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GUI顯示系統(tǒng)之SurfaceFlinger其它部分完整章節(jié)：http://blog.csdn.net/uiop78uiop78/article/details/8954508

第1章  GUI系統(tǒng)之SurfaceFlinger

在進(jìn)入GUI系統(tǒng)的學(xué)習(xí)前，建議大家可以先閱讀本書(shū)應(yīng)用篇中的“OpenGLES”章節(jié)，并參閱OpenGL ES官方指南。因?yàn)锳ndroid的GUI系統(tǒng)是基于OpenGL/EGL來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果沒(méi)有一定基礎(chǔ)的話，分析源碼時(shí)有可能會(huì)“事倍功半”。

1.1 Gralloc與Framebuffer

相信做過(guò)Linux開(kāi)發(fā)的人對(duì)framebuffer不會(huì)太陌生，它是內(nèi)核系統(tǒng)提供的一個(gè)與硬件無(wú)關(guān)的顯示抽象層。之所以稱之為buffer，是由于它也是系統(tǒng)存儲(chǔ)空間的一部分，是一塊包含屏幕顯示信息的緩沖區(qū)。由此可見(jiàn)，在“一切都是文件”的Linux系統(tǒng)中，F(xiàn)ramebuffer被看成了終端monitor的“化身”。它借助于文件系統(tǒng)向上層提供統(tǒng)一而方便的操作接口，從而讓用戶空間程序可以不用修改就能適應(yīng)多種屏幕——無(wú)論這些屏幕是哪家廠商、什么型號(hào)，都由framebuffer內(nèi)部來(lái)兼容。

在Android系統(tǒng)中，framebuffer提供的設(shè)備文件節(jié)點(diǎn)是/dev/graphics/fb*。因?yàn)槔碚撋现С侄鄠€(gè)屏幕顯示，所以fb按數(shù)字序號(hào)進(jìn)行排列，即fb0、fb1等等。其中第一個(gè)fb0是主顯示屏幕，必須存在。如下是某設(shè)備的fb設(shè)備截圖：

圖 11?1 fb節(jié)點(diǎn)

根據(jù)前面章節(jié)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，Android中各子系統(tǒng)通常不會(huì)直接基于Linux驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是由HAL層間接引用底層架構(gòu)，在顯示系統(tǒng)中也同樣如此——它借助于HAL層來(lái)操作幀緩沖區(qū)，而完成這一中介任務(wù)的就是Gralloc，下面我們分幾個(gè)方面來(lái)介紹。

<1>  Gralloc的加載

Gralloc對(duì)應(yīng)的模塊是由FramebufferNativeWindow(OpenGLES的本地窗口之一，后面小節(jié)有詳細(xì)介紹)在構(gòu)造時(shí)加載的，即：

hw_get_module(HWC_HARDWARE_MODULE_ID, &mModule);

這個(gè)hw_get_module函數(shù)我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)見(jiàn)過(guò)很多次了，它是上層加載HAL庫(kù)的入口，這里傳入的模塊ID名為：

#define GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID  "gralloc"

按照hw_get_module的作法，它會(huì)在如下路徑中查找與ID值匹配的庫(kù)：

#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib/hw"

#define HAL_LIBRARY_PATH2 "/vendor/lib/hw"

lib庫(kù)名有如下幾種形式：

    gralloc.[ro.hardware].so

    gralloc.[ro.product.board].so

    gralloc.[ro.board.platform].so

    gralloc.[ro.arch].so

或者當(dāng)上述的系統(tǒng)屬性組成的文件名都不存在時(shí)，就使用默認(rèn)的：

    gralloc.default.so

最后這個(gè)庫(kù)是Android原生態(tài)的實(shí)現(xiàn)，位置在hardware/libhardware/modules/gralloc/中，它由gralloc.cpp、framebuffer.cpp和mapper.cpp三個(gè)主要源文件編譯生成。

<2>  Gralloc提供的接口

Gralloc對(duì)應(yīng)的庫(kù)被加載后，我們來(lái)看下它都提供了哪些接口方法。

由于Gralloc代表的是一個(gè)hw_module_t，這是HAL中統(tǒng)一定義的硬件模塊描述體，所以和其它module所能提供的接口是完全一致的：

這個(gè)open接口可以幫助上層打開(kāi)兩個(gè)設(shè)備，分別是：

       #defineGRALLOC_HARDWARE_FB0   "fb0"

以及   #define GRALLOC_HARDWARE_GPU0  "gpu0"

“fb0”就是我們前面說(shuō)的主屏幕，gpu0負(fù)責(zé)圖形緩沖區(qū)的分配和釋放。這兩個(gè)設(shè)備將由FramebufferNativeWindow中的fbDev和grDev成員變量來(lái)管理。

這兩個(gè)open函數(shù)分別是由hardware/libhardware/include/hardware目錄下的Fb.h和Gralloc.h頭文件提供的打開(kāi)fb及gralloc設(shè)備的便捷實(shí)現(xiàn)。其中fb對(duì)應(yīng)的設(shè)備名為GRALLOC_HARDWARE_FB0，gralloc則是GRALLOC_HARDWARE_GPU0。各硬件生產(chǎn)商可以根據(jù)自己的平臺(tái)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)fb和gralloc的打開(kāi)、關(guān)閉以及管理，比如hardware/msm7k/libgralloc就是一個(gè)很好的參考例子。

原生態(tài)的實(shí)現(xiàn)在hardware/libhardware/modules/gralloc中，對(duì)應(yīng)的是gralloc_device_open@Gralloc.cpp。在這個(gè)函數(shù)中，根據(jù)設(shè)備名來(lái)判斷是打開(kāi)fb或者gralloc。

先來(lái)大概看下framebuffer設(shè)備的打開(kāi)過(guò)程：

其中fb_context_t是framebuffer內(nèi)部使用的一個(gè)類(lèi)，它包含了眾多信息，而最終返回的device只是其內(nèi)部的device.common。這種“通用和差異”并存的編碼風(fēng)格在HAL層非常常見(jiàn)，大家要做到習(xí)以為常。

Struct類(lèi)型fb_context_t里的唯一成員就是framebuffer_device_t，這是對(duì)frambuffer設(shè)備的統(tǒng)一描述。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的fb設(shè)備通常要提供如下的函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

l  int(*post)(struct framebuffer_device_t* dev, buffer_handle_t buffer);

將buffer數(shù)據(jù)post到顯示屏上。要求buffer必須與屏幕尺寸一致，并且沒(méi)有被locked。這樣的話buffer內(nèi)容將在下一次VSYNC中被顯示出來(lái)

l  int(*setSwapInterval)(struct framebuffer_device_t* window, int interval);

設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)交換的時(shí)間間隔

l  int(*setUpdateRect)(struct framebuffer_device_t* window, int left, int top,

                 int width, int height);

設(shè)置刷新區(qū)域，需要framebuffer驅(qū)動(dòng)支持“update-on-demand”。也就是說(shuō)在這個(gè)區(qū)域外的數(shù)據(jù)很可能被認(rèn)為無(wú)效

我們?cè)賮?lái)解釋下framebuffer_device_t中一些重要的成員變量，如下表：

表格 11?1 framebuffer_device_t中的重要成員變量

到目前為止，我們還沒(méi)看到系統(tǒng)是如何打開(kāi)具體的fb設(shè)備、以及如何對(duì)fb進(jìn)行配置，這些工作都是在mapFrameBuffer()完成的。這個(gè)函數(shù)首先嘗試打開(kāi)(調(diào)用open，權(quán)限為O_RDWR)如下路徑中的fb設(shè)備：

"/dev/graphics/fb%u"或者 "/dev/fb%u",其中%u當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)中只用了“0”，也就是只會(huì)打開(kāi)一個(gè)fb，雖然Android從趨勢(shì)上看是要支持多屏幕的。成功打開(kāi)fb后，我們通過(guò)：

ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo);

ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &info)

來(lái)得到顯示屏的一系列參數(shù)，同時(shí)通過(guò)

ioctl(fd, FBIOPUT_VSCREENINFO, &info)來(lái)對(duì)底層fb進(jìn)行配置。

這個(gè)函數(shù)的另一重要任務(wù)，就是對(duì)fb做內(nèi)存映射，主要語(yǔ)句如下：

所以映射地址是module->framebuffer->base，這個(gè)module對(duì)應(yīng)的是前面hw_get_module(GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID,&module)得到的hw_module_t(被強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)化為private_module_t，大家可以自己看下這個(gè)struct)。

接下來(lái)再看下對(duì)gralloc設(shè)備的打開(kāi)操作，它相對(duì)fb簡(jiǎn)單些，如下所示：

與fb相似的部分我們就不多做介紹了。因?yàn)間ralloc擔(dān)負(fù)著圖形緩沖區(qū)的分配與釋放，所以它提供了兩個(gè)最重要的實(shí)現(xiàn)即alloc和free。這里我們先不深入分析了，只要知道gralloc所提供的功能就可以了。

我們以下面簡(jiǎn)圖來(lái)小結(jié)對(duì)Gralloc的分析。

圖 11?2 Gralloc簡(jiǎn)圖