Wayland 与 X11：2026 年对比

“现代 Linux 显示服务器对比”

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Linux 显示服务器的格局在过去十年中发生了巨大的变化。Wayland 最初是一个雄心勃勃的项目，旨在取代日益老化的 X11（X 窗口系统），如今已成为主要 Linux 发行版的默认选择。

从 X11 迁移到 Wayland 彻底改变了桌面环境中图形的处理方式，为 Linux 桌面带来了现代架构、改进的安全性和更好的性能。

桌面上的彩色俄罗斯方块

理解显示服务器架构

什么是 Wayland，它与 X11 有何不同？

Wayland 对显示服务器架构进行了根本性的重新思考。与 1984 年开发的 X11 复杂的客户端-服务器模型不同，Wayland 采用了一种更简洁的方式，其中应用程序直接与合成器通信。每个应用程序管理自己的渲染缓冲区，合成器负责窗口管理、输入路由和最终的屏幕合成。

相比之下，X11 使用一个中央 X 服务器来管理所有渲染任务，维护了四十年积累的大量协议扩展，并作为所有图形操作的中介。这种架构在薄客户端和网络透明时代是有意义的，但在现代桌面计算中却造成了不必要的开销和安全隐患。

关键的架构差异在于通信模型。X11 应用程序将绘图命令发送到 X 服务器，然后由 X 服务器进行渲染。Wayland 应用程序使用现代图形 API（如 OpenGL 或 Vulkan）直接渲染到自己的缓冲区，然后将这些缓冲区传递给合成器进行最终显示。这消除了几层间接性，允许更好的硬件加速。

客户端-合成器模型

Wayland 的合成器同时充当显示服务器和窗口管理器。流行的实现包括：

  • Mutter（GNOME）
  • KWin（KDE Plasma）
  • Weston（参考实现）
  • Sway（i3 风格的平铺合成器）

这种统一的方法大大简化了图形堆栈。不像需要协调的独立 X 服务器、窗口管理器和合成管理器组件，Wayland 将这些职责合并。结果是减少了延迟，改善了帧定时，并实现了更可预测的行为。

性能分析：数字和实际使用情况

CPU 效率比较

最近的基准测试揭示了性能的细微差别。没有合成的 X11 在 CPU 效率方面表现优异，仅使用 3.72% 的 CPU。然而，现代桌面环境需要合成来实现效果和透明度，这将 X11 的 CPU 使用率推高至 9.8%。

Wayland 的 CPU 使用率根据配置在 25% 至 31% 之间。这种较高的基线来源于应用程序自己进行渲染，而不是委托给中央服务器。虽然这似乎处于劣势，但这种权衡使 Wayland 能够实现更好的硬件加速，并消除了 X11 集中式渲染模型固有的瓶颈。

图形性能

对于现代硬件和具备强大 GPU 的系统，Wayland 通常优于 X11：

  • 原生 vsync 支持 在无需配置的情况下消除了屏幕撕裂
  • 直接缓冲区共享 减少了内存复制
  • 更好的 Vulkan 集成 用于现代图形 API
  • 更流畅的帧调度，特别是在高刷新率显示器上
  • 对多显示器混合刷新率的更好处理

禁用合成的 X11 在某些基准测试中可以实现更高的原始 FPS，但缺乏现代桌面环境用户期望的视觉质量和功能。对于游戏和 GPU 强度较高的应用，Wayland 的现代架构在配备良好图形硬件的系统上提供了切实的好处。

安全性：架构决定了安全性

输入安全性模型

安全性可能是 Wayland 最具吸引力的优势。Wayland 的输入堆栈从根本上防止恶意应用程序破坏其他程序。应用程序不能：

  • 窥探其他应用程序的键盘输入
  • 生成看似来自用户的假输入事件
  • 捕获所有输入，排除合法应用程序
  • 在未获得用户明确许可的情况下 捕获其他应用程序窗口的截图

X11 完全缺乏这些保护措施。任何 X11 应用程序都可以对整个系统进行键盘记录，捕获所有窗口的截图，并注入合成输入事件。这种架构缺陷自 X11 初始设计以来一直存在——在 1984 年，安全性并不是主要的设计考虑因素。

缓冲区访问和图形安全性

Wayland 使用带有文件描述符传递的 DMA-buf 共享来实现安全的图形缓冲区访问。只有被明确授予缓冲区访问权限的应用程序才能读取或修改它。内核在文件描述符级别强制执行这些权限。

X11 的 GEM（图形执行管理器）缓冲区系统使用 32 位整数句柄作为标识符。任何猜测或枚举这些句柄的应用程序都可以访问相应的图形内存。这代表了一个根本性的安全漏洞，除非破坏 X11 兼容性，否则无法修复。

最近的漏洞突显了差距

在 2025 年初，安全研究人员披露了三个关键的 X.Org 漏洞（CVE-2025-62229、CVE-2025-62230、CVE-2025-62231）。这些使用后释放漏洞和溢出漏洞可以追溯到 X11R6 和 Xorg 1.15——有些已有超过 20 年的历史。这一发现重新引发了关于 X11 长期可行性与加速 Wayland 采用的争论。

这些漏洞并不是孤立事件。它们是 X11 陈旧代码库和几十年前做出的架构决策的象征，当时的安全威胁模型与现在大相径庭。

兼容性与迁移挑战

XWayland：连接两个世界的桥梁

旧的 X11 应用程序无需重写即可用于 Wayland。XWayland 作为 Wayland 客户端运行的 X 服务器，提供了透明的兼容性。大多数 X11 应用程序无需修改即可运行，尽管由于 Wayland 的安全模型，某些行为会有所变化。

依赖全局指针定位或合成输入生成的应用程序会面临限制。窗口位置恢复、屏幕边缘检测和某些自动化工具需要适应。对于典型的桌面应用程序，用户很少会注意到它们是通过 XWayland 运行的。

常见兼容性问题及解决方案

屏幕共享和录制

Wayland 最常见的问题涉及屏幕共享。与 X11 中任何应用程序都可以捕获屏幕不同，Wayland 需要通过 xdg-desktop-portal 获取用户的明确许可。应用程序必须集成 PipeWire 才能进行屏幕捕获。

如果屏幕共享显示黑色帧：

  • 确认已安装 xdg-desktop-portal-gtk 或 xdg-desktop-portal-kde
  • 确保 PipeWire 正在运行
  • 检查应用程序是否使用了最新的门户 API

分数缩放

在高 DPI 显示器上，分数缩放（125%、150%、175%）在 Wayland 中表现比 X11 好得多。然而，XWayland 应用程序可能在整数缩放后被合成器模糊，这会影响尚未迁移到原生 Wayland 协议的旧应用程序。

解决方案包括：

  • 尽可能使用原生的 Wayland 应用程序
  • 为特定旧应用程序禁用分数缩放
  • 等待工具包更新（GTK4 和 Qt6 处理得更好）

色彩管理

Wayland 合成器正在逐步实现色彩管理，但支持程度不一。ICC 配置文件可能需要手动配置。专业色彩关键工作流程应在迁移前确认其合成器的色彩管理功能。

NVIDIA GPU 支持

NVIDIA 的专有驱动程序历史上与 X11 的兼容性更好。然而，最近的驱动程序版本显著改善了对 Wayland 的支持。NVIDIA 的 495 系列添加了 GBM（通用缓冲区管理）支持，使 Wayland 功能得以正常运行。

截至 2026 年，大多数 NVIDIA 用户可以成功运行 Wayland，尽管对于旧硬件或特定专业应用，X11 可能仍提供稍好的稳定性。随着每次驱动程序的发布，这一差距正在逐渐缩小。如果你在迁移过程中监控 GPU 性能，请查看我们的指南 Linux 上的 GPU 监控，了解在两种显示服务器下都能良好工作的工具。

发行版采用情况

当前主要发行版的默认设置

2023 年，Wayland 的过渡达到临界点，主要发行版切换了默认设置：

  • Fedora：自 Fedora 25（2016 年）以来默认使用 Wayland
  • Ubuntu：自 21.04 版本起（非 NVIDIA 系统）默认使用 Wayland
  • Debian：自 Debian 10 起默认使用 Wayland
  • Arch Linux：Wayland 可用且日益受到青睐

桌面环境支持：

  • GNOME：自 GNOME 3.20 起以 Wayland 为主，正向仅 Wayland 过渡
  • KDE Plasma：自 Plasma 5.21 起成熟使用 Wayland，X11 会话将在 Plasma 6.8（2027 年初）中结束
  • XFCE：以 X11 为主，实验性支持 Wayland
  • Cinnamon：主要使用 X11，Wayland 开发正在进行中

每个桌面环境与系统组件的集成方式不同。例如，文件管理器的行为在不同环境中差异显著——请参阅我们的 Ubuntu 24.04 文件管理器比较，其中涵盖了 Nautilus（GNOME）、Dolphin（KDE）及其他在 Wayland 和 X11 下的表现。

KDE Plasma 6.8 的里程碑

KDE 宣布 Plasma 6.8 将停止支持 X11 会话，标志着一个转折点。随着 X11 会话在 2027 年初结束，KDE 完全致力于 Wayland 的未来。这一决定紧随 GNOME 的类似轨迹，表明主要桌面环境认为 Wayland 已足够成熟，可用于生产环境。

迁移指南：如何切换

何时迁移到 Wayland

现在迁移如果你：

  • 使用现代的 AMD 或 Intel 图形
  • 使用高 DPI 或混合刷新率显示器
  • 安全性是首要关注点
  • 希望获得 HDR 支持或现代显示功能
  • 你的应用程序已经是原生 Wayland 应用程序

考虑留在 X11 如果你：

  • 专业工作流程依赖于 X11 特定的功能
  • 使用较旧的 NVIDIA GPU（900 系列之前）
  • 工作中关键的旧应用程序在 XWayland 下存在问题
  • 你的发行版尚未默认使用 Wayland

在不完全迁移的情况下测试 Wayland

大多数 Linux 发行版使测试变得容易。在登录屏幕，寻找会话类型选择器（通常是一个齿轮图标）。选择 Wayland 会话进行测试，无需更改系统配置。

如果出现问题，只需注销并选择 X11 会话。你的桌面环境设置、应用程序和工作流程保持不变——只有底层的显示服务器不同。对于以终端为主的流程，测试尤为重要——现代 终端模拟器如 Alacritty 和 Kitty 提供原生的 Wayland 支持，并且性能优异。

如果你正在设置一个新系统以正确测试 Wayland，我们的指南 安装 Ubuntu 24.04 或 重新安装 Linux Mint 会逐步介绍完整的设置过程，包括显示服务器的选择。

常见问题的故障排除

应用程序崩溃或无法启动：

# 强制通过 XWayland 使用 X11
GDK_BACKEND=x11 应用程序名称

屏幕共享不起作用：

# 确认 PipeWire 正在运行
systemctl --user status pipewire

# 检查门户实现
ls /usr/share/xdg-desktop-portal/portals/

分数缩放效果差：

# 强制 XWayland 缩放（KDE）
KWIN_X11_NO_FRACTIONAL_SCALING=1

# 强制对特定应用程序使用整数缩放
GDK_SCALE=2 应用程序名称

对于需要无论使用哪种显示服务器都持续运行的持久服务，你可能需要正确配置它们。请参阅我们的指南 在 Linux 中将任何可执行文件作为服务运行，了解适用于 Wayland 和 X11 的 systemd 服务配置。

Linux 显示服务器的未来

Wayland 的未来发展

当前的开发重点包括：

  • 专业工作流程的色彩管理协议
  • HDR 和宽色域支持 跨合成功能
  • 改善平板和触控笔输入 以满足数字艺术家的需求
  • 更好的多 GPU 和混合图形处理
  • 可及性功能 与 X11 达到同等水平

应用程序分发也在改善对 Wayland 的支持。现代打包系统如 Snap 和 Flatpak 比传统包管理器更优雅地处理 Wayland 权限，使沙盒应用在需要时更容易请求显示服务器访问。

X11 的维护模式

X.Org 的开发已基本停止，仅限于安全补丁。最后一个重要 X 服务器版本已超过三年。虽然 X11 在可预见的未来仍会通过 XWayland 和遗留支持可用，但活跃开发已完全转向 Wayland。

这并不意味着 X11 会立即消失。关键系统、企业环境和利基用例将使 X11 在未来几年内保持相关性。然而，对于主流 Linux 桌面计算，向 Wayland 的过渡是不可避免的，且已基本完成。

结论：2026 年选择你的显示服务器

对于 2026 年的大多数 Linux 用户，Wayland 是更好的选择。其安全优势、现代硬件支持和更清晰的架构优于典型工作流程的兼容性问题。主要发行版、桌面环境和应用程序开发者已承诺将 Wayland 作为未来。

然而，技术选择应服务于你的需求，而非意识形态。如果 X11 对你的特定使用案例表现更好——无论是由于遗留应用程序、专业需求还是硬件限制——继续使用它是没有羞耻的。两种显示服务器将在未来几年内共存。

关键是理解权衡。Wayland 提供了安全性、现代功能和更好的长期支持。X11 提供了成熟度、兼容性和经过验证的记录。评估你的需求，测试两种选项，并根据最适合你的 Linux 工作流程做出明智的决定。

有用的链接

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