在一個多窗口的圖形化操作系統(tǒng)中，顯示服務(wù)器的任務(wù)就是組織這些窗口展現(xiàn)給用戶。實際的顯示服務(wù)器有Linux世界基于X11協(xié)議的XServer或者Wayland協(xié)議的Weston，還有Android里的SurfaceFlinger。但是除了顯示，他們同時包含了輸入管理（鼠標(biāo)、鍵盤等）的功能，本文主要還是討論圖形顯示部分，通過將顯示服務(wù)器用到的技術(shù)分解，實際來看看如何實現(xiàn)一個顯示服務(wù)器。

需求分析

在命令行Linux操作系統(tǒng)中實現(xiàn)一個支持GPU圖形應(yīng)用的顯示服務(wù)器：

每個圖形應(yīng)用繪制到一個緩沖（Buffer）

圖形應(yīng)用將這個緩沖交給顯示服務(wù)器組裝成幀緩沖（Framebuffer）

顯示服務(wù)器將幀緩沖顯示到顯示器上

圖一：顯示服務(wù)器需求

一個簡單的OpenGL應(yīng)用

這是一個在Linux X11系統(tǒng)下簡單的OpenGL應(yīng)用【1】，效果是在一個X11窗口中繪制一個紅色三角形。我們看看OpenGL應(yīng)用是如何跟顯示服務(wù)器（XServer）交互的。注意這里忽略了無關(guān)參數(shù)和代碼，下同。

Display

首先用EGL從X11的Display和Window創(chuàng)建Context，然后用OpenGL進(jìn)行實際繪制，最后用EGL的eglSwapBuffers將繪制好的緩沖交給XServer去顯示。

這個例子的目的，一是看看OpenGL應(yīng)用和顯示服務(wù)器的接口，二是看看在顯示服務(wù)器那邊，我們也想用OpenGL做窗口組裝的話還需要什么。

以下三個例子會展示如何解決：

在沒有顯示服務(wù)器（自己就是顯示服務(wù)器）的情況下創(chuàng)建Context進(jìn)行OpenGL繪制

將繪制好的幀緩沖給顯示器顯示

應(yīng)用將緩沖交給顯示服務(wù)器去組裝

無顯示服務(wù)器的OpenGL繪制

例二【2】是在沒有顯示服務(wù)器的情況下，用EGL+GBM做OpenGL繪制的例子：

int

GBM是一個GPU緩沖管理的API，可以直接從GPU的設(shè)備文件（/dev/dri/renderD128）創(chuàng)建一個gbm_device，然后再創(chuàng)建一個代表GPU緩沖的gbm_surface。支持EGL_MESA_platform_gbm擴展【5】的EGL接口可以利用gbm_device和gbm_surface來創(chuàng)建EGLDisplay和EGLSurface。接下來就和EGL+X11那個例子一樣了。

顯示器顯示幀緩沖

顯示幀緩沖可以參考例三【3】，首先打開GPU設(shè)備文件/dev/dri/card0（這個文件同時支持繪圖和顯示，而/dev/dri/renderD128只有繪圖功能）。然后就能調(diào)用KMS接口獲取當(dāng)前連著顯示器的Connector/Encoder/Crtc，這三個模塊的功能：Crtc從幀緩沖讀取數(shù)據(jù)給Encoder，Encoder編碼數(shù)據(jù)給Connector，Connector輸出HDMI/DP/VGA接口的信號。最后drmModeFBPtr代表Crtc要讀取的幀緩沖。當(dāng)前drmModeFBPtr所指向的幀緩沖里面應(yīng)該是命令行界面，我們需要為自己的繪圖緩沖創(chuàng)建一個新的drmModeFBPtr。

int

在上一個例子中我們將圖形繪制在了gbm_surface上，這里就從gbm_surface創(chuàng)建一個新的drmModeFBPtr然后取代原來的命令行drmModeFBPtr給drmModeCrtcPtr顯示：

struct

應(yīng)用和顯示服務(wù)器間傳遞緩沖

現(xiàn)在我們知道自己實現(xiàn)的應(yīng)用和顯示服務(wù)器端如何用OpenGL進(jìn)行繪制，而且顯示服務(wù)器如何將繪制好的幀緩沖拿去顯示。最后的一個問題就是應(yīng)用如何將緩沖傳遞給顯示服務(wù)器用于組裝。應(yīng)用和顯示服務(wù)器是兩個獨立進(jìn)程，這個需求只能用進(jìn)程間通信來解決，但是圖形系統(tǒng)所需傳遞的數(shù)據(jù)量巨大（一幀往往需要幾MB，每秒60幀，就是上百MB/s，這還只是一個應(yīng)用）， 如果用傳統(tǒng)的進(jìn)程間通信方法比如Socket和System V IPC，性能會很差。所以我們需要一種零拷貝的進(jìn)程間共享緩沖的方式。

例四【4】展示了使用dma-buf+unix local socket達(dá)到應(yīng)用和顯示服務(wù)器間零拷貝傳遞緩沖的實現(xiàn)。里面是應(yīng)用部分的代碼，是顯示服務(wù)器部分的代碼。首先我們創(chuàng)建兩個進(jìn)程分別代表應(yīng)用和顯示服務(wù)器，用socketpair建立unix local socket連接（出于演示方便，真實的顯示服務(wù)器會用完整的socket listen/bind/connect/accept流程）：

int

然后是應(yīng)用端，我們用GBM接口獲得緩沖的文件描述（File Descriptor），這個文件描述只是一個句柄，在Linux內(nèi)核里代表了一個關(guān)聯(lián)緩沖的dma-buf結(jié)構(gòu)體。我們只需要在進(jìn)程間傳遞這個文件描述就可以共享他所代表的緩沖而不用拷貝。傳遞文件描述的方法就是這個Unix Local Socket的sendmsg函數(shù)。

// 獲得緩沖

最后是顯示服務(wù)器端，用recvmsg接收應(yīng)用傳送來的文件描述，然后還原為gbm_bo。支持EGL_KHR_image_pixmap擴展【6】的EGL可以將gbm_bo轉(zhuǎn)換為EGLImageKHR（對于支持EGL_EXT_image_dma_buf_import擴展【7】的EGL可以直接將文件描述轉(zhuǎn)換為EGLImageKHR）。支持GL_OES_EGL_image擴展【8】的OpenGL可以將EGLImageKHR轉(zhuǎn)換為貼圖，這樣就能將應(yīng)用的緩沖作為一個OpengGL的貼圖進(jìn)行組裝成幀緩沖的繪圖操作了。

// 接收dma-buf

結(jié)語

本文介紹的這些技術(shù)是顯示服務(wù)器實現(xiàn)的基礎(chǔ)，下一篇文章我們會討論更深入的應(yīng)用和顯示服務(wù)器間的同步問題。

引用

例一：OpenGL應(yīng)用

例二：無顯示服務(wù)器OpenGL

例三：顯示幀緩沖

例四：緩沖傳遞

EGL_MESA_platform_gbm擴展

EGL_KHR_image_pixmap擴展

EGL_EXT_image_dma_buf_import擴展

GL_OES_EGL_image擴展

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的android studio 显示图形_显示服务器实现（一）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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