OpenHarmony 图形子系统(二)weston compositor分析 原创 精华

发布于 2022-1-18 11:17
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通过上一节,我们熟悉了基于 Linux DRM的基础显示平台,以及wayland 相关的几个基础概念。这节我们将对搭建在其上的 weston compositor 进行深入分析。

Weston 是基于Wayland 协议的 compositor 的参考实现。其它的实现比如 GNOME 和KDE 也默认提供了基于Wayland display server 协议建立的全功能桌面环境。OpenHarmony 标准系统目前采用的是weston 的实现。

了解weston compositor 有利于我们对OpenHarmony 图形子系统的移植适配及启动问题进行调试。

Weston 结构分析

下图是 OpenHarmony-3.0-LTS 版本的图形子系统 compositor server端的结构图。

OpenHarmony 图形子系统(二)weston compositor分析-开源基础软件社区
compositor 上端通过 wayland 协议与client 进行通讯。

server 端除了 weston外,还加载了窗口管理服务(wmserver)模块和 vsync 模块。另外加载了一个 ivi-shell 模块,这个我们后面在分析client 端 WindowManager 时再说。

weston 下端依赖几个display hdi 层相关的库:

  • libdisplay_gfx 实现图形的硬件加速接口。
  • libdisplay_gralloc:负责显示模块内存的管理,包括内存的申请和释放、内存映射等操作。

drm backend 中 renderer模块通过 use_pixman 选项选择使用 pixman renderer 还是 egl。 egl 是 rendering API(如 OpenGL,OpenGL ES) 与底层原生平台窗口系统之间的接口。

pixman-render 中又通过 use_tde 变量来选择是否使用 tde 硬件加速模块。 TDE(Two Dimensional Engine)是海思的2D图形加速引擎。Rockchip 对应的叫 RGA (Raster Graphic Acceleration) 二维光栅图形加速单元,用来加速了二维图形操作。例如点/线绘制、图像缩放、旋转、位图、图像合成等。

目前 3.0-LTS 若是其它非海思平台,若检测不到tde 模块,则会默认使用 pixman 来进行软件渲染。

关于Wayland

要知道 wayland 协议是被设计成”异步的面向对象“(asynchronous object-oriented protocol)的协议。面向对象(Object-oriented)表示 compositor 所提供的服务是以一系列贮存在同一个compositor 中的对象的方式呈现。

各个对象实现了一个接口(interface),接口有名字、若干的方法(request)及系列相关的events。接口协议可以在xml 文件中描述,编译时有脚本可将其自动生成C 代码(wayland_standard/wayland_scanner_wrapper.py)。

客户端可以给对象发送请求,如果对象的接口支持这个请求的话。

compositor 中有一些wayland 的核心接口(core interfaces) 是必须要具备的,定义在 wayland_standard/protocol/wayland.xml中。此外特定的compositor 可以实现它们自己的接口作为扩展协议。每个接口协议都有版本号,以保证版本的兼容性。

知道上面的前置知识后,我们就可以开始分析weston 的代码了。

weston 启动流程伪代码

weston 启动流程比较长,我们只挑出我们感兴趣的主干部分。整理一下流程,有助于后续调试的时候迅速回忆起看过的代码。

wet_main(args)
	weston_display_create()  //创建 display 对象
	load_configuration(&config) //根据启动参数,加载配置文件 weston.ini 中的配置
	weston_compositor_create()  //创建 compositor 实例
	load_backend()  //根据启动参数-b,显式加载后端显示接口 drm-backend.so
		WL_EXPORT weston_backend_init() //显示后端drm-bakcend.so 初始化入口
			drm_backend_create()
			if use_pixman:
				init_pixman()  //根据启动参数 use_pixman, 在renderer pixman 或者 egl 二选一
					pixman_render_init()  
						tde_renderer_alloc_hook()    
							tde_render_gfx_init()
								dlopen(”libdisplay_gfx.so”)    
							GrallocInitialize()    
							→ peripheral/display “libdisplay_gralloc.so”    
			else:
				init_egl()
	VsyncModuleStart() //依赖图形子系统中的 libvsync_module.so
		InitSA() //注册ID为VSYNC_MANAGER_ID的  Vsync Manager 服务
			RegisterSystemAbility(VSYNC_MANAGER_ID)
		VsyncMainThread()
	load_modules() //加载weston.ini 里配置的 modules 项,3.0-LTS版本里加载了 libivi-controller.z.so,libwmserver.z.so 。 后面介绍 wmserver 窗口管理器模块。
	wl_display_run() //进入事件等待及常规任务循环
		while(run)
			wl_display_flush_clients()
			wl_event_loop_dispatch()

然后来梳理一下我们最关心的 surface 提交, 然后重绘(repaint)及输出流程。

surface 接口绑定及 surface commit 流程

这里就会涉及到一些接口实现的绑定。伪代码中用 (->) 箭头表示我们所关注的其中一个接口方法的实现。方法调用是当client 端发送对应的 wl_xxx 请求事件时被调用。

weston_compositor_create()
	compositor_bind() //创建 compositor 时绑定 compositor_interface 接口实现
		struct wl_compositor_interface compositor_interface //compositor 接口实现
			→compositor_create_surface //创建surface 时绑定 surface 接口实现
				struct wl_surface_interface surface_interface //surface 接口实现
					→ surface_commit()  //在 client 端调用 wl_surface_commit() 提交至此接口
						weston_surface_commit_state()
							pixman_render_attach() //若是新加入的surface 则会进行renderer attach
						weston_surface_schedule_repaint(surface)//标记 output 中 该surface 需要被 repaint

repaint 流程

当有surface 被标记成需要 repaint 时,repaint timer handler 会对这些surface 进行重绘后输出显示。

wl_event_loop //wayland 事件循环
	output_repaint_timer_handler
		backend→repaint_begin()  //开始调用后端 repaint 接口
				weston_output_repaint()
					→drm_output_repaint()
							drm_output_render() //渲染
								if use_pixman:
									drm_output_render_pixman()
											→pixman_renderer_repaint_output()
												repaint_surfaces()
													draw_view()
														repaint_region()
								else:
									drm_output_render_gl()
		drm_repaint_flush() //合成重绘后的画面刷新输出
			drm_pending_state_apply()  //kms

先更新这些,伪代码部分可以对照着源码多梳理几遍。后面将编写一个简单的client,熟悉其核心接口对象(core interfaces)。然后以其为基础分析图形子系统中如何对其进行封装适配,增加WM 窗口管理,Vsync 帧同步,内存管理等模块。

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已于2022-1-18 11:17:39修改
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