Wayland协议解析 三 Wayland的工作原理

首先，需要了解wayland的工作原理，需要了解几个其他的内容。

1. int mkstemp(char *template); // 创建临时文件 （标C接口）
2. long int strtol(const char *nptr,char **endptr,int base); // 字符串转数字
3. ssize_t sendmsg (int s, const struct msghdr *msg, int flags); // 可以往其他进程发送fd的函数

众所周知，子进程会继承父进程已经打开的文件描述符fd，但是fork之后的是不会被继承的，这个时候是否无能无力了？答应是NO。Linux提供了一个系统调用sendmsg，借助它，可以实现进程间传递文件描述符fd，而且不仅限于父进程到子进程。sendmsg函数的原型如下：

 

#include

ssize_t sendmsg(int socket, const struct msghdr *message, int flags);

ssize_t recvmsg(int socket, struct msghdr *message, int flags);

 

recvmsg函数用来接收fd，这里的socket必须为UnixSocket（AF_UNIX），在Linux上执行man 7 unix，并搜索SCM_RIGHTS，即看到有关说明：Send or receive a set of open file descriptors from another process。

 

通过sendmsg发送的fd，并不是将fd值传递给目标进程，而是活生生地在目标进程空间里复制指向同一个file结构体的fd，所以不要期望在两个进程中，fd值相同。

 

具体的使用示例，请baidu或google关键词：sendmsg fd，即可找到，这里就不多说了。

 

1. int ftruncate(int fd,off_t length);   // 修改文件大小
2. epoll函数  // 实现一个fd监听多个fd的效果

int epoll_create(int size)   // 创建epoll fd描述符

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event) // 监听其他的文件描述符

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)   // 启动监听

 

https://baike.baidu.com/item/epoll%E5%87%BD%E6%95%B0/10792875

 

1. int socket(int domain, int type, int protocol); // 创建一个网络描述符.如果第一个参数是AF_UNIX, 获取到的描述符可以传递文件描述符(通过sendmsg函数), 实现本地的进程间通信

int bind(SOCKET socket, const struct sockaddr* address, socklen_t address_len);

// 在上一个函数使用AF_UNIX参数创建时, bind函数指定一个文件路径来实现进程间通信, 使用结构体(sockaddr_un)保存文件路径

int listen( int sockfd, int backlog); // 启动监听网络套接字

int accept( int fd, struct socketaddr* addr, socklen_t* len); // 接受连接进来的客户端

 

1. /* Request notification for delivery of signals in MASK to be

performed using descriptor FD.*/

extern int signalfd (int __fd, const sigset_t *__mask, int __flags) // 产生信号监听fd

 

/* Clear all signals from SET.  */

extern int sigemptyset (sigset_t *__set) __THROW __nonnull ((1));

 

/* Set all signals in SET.  */

extern int sigfillset (sigset_t *__set) __THROW __nonnull ((1));

 

/* Add SIGNO to SET.  */

extern int sigaddset (sigset_t *__set, int __signo) __THROW __nonnull ((1));

 

// 让信号在被处理之前程序都处于阻塞状态

extern int sigprocmask (int __how, const sigset_t *__restrict __set,

                    sigset_t *__restrict __oset)

// 以上API  创建一个信号的fd

 

1. Libffi库，FFI（Foreign Function Interface）允许以一种语言编写的代码调用另一种语言的代码，而libffi库提供了最底层的、与架构相关的、完整的FFI。libffi的作用就相当于编译器，它为多种调用规则提供了一系列高级语言编程接口，然后通过相应接口完成函数调用，底层会根据对应的规则，完成数据准备，生成相应的汇编指令代码。

 

 

我来描述一下，wayland是怎么把上面的知识点给联系起来的。

首先，我们必须要清楚wayland是一个CS架构的协议，所以肯定涉及到通信，但是wayland的CS局限于同一个操作系统，因为底层会利用操作系统的特性来传递进程中的文件描述符（文件句柄），接下来我们分为服务器端和客户端来分析：

1. 首先服务器端创建一个epoll_fd，为什么需要创建呢？因为服务器端会监听非常多的fd，而epoll_fd是linux最高效的用来监听大量fd的方法（sylixos操作系统的epoll_fd是模拟出来的，不具有linux那样的高效特性，但是确实还是支持，只是不能去select epoll_fd）。
2. 服务器端创建一个绑定到指定文件（默认文件名为wayland-%d，路径由XDG_RUNTIME_DIR环境变量指定）的socket，并把这个socket添加到epoll_fd，在此之前，服务器端还需要注册很多客户端能用的服务（通过这个接口注册：wl_global_create），并开始等待客户端的连接,随后连接进来的socket也会添加到epoll_fd里面一起监听。
3. 这时客户端可以开始连接服务器端了，通过wl_display_connect返回客户端wl_display句柄，这个结构体内部就包含了socket连接的fd，并可以和服务器进行通信了。
4. 客户端调用的第一个请求只能是获取服务器端有哪些服务可以使用（因为其他的接口都是各种服务提供的请求）：wl_display_get_registry，该请求返回一个结构体wl_registry，就是我前面说的客户端所有的interface对象实际上都是wl_proxy。然后给这个结构体设置事件处理函数，这样客户端在接收到服务器端的消息的时候会转换成函数调用，调用到这个事件处理函数。（这里我要说明一点。客户端和服务器通信的数据全是函数调用的序列化数据（包括函数调用的参数及函数名（函数名用一个数字代表）），接收端再反序列化为函数调用，最后去调用该函数），这个函数调用用到了libffi的接口，函数序列化数据传递用的sendmsg接口，可以额外传递文件描述符，但是传递方式和一般的不太一样，所以才会大费周章的把fd做为特殊的参数类型，就是在这里用的。

 

以上就是简单的描述wayland的工作原理，下面开始更详细的描述wayland的工作原理。不过,在进行更详细的原理介绍之前,我必须要给大家把wayland通过的接口介绍一遍,其实wayland接口明白之后,读者应该就能明白大概的原理了.