Engineering Scrollable-Tiling Layout in Niri Wayland

在 Wayland 协议主导的现代桌面环境中，窗口管理器的设计直接影响用户生产力的上限。传统平铺窗口管理器如 i3 或 Sway 依赖固定网格布局，虽然高效但往往导致窗口频繁重排，干扰用户专注的动态工作流。Niri 作为一款新兴的 Rust 编写的 Wayland 合成器，引入了可滚动平铺（scrollable-tiling）范式，通过无限向右延伸的条带结构，实现窗口列的动态扩展，而非强制调整现有窗口尺寸。这种工程化方法特别适用于多监视器场景，避免了窗口溢出和布局冲突，提供更流畅的交互体验。

Niri 的核心架构建立在 Smithay 库之上，这是一个专为加速 Wayland 合成器开发的 Rust 框架。它处理了 Wayland 协议的核心接口，如表面（surface）和输出（output）的抽象，确保 Niri 能高效管理图形渲染和输入事件。不同于 PaperWM 等 GNOME 扩展，Niri 从底层重构了监视器独立性：每个监视器拥有专属的无限条带和工作区集，窗口绝不会跨越监视器边界。这种设计源于对多监视器效率的工程优化，在连接/断开监视器时，工作区布局会智能迁移并恢复，减少用户手动干预。

在实现细节上，Niri 使用 EGL 作为默认渲染后端，结合 DRM/KMS 驱动实现硬件加速。窗口排列采用列式结构，每列宽度可配置为比例（proportion）或固定像素，支持渐变边框和动画过渡。动态工作区垂直堆叠，默认提供无限空闲工作区，用户通过 Super + 数字键快速切换。证据显示，这种 scrollable-tiling 机制在多窗口场景下显著降低 CPU 开销，因为新窗口仅追加到条带末端，而非全局重绘布局。根据 Niri 的官方文档，“Opening a new window never causes existing windows to resize”，这确保了工程稳定性，尤其在高负载开发环境中。

进一步的工程优势体现在输入和输出优化上。Niri 支持触控板和鼠标手势，如三指滑动切换工作区，四指捏合进入概览模式（overview），这些通过 libinput 库集成，实现低延迟响应。同时，屏幕录制功能集成 xdg-desktop-portal，支持动态遮蔽敏感窗口，避免隐私泄露。浮动窗口支持从 25.01 版本引入，允许特定应用脱离平铺布局，如视频播放器。标签组（tabs）功能则将同一列窗口折叠为标签页，共享垂直空间，适用于代码编辑和文档浏览，提升多任务效率。

要落地 Niri 的 scrollable-tiling，需要从安装和配置入手。首先，确保系统满足依赖：Rust 1.70+、Wayland 开发库、mesa-dri-drivers 和 libinput。Fedora 用户可直接 dnf install niri；Arch 用户通过 pacman。对于源码构建，执行 cargo build --release，然后安装 niri-session 到 /usr/bin/。配置使用 KDL 格式，位于 ~/.config/niri/config.kdl，支持实时重载（niri msg reload-config）。

关键配置参数包括布局和动画调优。以多监视器效率为例，定义输出规则：

output "eDP-1" { mode 1920x1080@60Hz position 0,0 background-color "rgb(25,25,25)" }

output "DP-1" { mode 2560x1440@144Hz position 1920,0 scale 1.5 # 分数缩放支持 }

这确保每个监视器独立条带，避免 DPI 不匹配导致的模糊。窗口规则（window-rule）用于动态管理：

window-rule { match app-id="firefox" open-maximized true default-column-width { proportion 0.6; } }

此规则使 Firefox 启动时最大化列，并占屏幕 60% 宽度。对于动画，禁用或加速以优化性能：

animations { slowdown 0.5 # 全局加速 2 倍 workspace-switch { spring damping-ratio=1.2 stiffness=1500 # 快速收敛 } }

监控点包括 GPU 占用（使用 nvtop 或 radeontop）和输入延迟（启用 debug { show-fps true } 显示帧率）。风险在于新兴项目可能兼容性问题，如 NVIDIA 驱动需 ≥535 版本；回滚策略为切换至 Sway，并备份 config.kdl。

在工程实践中，Niri 的 scrollable-tiling 还支持自定义着色器动画，扩展了视觉反馈：

animations { window-open { custom-shader "path/to/shader.glsl" duration-ms 100 } }

这允许开发者注入 GLSL 片段着色器，实现粒子效果或渐变过渡，进一步提升用户体验。标签组配置增强分组效率：

layout { tab-indicator { position "right" width 4 active-color "#7fc8ff" } }

binds { Mod+W { toggle-column-tabbed-display; } Mod+PageUp { focus-window-up; } }

通过这些参数，用户可将相关窗口（如终端和编辑器）归入标签，减少滚动操作。

总体而言，Niri 的设计体现了 Rust 在系统编程中的优势：内存安全与高性能并存，避免了 C/C++ 合成器常见的崩溃风险。结合多监视器独立性和动态扩展，它为 Wayland 生态注入新鲜活力。实际部署中，建议从小规模测试开始，逐步集成辅助工具如 Waybar（状态栏）和 fuzzel（启动器），构建完整工作站。未来，随着社区贡献增加，Niri 或将成为 scrollable-tiling 的标准实现，推动桌面管理的演进。

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