Android(安卓)中的 framebuffer 和SurFaceFlinger的关系

作者: 李先静 xianjimli@gmail.com

希望对那些在开发高通MSM7XXX平台的朋友有很大的帮助

FrameBuffer 在Android中并不像在其它GUI那样直观，抽象的层次比较多，加上GUI的更新是通过OpenGLES来做的。所以让人很难搞清GUI更新的整个流程，最近要准备一个讲稿，所以花了一些去研究，这里做点笔记供大家参考，源代码是基于高通平台的，这些代码在网上都可以下载。

FrameBuffer 的相关组件如下图所示：

图片贴不过来，请到原地址去查看http://www.linuxgraphics.cn/android/framebuffer_arch.html

SurfaceFlinger是一个服务，主要是负责合成各窗口的Surface，然后通过OpenGLES显示到FrameBuffer上。SurfaceFlinger本身比较重要而且比较复杂，以后专门写一篇吧。
DisplayHardware是对显示设备的抽象，包括FrameBuffer和Overlay。它加载FrameBuffer和Overlay插件，并初始化OpenGLES:

    mNativeWindow = new FramebufferNativeWindow();    framebuffer_device_t const * fbDev = mNativeWindow->getDevice();    if (hw_get_module(OVERLAY_HARDWARE_MODULE_ID, &module) == 0) {       overlay_control_open(module, &mOverlayEngine);    }    surface = eglCreateWindowSurface(display, config, mNativeWindow.get(), NULL);    eglMakeCurrent(display, surface, surface, context);

FramebufferNativeWindow 是framebuffer 的抽象，它负责加载libgralloc，并打开framebuffer设备。FramebufferNativeWindow并不直接使用 framebuffer，而是自己创建了两个Buffer：
1. queueBuffer负责显示一个Buffer到屏幕上，它调用fb->post去显示。
2. dequeueBuffer获取一个空闲的Buffer，用来在后台绘制。

这两个函数由eglSwapBuffers调过来，调到:

egl_window_surface_v2_t::swapBuffers：    nativeWindow->queueBuffer(nativeWindow, buffer);    nativeWindow->dequeueBuffer(nativeWindow, &buffer);

msm7k/liboverlay是Overlay的实现，与其它平台不同的是，高通平台上的Overlay并不是提供一个framebuffer设备，而通过fb0的ioctl来实现的，ioctl分为两类操作：

OverlayControlChannel用于设置参数，比如设置Overlay的位置，宽度和高度：

    mNativeWindow = new FramebufferNativeWindow();    framebuffer_device_t const * fbDev = mNativeWindow->getDevice();    if (hw_get_module(OVERLAY_HARDWARE_MODULE_ID, &module) == 0) {       overlay_control_open(module, &mOverlayEngine);    }    surface = eglCreateWindowSurface(display, config, mNativeWindow.get(), NULL);    eglMakeCurrent(display, surface, surface, context);

FramebufferNativeWindow 是framebuffer 的抽象，它负责加载libgralloc，并打开framebuffer设备。FramebufferNativeWindow并不直接使用 framebuffer，而是自己创建了两个Buffer：
1. queueBuffer负责显示一个Buffer到屏幕上，它调用fb->post去显示。
2. dequeueBuffer获取一个空闲的Buffer，用来在后台绘制。

这两个函数由eglSwapBuffers调过来，调到:

egl_window_surface_v2_t::swapBuffers：    nativeWindow->queueBuffer(nativeWindow, buffer);    nativeWindow->dequeueBuffer(nativeWindow, &buffer);

msm7k/liboverlay是Overlay的实现，与其它平台不同的是，高通平台上的Overlay并不是提供一个framebuffer设备，而通过fb0的ioctl来实现的，ioctl分为两类操作：

OverlayControlChannel用于设置参数，比如设置Overlay的位置，宽度和高度：

bool OverlayControlChannel::setPosition(int x, int y, uint32_t w, uint32_t h) {
ov.dst_rect.x = x;
ov.dst_rect.y = y;
ov.dst_rect.w = w;
ov.dst_rect.h = h;

ioctl(mFD, MSMFB_OVERLAY_SET, &ov);
}

OverlayDataChannel用于显示Overlay，其中最重要的函数就是queueBuffer:

bool OverlayDataChannel::queueBuffer(uint32_t offset) {mOvData.data.offset = offset;ioctl(mFD, MSMFB_OVERLAY_PLAY, odPtr))}

msm7k/libgralloc 是显示缓存的抽象，包括framebuffer和普通Surface的Buffer。

framebuffer只是/dev/graphic/fb0的包装，Surface的Buffer则是对/dev/pmem、ashmem和GPU内存(msm_hw3dm)的包装，它的目标主要是方便硬件加速，因为 DMA传输使用物理地址，要求内存在物理地址上连续。

msm7k/libcopybit这是2D加速库，主要负责Surface的拉伸、旋转和合成等操作。它有两种实现方式：
1. copybit.cpp: 基于fb0的ioctl(MSMFB_BLIT)的实现。
2. copybit_c2d.cpp: 基于kgsl的实现，只是对libC2D2.so的包装，libC2D2.so应该是不开源的。
pmem

misc/pmem.c: 对物理内存的管理，算法和用户空间的接口。
board-msm7x27.c定义了物理内存的缺省大小：

#define MSM_PMEM_MDP_SIZE   0x1B76000#define MSM_PMEM_ADSP_SIZE  0xB71000#define MSM_PMEM_AUDIO_SIZE 0x5B000#define MSM_FB_SIZE     0x177000#define MSM_GPU_PHYS_SIZE   SZ_2M#define PMEM_KERNEL_EBI1_SIZE   0x1C000

msm_msm7x2x_allocate_memory_regions分配几大块内存用于给pmem做二次分配。

KGSL

Kernel Graphics System Layer (KGSL)，3D图形加速驱动程序，源代码drivers/gpu/msm目录下，它是对GPU的包装，给OpenGLES 2.0提供抽象的接口。

msm_hw3dm

这个我在内核中没有找到相关代码。

msm_fb

msm_fb.c: framebuffer, overlay和blit的用户接口。

mdp_dma.c: 对具体显示设备的包装，提供两种framebuffer更新的方式：

mdp_refresh_screen：定时更新。

mdp_dma_pan_update: 通过pan display主动更新。

mdp_dma_lcdc.c：针对LCD实现的显示设备，mdp_lcdc_update用更新framebuffer。

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