GUI显示系统之SurfaceFlinger其它部分完整章节:http://blog.csdn.net/uiop78uiop78/article/details/8954508 第1章 GUI系统之SurfaceFlinger在进入GUI系统的学习前,建议大家可以先阅读本书应用篇中的“OpenGLES”章节,并参阅OpenGL ES官方指南。因为Android的GUI系统是基于OpenGL/EGL来实现的,如果没有一定基础的话,分析源码时有可能会“事倍功半”。 1.1 Gralloc与Framebuffer相信做过Linux开发的人对framebuffer不会太陌生,它是内核系统提供的一个与硬件无关的显示抽象层。之所以称之为buffer,是由于它也是系统存储空间的一部分,是一块包含屏幕显示信息的缓冲区。由此可见,在“一切都是文件”的Linux系统中,Framebuffer被看成了终端monitor的“化身”。它借助于文件系统向上层提供统一而方便的操作接口,从而让用户空间程序可以不用修改就能适应多种屏幕——无论这些屏幕是哪家厂商、什么型号,都由framebuffer内部来兼容。 在Android系统中,framebuffer提供的设备文件节点是/dev/graphics/fb*。因为理论上支持多个屏幕显示,所以fb按数字序号进行排列,即fb0、fb1等等。其中第一个fb0是主显示屏幕,必须存在。如下是某设备的fb设备截图: 图 11?1 fb节点 根据前面章节学习过的知识,Android中各子系统通常不会直接基于Linux驱动来实现,而是由HAL层间接引用底层架构,在显示系统中也同样如此——它借助于HAL层来操作帧缓冲区,而完成这一中介任务的就是Gralloc,下面我们分几个方面来介绍。 <1> Gralloc的加载 Gralloc对应的模块是由FramebufferNativeWindow(OpenGLES的本地窗口之一,后面小节有详细介绍)在构造时加载的,即: hw_get_module(HWC_HARDWARE_MODULE_ID, &mModule); 这个hw_get_module函数我们在前面已经见过很多次了,它是上层加载HAL库的入口,这里传入的模块ID名为: #define GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID "gralloc" 按照hw_get_module的作法,它会在如下路径中查找与ID值匹配的库: #define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib/hw" #define HAL_LIBRARY_PATH2 "/vendor/lib/hw" lib库名有如下几种形式: gralloc.[ro.hardware].so gralloc.[ro.product.board].so gralloc.[ro.board.platform].so gralloc.[ro.arch].so 或者当上述的系统属性组成的文件名都不存在时,就使用默认的: gralloc.default.so 最后这个库是Android原生态的实现,位置在hardware/libhardware/modules/gralloc/中,它由gralloc.cpp、framebuffer.cpp和mapper.cpp三个主要源文件编译生成。 <2> Gralloc提供的接口 Gralloc对应的库被加载后,我们来看下它都提供了哪些接口方法。 由于Gralloc代表的是一个hw_module_t,这是HAL中统一定义的硬件模块描述体,所以和其它module所能提供的接口是完全一致的: /*hardware/libhardware/include/hardware/Hardware.h*/ typedef struct hw_module_t {… structhw_module_methods_t* methods; … } hw_module_t; typedef struct hw_module_methods_t { int (*open)(const structhw_module_t* module, const char* id, structhw_device_t** device); } hw_module_methods_t; 这个open接口可以帮助上层打开两个设备,分别是: #defineGRALLOC_HARDWARE_FB0 "fb0" 以及 #define GRALLOC_HARDWARE_GPU0 "gpu0" “fb0”就是我们前面说的主屏幕,gpu0负责图形缓冲区的分配和释放。这两个设备将由FramebufferNativeWindow中的fbDev和grDev成员变量来管理。 /*frameworks/native/libs/ui/FramebufferNativeWindow.cpp*/ FramebufferNativeWindow::FramebufferNativeWindow() : BASE(), fbDev(0), grDev(0), mUpdateOnDemand(false) {… err =framebuffer_open(module, &fbDev); err =gralloc_open(module, &grDev); 这两个open函数分别是由hardware/libhardware/include/hardware目录下的Fb.h和Gralloc.h头文件提供的打开fb及gralloc设备的便捷实现。其中fb对应的设备名为GRALLOC_HARDWARE_FB0,gralloc则是GRALLOC_HARDWARE_GPU0。各硬件生产商可以根据自己的平台配置来实现fb和gralloc的打开、关闭以及管理,比如hardware/msm7k/libgralloc就是一个很好的参考例子。 原生态的实现在hardware/libhardware/modules/gralloc中,对应的是gralloc_device_open@Gralloc.cpp。在这个函数中,根据设备名来判断是打开fb或者gralloc。 /*hardware/libhardware/modules/gralloc/Gralloc.cpp*/ int gralloc_device_open(const hw_module_t*module, const char* name, hw_device_t** device) { intstatus = -EINVAL; if(!strcmp(name, GRALLOC_HARDWARE_GPU0)) {//打开gralloc设备 … } else{ status = fb_device_open(module, name, device);//否则就是fb设备 } returnstatus; } 先来大概看下framebuffer设备的打开过程: /*hardware/libhardware/modules/gralloc/Framebuffer.cpp*/ int fb_device_open(hw_module_t const* module, const char* name,hw_device_t** device) { int status = -EINVAL; if (!strcmp(name, GRALLOC_HARDWARE_FB0)){//设备名是否正确 fb_context_t *dev =(fb_context_t*)malloc(sizeof(*dev));//分配hw_device_t空间,这是一个“壳” memset(dev, 0,sizeof(*dev));//初始化,良好的编程习惯 … dev->device.common.close = fb_close;//这几个接口是fb设备的核心 dev->device.setSwapInterval = fb_setSwapInterval; dev->device.post = fb_post; … private_module_t* m =(private_module_t*)module; status = mapFrameBuffer(m);//内存映射,以及参数配置 if (status >= 0) { … *device =&dev->device.common;//“壳”和“核心”的关系 } } return status; } 其中fb_context_t是framebuffer内部使用的一个类,它包含了众多信息,而最终返回的device只是其内部的device.common。这种“通用和差异”并存的编码风格在HAL层非常常见,大家要做到习以为常。 Struct类型fb_context_t里的唯一成员就是framebuffer_device_t,这是对frambuffer设备的统一描述。一个标准的fb设备通常要提供如下的函数实现: l int(*post)(struct framebuffer_device_t* dev, buffer_handle_t buffer); 将buffer数据post到显示屏上。要求buffer必须与屏幕尺寸一致,并且没有被locked。这样的话buffer内容将在下一次VSYNC中被显示出来 l int(*setSwapInterval)(struct framebuffer_device_t* window, int interval); 设置两个缓冲区交换的时间间隔 l int(*setUpdateRect)(struct framebuffer_device_t* window, int left, int top, int width, int height); 设置刷新区域,需要framebuffer驱动支持“update-on-demand”。也就是说在这个区域外的数据很可能被认为无效 我们再来解释下framebuffer_device_t中一些重要的成员变量,如下表: 表格 11?1 framebuffer_device_t中的重要成员变量
到目前为止,我们还没看到系统是如何打开具体的fb设备、以及如何对fb进行配置,这些工作都是在mapFrameBuffer()完成的。这个函数首先尝试打开(调用open,权限为O_RDWR)如下路径中的fb设备: "/dev/graphics/fb%u"或者 "/dev/fb%u",其中%u当前的实现中只用了“0”,也就是只会打开一个fb,虽然Android从趋势上看是要支持多屏幕的。成功打开fb后,我们通过: ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo); ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &info) 来得到显示屏的一系列参数,同时通过 ioctl(fd, FBIOPUT_VSCREENINFO, &info)来对底层fb进行配置。 这个函数的另一重要任务,就是对fb做内存映射,主要语句如下: void* vaddr = mmap(0,fbSize, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); module->framebuffer->base = intptr_t(vaddr); memset(vaddr, 0, fbSize); 所以映射地址是module->framebuffer->base,这个module对应的是前面hw_get_module(GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID,&module)得到的hw_module_t(被强制类型转化为private_module_t,大家可以自己看下这个struct)。 接下来再看下对gralloc设备的打开操作,它相对fb简单些,如下所示: /*hardware/libhardware/modules/gralloc/Gralloc.cpp*/ int gralloc_device_open(const hw_module_t* module, const char* name,hw_device_t** device) { int status = -EINVAL; if (!strcmp(name,GRALLOC_HARDWARE_GPU0)) { gralloc_context_t*dev;//做法和fb类似 dev =(gralloc_context_t*)malloc(sizeof(*dev));//分配空间 /* initialize ourstate here */ memset(dev, 0,sizeof(*dev)); … dev->device.alloc =gralloc_alloc; //从提供的接口来看,gralloc和分配/释放有关系 dev->device.free =gralloc_free; … } 与fb相似的部分我们就不多做介绍了。因为gralloc担负着图形缓冲区的分配与释放,所以它提供了两个最重要的实现即alloc和free。这里我们先不深入分析了,只要知道gralloc所提供的功能就可以了。 我们以下面简图来小结对Gralloc的分析。 图 11?2 Gralloc简图 |
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