin或者/usr/X11R6/bin目录下。

xvfb.server脚本将把setuid权限设置给该程序。

把xvfb的脚本从这个文章中拷贝出来，并放到一个临时的目录中，记的把X_DIR参数改为你放置Xvfb命令的路径：
# CONFIGURE THESE OPTIONS FOR YOUR INSTALLATION
DISPLAY_NUMBER=:1

X_DIR=/usr/X11R6/bin  # pre-Solaris 9: wherever Xvfb lives

RUN_AS_USER=tomcat
# END CONFIGURATION

现在，你可以遵照上面介绍的在solaris9下的配置Xvfb的方法来进行了。

测试：
当X server运行正常，你可以使用你的servlets应用来确定Java 图形平台工作正常。如果你有麻烦，请检查X server是否出现问题。使用刚才你选用的用户的身份登陆（默认是tomcat），使用下面的-display参数来检查：
% /usr/openwin/bin/xclock -display :2 &amp;

你可以使用xwd（一个X windows dump）来抓图。在solaris9下，我发现/usr/openwin/bin/xwd有问题（可以参考Sun bug id 4766571）所以我使用一个从X11 下拷贝到/usr/X11R6/bin下的xwd命令。
% /usr/X11R6/bin/xwd -display :2 -root -out /tmp/xclock.xwd

并将输出的图片拷贝到别的系统上，使用xwud来观看。
% /usr/openwin/bin/xwud -in /tmp/xclock.xwd
如果xclock没有运行，那么你服务器上的服务可能没有起来。检查你的xsun.server和svfb.server是不是配置的没有问题。

其他的资料以及将来的工作
一个支持多实例的servlet引擎可以让你在一个服务器上支持更多的客户端。这个可以根据java 2的运行环境来具体调整。你可以在一个系统上运行多个X server，并且使用不同的Display环境变量来区分多个单独的实例。如何配置/etc/init.d和/etc/rc*.d就留给读者自己去考虑了。

在写这个文章的时候，solaris9下的Xvfb还不能支持24位色。如果你需要支持24位色，那么你可以使用X11 提供的Xvfb。在未来的升级中，Solaris9将支持一个特出的伪设备--vfb。这个伪设备将允许Xsun提供和Xvfb现在提供的同样的功能。如果这个实现了，上面的xsun.server脚本也仍然可以使用。


参考文档和附录
略

作者介绍
Tom Gould是sun Market Development Engineering group的工程师

原文
http://soldc.sun.com/articles/solaris_graphics.html