SurfaceFlinger

一般來說 Graphic 相關事情會分成 2D 跟 3D, Android 上也是如此。 Android 上 2D 使用的是一個叫作 android.graphics.Canvas 的 API, 為最常用的 graphics API。 在 Android 中 Canvas 會利用 OpenGLRenderer (libhwui) 這個 library 來把 Canvas 操作轉換成 OpenGL 操作, 藉此可以利用 GPU 加速。 (Canvas 負責的項目包含描繪出客制化的 android.view.View)

註:Android 4.0 以後預設會開啟 Canvas 的硬體加速, 所以在這之後強制限定 Android devices 至少要支援 OpenGL ES 2.0。

除了 Canvas 之外, 要描繪出東西就是使用 OpenGL ES, Android 的 android.opengl 就是負責提供 OpenGL ES 的介面來使用, 開發者可以透過 Android SDK/NDK 來呼叫。

2D rendering path :

+-----------------------------------+
|            Activity               |
+-----------------------------------+
                |
                v
+-----------------------------------+
|            Canvas                 |
+-----------------------------------+
                |
     hardware   |    software
     (default)  |
        +-------+-----------+
        |                   |
        v                   v
+---------------+   +---------------+
| HWUI          |   | Skia          |
+---------------+   +---------------+
        |                   |
        v                   |
+---------------+           |
| OpenGL ES     |           |
+---------------+           |
        |                   |
        v                   |
+---------------+           |
| Vender OpenGL |           |
+---------------+           |
        |                   |
        v                   |
+---------------+           |
| GPU Driver    |           |
+---------------+           |
        |                   |
        v                   v
+-----------------------------------+
|            Surface                |
+-----------------------------------+

3D rendering path :

+-----------------------------------+
|            Activity               |
+-----------------------------------+
                |
                v
+-----------------------------------+
|            OpenGL ES              |
+-----------------------------------+
                |
     hardware   |    software
     (default)  |
        +-------+-----------+
        |                   |
        v                   v
+---------------+   +----------------+
| Vender OpenGL |   | Android OpenGL |
+---------------+   +----------------+
        |                   |
        v                   v
+---------------+   +-----------------------------+
| GPU Driver    |   | PixelFlinger (Software GPU) |
+---------------+   +-----------------------------+
        |                   |
        v                   v
+-----------------------------------+
|            Surface                |
+-----------------------------------+

無論是用哪種 rendering API, 最後都會 render 到 surface , surface 會作為 buffer queue 的 producer 存在, 而 SurfaceFlinger 則是 consumer, 以下是大致的運作流程 :

https://source.android.com/devices/graphics/images/ape_fwk_graphics.png

Android 上所有 graphical 相關的核心是 BufferQueue, 它的工作是負責連接 producer 和 consumer, producer 會產生 graphical data 的 buffer, 而 consumer 則會接收 data 來顯示或著做其他處理, producer 和 consumer 可以是不同的 process, Android 上幾乎所有在系統內傳送 graphical data 的都是靠 BufferQueue 完成。

BufferQueue :

https://source.android.com/devices/graphics/images/bufferqueue.png

producer 會用 dequeueBuffer 來取得 free buffer, producer 在放完資料後用 queueBuffer 來放回去 BufferQueue, 接著 consumer 用 acquireBuffer 來取得、使用 buffer 裡的 data, 最後用 releaseBuffer 釋出。

https://source.android.com/devices/graphics/images/graphics_pipeline.png

BufferQueue 有三種運作模式:

  • Synchronous-like mode
    • 預設的模式

    • 保證每個從 producer 進來的資料都會交給 consumer

    • 不會有 buffer 被忽略

    • producer 產生太快造成 buffer 放不下的話會被 block 住

  • Non-blocking mode
    • 不會有 buffer 被忽略

    • producer 產生太快造成 buffer 放不下的話會回傳 error,不會 block

    • 可用於避免應用程式不了解 graphics framework 的 dependencies 所造成的 deadlock

  • Discard mode
    • buffer 可以被忽略

SurfaceFlinger 的行為是一個 OpenGL ES 的 client, 所以 SurfaceFlinger 在運作時會使用 OpenGL ES。 而 Hardware Composer HAL 則負責另一部份的工作, 作為 Android graphics rendering 的中心。


  • sync framework

Code

SurfaceFlinger.cpp

  • EGL
    • EGL 是 OpenGL 與 windowing system 銜接的 API

  • ALOGI
    • log

    • ALOGI/ALOGE/ALOGW

    • Android Log

    • information / error / warning ?