ウェイランド（プロトコル）

Waylandプロトコルアーキテクチャでは、クライアントとコンポジタは、リファレンス実装ライブラリを使用してWaylandプロトコルを介して通信します。

Waylandプロトコルはクライアント・サーバーモデルを採用しており、クライアントは画面上にピクセルバッファの表示を要求するグラフィカルアプリケーションであり、サーバー（コンポジター）はこれらのバッファの表示を制御するサービスプロバイダである。

Waylandのリファレンス実装は2層プロトコルとして設計されています。^{[ 24 ]}

• 2 つのプロセス(クライアントとコンポジタ)間のプロセス間通信と、それらが交換するデータのマーシャリングを処理する低レベル層またはワイヤプロトコル。この層はメッセージベースであり、通常はカーネル IPC サービス、特にLinuxやその他のUnix ライクなオペレーティングシステムの場合はUnix ドメインソケットを使用して実装されます。^{[ 25 ]}
• その上に構築された高レベル層は、ウィンドウシステムの基本機能を実装するためにクライアントとコンポジタが交換する必要のある情報を処理します。この層は「非同期オブジェクト指向プロトコル」として実装されています。^{[ 26 ]}

低レベル層はC言語で手動で記述されていますが、高レベル層はXML形式で保存されたプロトコルの要素の説明から自動的に生成されます。^{[ 27 ]}このXMLファイル内のプロトコルの説明が変更されるたびに、プロトコルを実装するCソースコードが新しい変更を含めるように再生成され、非常に柔軟で拡張可能でエラーのないプロトコルが実現します。

Waylandプロトコルのリファレンス実装は、Waylandクライアントが使用するライブラリとWaylandコンポジタが使用するライブラリの2つのライブラリに分かれています。^{[ 28 ]}libwayland-clientlibwayland-server

Waylandプロトコルは「非同期オブジェクト指向プロトコル」と説明されています。^{[ 26 ]}オブジェクト指向とは、コンポジタが提供するサービスが、同じコンポジタ上に存在する一連のオブジェクトとして表現されることを意味します。各オブジェクトは、名前、複数のメソッド（リクエストと呼ばれる）、および複数の関連イベントを持つインターフェースを実装します。すべてのリクエストとイベントには、名前とデータ型を持つ0個以上の引数があります。このプロトコルは、リクエストが同期応答やACKを待つ必要がないという意味で非同期であり、往復遅延時間を回避してパフォーマンスを向上させます。

Waylandクライアントは、オブジェクトのインターフェースがそのリクエストをサポートしている場合、そのオブジェクトに対してリクエスト（メソッド呼び出し）を行うことができます。クライアントは、そのリクエストの引数に必要なデータも提供する必要があります。これが、クライアントがコンポジタからサービスを要求する方法です。コンポジタは、オブジェクトにイベント（おそらく引数も含む）を発行させることで、クライアントに情報を返します。これらのイベントは、特定のリクエストに対する応答として、または内部イベント（入力デバイスからのイベントなど）や状態変化の発生に応じて非同期的に、コンポジタによって発行されます。エラー状態も、コンポジタによってイベントとして通知されます。^{[ 26 ]}

クライアントがオブジェクトにリクエストを行うには、まずそのオブジェクトを識別するために使用する ID 番号をサーバーに伝える必要があります。^{[ 26 ]}コンポジタには、グローバル オブジェクトと非グローバル オブジェクトの 2 種類のオブジェクトがあります。グローバル オブジェクトは、作成時 (および破棄時) にコンポジタによってクライアントに通知されますが、非グローバル オブジェクトは通常、既に存在する他のオブジェクトによってその機能の一部として作成されます。^{[ 29 ]}

インターフェースとその要求およびイベントは、Wayland プロトコルを定義するコア要素です。プロトコルの各バージョンには、Wayland コンポジタに必ず含まれるべきインターフェースのセットと、それらの要求およびイベントが含まれています。オプションとして、Wayland コンポジタは、新しい要求およびイベントをサポートする独自のインターフェースを定義および実装して、コア プロトコルを超える機能を拡張することができます。^{[ 30 ]}プロトコルの変更を容易にするために、各インターフェースには名前に加えて「バージョン番号」属性が含まれています。この属性により、同じインターフェースのバリアントを区別できます。各 Wayland コンポジタは、利用可能なインターフェースだけでなく、それらのインターフェースのサポートされているバージョンも公開します。^{[ 31 ]}

Wayland コンポジタとそのクライアントは、EGLを使用してフレームバッファに直接描画します。X.Orgサーバーは、 XWaylandとGlamor を使用します。

Wayland プロトコルにはレンダリング API は含まれていません。^{[ 35 ] [ 15 ] [ 36 ] [ 37 ] : 2}代わりに、Wayland は直接レンダリングモデルに従っており、クライアントはウィンドウの内容をコンポジタと共有可能なバッファにレンダリングする必要があります。^{[ 38 ]}そのため、クライアントはレンダリングをすべて自分で行うか、CairoやOpenGLのようなレンダリング ライブラリを使用するか、 QtやGTKなどの Wayland をサポートする高レベル ウィジェット ライブラリのレンダリング エンジンに依存するかを選択できます。クライアントは、オプションで、フォント レンダリング用のFreetypeなど、特定のタスクを実行するための他の専用ライブラリを使用することもできます。

レンダリングされたウィンドウの内容を含む結果のバッファは、wl_bufferオブジェクトに格納されます。このオブジェクトの内部型は実装に依存します。唯一の要件は、コンテンツ データがクライアントとコンポジタ間で共有可能であることです。クライアントがソフトウェア (CPU) レンダラーを使用し、結果がシステム メモリに格納されている場合、クライアントとコンポジタは共有メモリを使用して余分なコピーなしでバッファ通信を実装できます。Wayland プロトコルは、wl_shm ^{[ 39 ]}およびwl_shm_pool ^{[ 40 ]}インターフェイスを介して、この種の共有メモリ バッファをネイティブに提供しています。この方法の欠点は、コンポジタが表示するために追加の作業 (通常は共有データを GPU にコピーする) が必要になる場合があり、グラフィックス パフォーマンスが低下することです。

最も典型的なケースは、クライアントがOpenGL、OpenGL ES、Vulkanなどのハードウェア (GPU) アクセラレーション API を使用してビデオ メモリバッファに直接レンダリングすることです。クライアントとコンポジタは、特別なハンドラを使用してこの GPU 空間バッファを参照することで共有できます。^{[ 41 ]}この方法により、コンポジタはメイン メモリ バッファをクライアントからコンポジタ、そして GPU へと転送する余分なデータ コピーを回避できるため、グラフィックス パフォーマンスが向上し、この方法が推奨されます。コンポジタは、API クライアントと同じハードウェア アクセラレーションAPI を使用して、ディスプレイに表示される最終シーンの構成をさらに最適化できます。

共有バッファでのレンダリングが完了すると、Waylandクライアントはコンポジタにバッファのレンダリングされた内容をディスプレイに表示するように指示する必要があります。この目的のために、クライアントはレンダリングされた内容を格納するバッファオブジェクトをサーフェスオブジェクトにバインドし、サーフェスに「コミット」要求を送信して、バッファの実効的な制御をコンポジタに渡します。^{[ 24 ]}その後、クライアントはバッファを再利用して別のフレームをレンダリングしたい場合は、コンポジタがバッファを解放する（イベントによって通知される）のを待ちます。あるいは、別のバッファを使用して新しいフレームをレンダリングし、レンダリングが完了したら、この新しいバッファをサーフェスにバインドしてその内容をコミットすることもできます。^{[ 42 ] : 7}レンダリングに使用される手順（関連するバッファの数とその管理を含む）は、完全にクライアントの制御下にあります。^{[ 42 ] : 7}

WaylandとXの間には、パフォーマンス、コードの保守性、セキュリティに関していくつかの違いがあります。^{[ 43 ]}

建築

コンポジションマネージャはX では独立した追加機能ですが、Wayland ではディスプレイサーバとコンポジタが単一の機能として統合されています。^{[ 44 ] [ 36 ]}また、X では独立したクライアント側プロセスであるウィンドウマネージャのタスクの一部も組み込まれています。^{[ 45 ]}

合成

Xでは合成はオプションだが、Waylandでは必須である。Xにおける合成は「アクティブ」であり、つまり合成器はすべてのピクセルデータを取得する必要があり、これにより遅延が発生する。Waylandにおける合成は「パッシブ」であり、つまり合成器はクライアントから直接ピクセルデータを受信する。^{[ 46 ]： 8-11}

レンダリング

X サーバー自体はレンダリングを実行できますが、クライアントから送信されたレンダリング済みウィンドウを表示するように指示することもできます。対照的に、Wayland はレンダリング用の API を公開せず、フォント、ウィジェットなどのレンダリングを含むタスクをクライアントに委任します。^{[ 44 ] [ 36 ]}ウィンドウ装飾は、クライアント側 (グラフィックス ツールキットなど) でレンダリングするか、コンポジタがそのような機能を実装することを選択した場合は、オプトインのxdg-decorationプロトコルを使用してサーバー側 (コンポジタ) でレンダリングします。^{[ 47 ]}

安全

Wayland は、すべてのウィンドウの入力と出力を分離し、両方の機密性、完全性、可用性を実現します。オリジナルの X 設計にはこれらの重要なセキュリティ機能が欠けていましたが、 ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}いくつかの拡張機能が開発され、それを緩和しようとしています。^{[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]}また、コードの大部分がクライアントで実行されるため、root権限で実行する必要のあるコードが少なくなり、セキュリティが向上します。^{[ 12 ]}ただし、現在では多くの人気のある Linux ディストリビューションで、X サーバーを root 権限なしで実行できます。^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]}

ネットワーキング

X Window System は、ネットワーク上で動作するように設計されたアーキテクチャです。Wayland 自体はネットワーク透過性を提供しませんが、^{[ 15 ]}コンポジタは任意のリモートデスクトッププロトコルを実装してリモートディスプレイを実現できます。さらに、 VNCと同様のリモートフレームバッファアクセスを提供する Wayland イメージストリーミングと圧縮に関する研究も行われています。^{[ 22 ]}

XWayland はWayland クライアントとして動作するX サーバーであり、Wayland コンポジタ環境でネイティブ X11 クライアント アプリケーションを表示できます。^{[ 55 ] [ 56 ]}これは、 XQuartz がmacOSのネイティブ ウィンドウ システムで X アプリケーションを実行する方法と似ています。XWayland の目標は、X Window System から Wayland 環境への移行を容易にし、その間、移植されていないアプリケーションを実行する方法を提供することです。XWayland はX.Org Serverバージョン 1.16 にメインライン化されました。^{[ 57 ]}

Qt 5 やGTK 3などのウィジェットツールキットは、実行時にグラフィカルバックエンドを切り替えることができ、^{[ 58 ]}ユーザーはロード時にアプリケーションを X 上で実行するか Wayland 上で実行するかを選択できます。Qt 5 は、このための-platformコマンドラインオプション^{[ 59 ]}を提供していますが、GTK 3 では、 Unix 環境変数を設定することで、ユーザーが目的のGDKバックエンドを選択できます。^{[ 58 ] [ 60 ]}GDK_BACKEND

Westonは、Waylandプロジェクトによってプロトコルのリファレンス実装として開発されたWaylandコンポジタです。 ^{[ 83 ] [ 84 ]} C言語で記述されており、MITライセンスの下でリリースされています。

Weston は、カーネル モード設定(KMS)、グラフィックス実行マネージャ(GEM)、udevなどのカーネル固有の機能に依存しているため、公式にはLinuxのみをサポートしています。Linux では、 evdevを介して入力を処理し、汎用バッファ管理(GBM)を介してバッファ管理を行います。FreeBSD 用のプロトタイプ ポートは2013年に発表されました。^{[ 85 ]}

コンポジタは高帯域幅デジタルコンテンツ保護（HDCP）^{[ 86 ]}をサポートし、GEMを使用してアプリケーションとコンポジタ間でバッファを共有します。ドックやパネルなどの要素を提供する「シェル」を備えたプラグインアーキテクチャが特徴です。^{[ 22 ]}アプリケーションは独自のウィンドウ装飾をレンダリングする責任があります。

Weston はOpenGL ES ^{[ 87 ]}またはソフトウェア レンダリング用のpixmanライブラリ^{[ 88 ]}によるレンダリングをサポートしています。GLXやその他のX Window System の依存関係を取り込まないようにするため、完全な OpenGL スタックは使用されていません。^{[ 89 ]}

Weston 用のリモートデスクトップインターフェースは、2013 年にRealVNCの開発者によって提案されました。^{[ 90 ]}

メイナード

Maynardはグラフィカルシェルであり、 GNOME ShellがMutterのプラグインとして書かれたのと同様に、Westonのプラグイン。 ^{[ 91 ]}

Raspberry Pi HoldingsはCollaboraと共同でMaynardをリリースした。^{[ 92 ] [ 93 ]}

入力デバイス（キーボード、ポインター、タッチスクリーンなど）を処理するための Weston コードは、 libinputと呼ばれる独自のライブラリに分割され、そのサポートは Weston  1.5 で初めて統合されました。^{[ 94 ] [ 95 ]}

Libinput は、複数の Wayland コンポジタの入力デバイスを処理し、汎用X.Org Server入力ドライバも提供します。これは、複数の Wayland コンポジタに対して、入力イベントを処理する共通の方法を備えた単一の実装を提供し、コンポジタが含める必要のあるカスタム入力コードの量を最小限に抑えることを目的としています。libinput は、デバイス検出( udev経由)、デバイス処理、入力デバイスイベント処理、および抽象化を提供します。^{[ 96 ] [ 97 ]}

libinput のバージョン 1.0 はバージョン 0.21 に続き、タブレット、ボタン セット、タッチパッド ジェスチャーのサポートが含まれています。このバージョンでは、安定した API/ABI が維持されます。^{[ 98 ]}

GNOME/GTK およびKDE Frameworks 5 ^{[ 99 ]}が必要な変更をメインライン化したため、Fedora 22 では X.Org の evdev および Synaptics ドライバが libinput に置き換えられます。^{[ 100 ]}

バージョン1.16で、X.Orgサーバーはxf86-input-libinputと呼ばれるラッパーの形でlibinputライブラリのサポートを取得しました。^{[ 101 ] [ 102 ]}

Wayland Security Moduleは、 LinuxカーネルにあるLinux Security Moduleインターフェースに似た提案である。^{[ 103 ]}

一部のアプリケーション（特にアクセシビリティ関連のもの）は、異なるWaylandコンポジタ間で動作する特権機能を必要とします。現在、 Wayland上のアプリケーションは、xdg-desktop-portalを経由するか、システムへの特権アクセスを取得しない限り、スクリーンショットの撮影や入力イベントの挿入などの機密性の高いタスクを実行することは一般的にできません。Waylandによって強制されるセキュリティモデルは、多くのゲームでテキストを入力しようとしたときにマウスの位置の問題も引き起こします。^{[ 104 ]}

Wayland Security Moduleは、コンポジタ内のセキュリティ決定を中央のセキュリティ決定エンジンに委任する方法です。^{[ 103 ]}

ほとんどの主要なLinuxディストリビューションは、デフォルトでWaylandを使用しています。注目すべき例としては、以下のようなものがあります。

• Debian は、2019 年 7 月 6 日にリリースされたバージョン10 (Buster)以降、GNOME のデフォルト セッションとして Wayland を同梱しています。^{[ 105 ]}
• Fedora はバージョン 25 (2016 年 11 月 22 日リリース) 以降、GNOME Workstation Edition デスクトップ セッションに Wayland を使用し、グラフィック ドライバが Wayland をサポートできない場合はX.Org をフォールバックとして使用します。 ^{[ 106 ]} Fedora はバージョン 34 (2021 年 4 月 27 日リリース) 以降、KDE ​​Plasma Edition セッションのデフォルトとして Wayland を使用しています。これらの Fedora Edition はどちらも、Fedora 41 (2024 年 10 月 29 日リリース) でデフォルトで X.Org セッションを廃止しました。^{[ 107 ]}
• Manjaro は、Manjaro 20.2 (Nibia) (2020 年 11 月 22 日リリース) の GNOME エディションにデフォルトとして Wayland を同梱しています。^{[ 108 ]}
• Debianを移植したRaspberry Pi OSは、 2021年12月3日にリリースされたバージョン11（Bullseye）以降、Waylandを使用するオプションを提供してきた。Waylandは、2023年10月10日にリリースされたバージョン12（Bookworm）でデフォルトになった。
• Red Hat Enterprise Linuxは、 2019年5月7日にリリースされたバージョン8で、Waylandをデフォルトのセッションとして出荷しています。^{[ 109 ]}
• Steam OS 3.7 のデスクトップ モードは、KDE ​​Plasma 5.27 から KDE Plasma 6.2 に移行しましたが、当時、Valve は依然として X.Org セッションをデフォルトとしていました。Steam OS 3.8 のデスクトップ モードは KDE Plasma 6.4 に移行し、この Steam OS のリリースで、Valve はデスクトップ モードをデフォルトで Wayland セッションに切り替えました。^{[ 110 ]}
• Ubuntu 17.10 (Artful Aardvark) では、デフォルトで Wayland が同梱されていました。^{[ 111 ]}しかし、Ubuntu 18.04 LTS では、いくつかの問題により、デフォルトで X.Org に戻されました。^{[ 112 ] [ 113 ]} 2021 年に Ubuntu 21.04 がリリースされてからは、Wayland が再びデフォルトになっています。^{[ 114 ]} Ubuntu 25.10 では、そのバージョンで使用されている GNOME のバージョンである GNOME 49 のため、コンパイル時に X.Org セッションが無効になっていました。次のバージョンの GNOME、GNOME 50 では X.Org セッションが完全に削除されるため、[115] また Ubuntu 26.04 は Ubuntu の LTS リリースであるため、Ubuntu は X.Org セッション^{を再度有効}にせず、Ubuntu 26.04 の準備として Wayland セッションのみで 25.10 をテストできるようにしました。^{[ 116 ] [ 117 ]}
• Slackware Linuxは、2020年2月20日に開発版である-currentにWaylandを組み込みました^{[ 118 ]。}これは2022年にバージョン15.0になりました。しかし、Waylandはまだデフォルトではありません。^{[ 119 ]}

Waylandをサポートするツールキットには、以下のものが含まれます。

• EFLは選択機能を除いてWaylandを完全にサポートしています。^{[ 120 ]}
• GTK 3.20 は Wayland を完全にサポートしています。^{[ 121 ]}
• Qt 5はWaylandを完全にサポートしており、WaylandコンポジタとWaylandクライアントの両方を作成するために使用できます。
• Wayland のSDLサポートは 2.0.2 リリースで初めて導入され^{[ 122 ]}、バージョン 2.0.4 以降はデフォルトで有効になっています^{[ 123 ] 。}
• GLFW 3.2はWaylandをサポートしています。^{[ 124 ]}
• FreeGLUTは初期段階でWaylandをサポートしています。^{[ 125 ]}
• FLTKはバージョン1.4.0（2024年11月）以降、Waylandをサポートしています。^{[ 126 ]}

X11からWaylandに移植されたデスクトップ環境には、GNOME ^{[ 127 ]} 、KDE ​​Plasma ^{[ 128 ]}、Enlightenment ^{[ 129 ]}などがあります。現在、XfceもWaylandコンポジタを開発中です^{[ 130 ] 。}

• GNOME 3.20 は、完全な Wayland セッションを備えた最初のバージョンでした。^{[ 131 ]} GNOME 3.22 には、GTK、Mutter、および GNOME Shell 全体で大幅に改善された Wayland サポートが含まれていました。^{[ 132 ]} GNOME 3.24 では、Wayland で独自の Nvidia ドライバーのサポートが出荷されました。^{[ 133 ]} GNOME 49 では、X.Org セッションはデフォルトで無効になっており、GNOME 50 では、X.Org セッションのサポートがソース コードから削除されました。^{[ 115 ]}これにより、XWaylandを介して GNOME の Wayland セッションで X11 アプリケーションを実行する機能が削除されるわけではありません。
• KDE Plasma はバージョン 5 で Wayland のサポートを開始しました。^{[ 134 ]} Plasma のバージョン 5.4 は、完全な Wayland セッションを備えた最初のバージョンでした。^{[ 135 ]} KDE Plasma 6.0 では、Wayland がデフォルトのセッションとなり、X.Org がフォールバック セッションとして利用可能になりました。^{[ 136 ]} KDE Plasma 6.4 では、KWin が X.Org セッションを認識しました。^{[ 64 ]} 2027 年初頭にリリース予定の KDE Plasma 6.8 では、KDE ​​Plasma は X11 セッションのサポートを終了します。^{[ 137 ]}これにより、 XWaylandを介して KDE Plasma の Wayland セッションで X11 アプリケーションを実行する機能が削除されるわけではありません。
• 2015年11月、Enlightenment e20がWaylandの完全サポート付きで発表されました。^{[ 138 ] [ 62 ] [ 139 ]}
• 2026年1月、XfceはxfwmのWayland版であるxfwl4を発表しました。xfwl4は、 System76のCOSMICと同じツールキットであるsmithay ^{[ 130 ]}を使用してRustで記述され、Pop!_OS 24.04以降で使用されています。GNOMEやKDE Plasmaとは異なり、2026年4月現在、Xfceの開発者は、xfwmのメンテナンスを行う開発者がいる限り、X11セッションは非推奨になったり削除されたりしないと発表しました。

Waylandをサポートするその他のソフトウェアには、以下のものがあります。

• Intelligent Input Busは Wayland のサポートに取り組んでおり、Fedora 22 で利用可能になる可能性がある。^{[ 140 ]}
• RealVNCは2014年7月にWayland開発者プレビューを公開した。^{[ 90 ] [ 141 ] [ 142 ]}
• wayvncは、wlrootsベースのWaylandコンポジタ用のVNCサーバーです。
• MaliitとKDEのPlasma Keyboardは、Wayland上で動作する入力方法フレームワークとして使用される2つの仮想キーボードです。 ^{[ 143 ] [ 144 ] [ 145 ] [ 146 ]}
• kmscon はwlterm で Wayland をサポートしています。^{[ 147 ]}
• MesaにはWaylandのサポートが統合されています。^{[ 148 ]}
• Eclipseは2014年のGSoCプロジェクト中にWayland上で動作するように作られました。^{[ 149 ]}
• Vulkan WSI (Window System Interface) は、OpenGL および OpenGL ES の EGL や X11 上の OpenGL の GLX と同様の目的を果たす API 呼び出しのセットです。Vulkan WSI は、VK_USE_PLATFORM_WAYLAND_KHR により、Wayland を最初からサポートしています。Vulkan クライアントは、Weston、GENIVI LayerManager、Mutter / GNOME Shell、Enlightenment など、変更されていない Wayland サーバー上で実行できます。WSI を使用すると、アプリケーションはシステム上のさまざまな GPU を検出し、GPU レンダリングの結果をウィンドウ システムに表示できます。^{[ 150 ]}
• Waydroid（旧称Anbox -Halium）は、Waylandを使用してLinuxディストリビューション上でAndroidアプリケーションを実行するためのコンテナです。

Waylandをサポートするモバイルおよび組み込みハードウェアには、以下のものが含まれます。

• ポストマーケットOS
• GENIVI Alliance:車載インフォテインメント(IVI)の GENIVI Alliance (現在は COVESA ) は Wayland をサポートしています。^{[ 151 ]}
• Jolla : Jolla のスマートフォンは Wayland を使用しています。また、Linux Sailfish OS を他のベンダーのハードウェアで使用する場合や、ユーザーが Android デバイスにインストールする場合にも標準で使用されています。^{[ 152 ] [ 153 ] [ 154 ]}
• Tizen : バージョン 2.x 以降、Tizen は車載インフォテインメント(IVI) 設定で Wayland をサポートしています。^{[ 155 ]} 3.0 以降、Tizen はデフォルトで Wayland を使用します。^{[ 156 ] [ 157 ]}