OpenGL研究, GUI框架分析, 虚拟机比较, Win10历险记, WxWidget, uboot, WireShark

http://antkillerfarm.github.io/

OpenGL研究

书籍

我手上其实有几本关于OpenGL的实体书，但是比较了一下之后，发现还是电子版的《OpenGL编程指南》（俗称OpenGL红宝书）写的更好一些。该书目前已经出到第8版，我看的是第7版中文版的电子版。该书的官网是:

http://www.opengl-redbook.com

可以从上面获得书中例子的源代码。

教程

书籍偏重理论，而教程偏重实践。这里推荐Nate Robins的教程，该教程在上面的书中也多次提及过。它的网址是：

http://user.xmission.com/~nate/opengl.html

该教程和上面的书籍一样，都是基于GLUT库的，因此代码的移植性相当好。

教程中示例程序的操作非常简单，基本没什么好说的。唯一需要注意的是，点击鼠标右键会弹出菜单。而且右边屏幕的菜单不可点击，否则程序会退出，但可以用菜单上标注的键盘快捷键选中。这些都是看源代码之后，才发现的。

环境准备

Ubuntu

主要需要这几个包：

1. freeglut3-dev。最经典的跨平台OpenGL工具包。书籍和教程都用且只用了它。

2. libglew-dev。可以用来运行GLSL的相关例子。这个对于OpenGL新特性的支持要强于glut。

3. libglfw-dev。一个glut的替代品。glut适合做demo，而这个可以用来做产品。

4. libepoxy-dev。GTK项目选择的OpenGL库。

OpenGL vs Direct X

这两者的争斗已经有近20年的历史了。我最初知道它们，还是在2003年，跟随同学W学习VC的时候。当时我的判断是由于Direct X集成了开发游戏所需的一系列工具，因此它在PC上将超越OpenGL。后来的情况也差不多是这样的。

不过坦率的说，我对Direct X的了解，仅限于DirectDraw和DirectSound，基本上只够开发一些2D应用。

去年底由于想实现一些特殊的Android特效，才接触到OpenGL。按照我的估计，今后随着移动应用越来越重要，OpenGL的应用前景要好于Direct X。而且这个要不了多久，估计也就是这两年的事情。特此备忘。

各种GUI框架分析

综合型GUI框架

如MFC、Qt、GTK、Minigui、WxWidget等。这些框架不仅提供窗口管理，而且还提供了丰富的控件，因此从分类学的角度又被称为widget toolkits。除此之外，部分框架还提供了一些非GUI的功能模块，方便用户开发APP。

由于提供了控件，因此控件的绘制和消息在控件之间的分发，就成为了实现的难点。

从流派来看，又可分为两类：

1.以WxWidget为代表的框架，使用native控件及窗口系统。

2.以GTK为代表的框架，采用自绘控件，并管理控件消息的方式。我之前在L公司时，公司产品用的就是这种方案，它的特点是APP在所有平台的外观都是一致的。

简易型GUI框架

如glut、SDL等。这类框架仅提供窗口系统的功能，不提供控件。

特效型

如cocos2d，clutter等。这类框架构建于前两者之上，提供动画之类的特效。一些诸如圆形按钮、浮动按钮之类的非传统UI特效，在这类框架上实现起来要远比传统框架简单。

GUI框架的图形渲染

自绘型GUI框架需要自己来处理图形渲染。图形渲染主要包括位图贴图和矢量绘图两部分。

早期框架的图形渲染处理主要有以下几个步骤：

1.申请一块内存缓冲区，按照特定格式组成像素缓冲区。

2.对像素缓冲区进行图形渲染。

3.将像素缓冲区绘制到显示设备上。

其中前两步都是平台无关的操作，只有第3步和硬件实现有关。这也是众多框架能跨平台的奥秘所在。

上面这种方法将图形计算完全放到CPU上。而随着硬件的进步，越来越多的设备配备了专门的GPU。因此现代GUI框架的图形处理步骤变成了这样：

1.申请一块显存缓冲区，按照特定格式组成像素缓冲区。

2.对像素缓冲区进行图形渲染。

3.将像素缓冲区绘制到显示设备上。

而完成这些操作的接口就是OpenGL。

这也是SDL从v1.2升级到v2.0所做的最大的改变。

虚拟机

早期如Bochs之类的没用过，现在估计也没什么人用了吧。

现在主要是以下三个选择：

1.VMware。商业收费软件。有免费版本的VMware Player，但该版本不可创建虚拟机，只可使用别人已经建好的虚拟机。

2.VirtualBox。开源免费软件。

3.Qemu。Qemu的易用性不佳，作为使用的话，能不用就不用了。但其不仅开源，而且支持的架构也很多，有的时候往往是唯一之选。作为研究学习来说，这个是首选。

这里主要讨论前两者的选择。

VMware由于是收费软件之故，因此用户的软件升级是个大问题。（土豪除外，有钱的话，这个就不是事了。）而旧的软件，往往对新的Linux发行版的支持较差。很多情况下，VMware Tool因为这个原因总是无法完美运行。严重影响了软件的易用性。

反之，VirtualBox就没有这些问题。虽然比较同期的VMware来说，VirtualBox的性能略逊。但是一般来说，科技行业里领先半年就已经是巨大的优势了。我相信现在的VirtualBox，无论如何也不会弱于两年前的VMware。

因此与其守着过时的VMware 8.0，还不如换用VirtualBox，这就是我的选择。

Win10历险记

我大概在2015年4、5月间，听说了Win10免费升级的消息。于是一直很期待7月29日的到来。果然到了29日当天下午的时候，公司电脑就收到了升级的通知。然而由于网速不给力，当天并未对公司电脑进行升级。倒是晚上在家里的电脑上，虽然耗时2小时，但却一路顺利的升级成功。

Win10给人的第一感觉，其实和Win8差不多，不过是加了个更像Win7的开始菜单而已。不过既来之则安之，一段时间用下来，总算还是要比Win7强不少的。

又过了几天，公司的电脑也升级成功。正得意间，忽然发现VirtualBox在Win10下工作不正常。查了VirtualBox官网方知，其目前尚不支持Win10 Host。于是不得不重新降级到Win7。看来尝鲜也是有得有失的。对于工作用的电脑，有的时候够用就好，没必要什么都求新的。

WxWidget

WxWidget在windows平台的安装包是个奇葩的东西，它并不是可执行文件的安装包，而是个源代码安装包。因此安装之后，还需要编译，才能使用。

以MinGW编译为例，说一下编译的步骤：

1.设置MinGW环境。这里需要强调的是MinGW和WxWidget的安装路径都不能有空格。

2.进入build/msw文件夹，执行以下命令：

mingw32-make -f makefile.gcc BUILD=release SHARED=0 MONOLITHIC=1 UNICODE=1 CXXFLAGS=-fno-keep-inline-dllexport

uboot

从uboot到Linux

这里以uboot 2014年11月的主线代码为例分析从uboot到linux的全过程。之所以写这篇文章，是由于网上的资料多数都很陈旧，诸如start_armboot之类的函数在新的代码里根本找不到了。由于uboot支持的CPU以及Board非常的多，所以本文仅以Samsung exynos为例来介绍这个过程。

从上电到uboot启动:

1./arch/arm/cpu/armv7/start.S: reset——uboot的汇编入口

2./arch/arm/lib/crt0.S: _main

3./arch/arm/lib/board.c: board_init_f——初始化第一阶段

4./arch/arm/lib/board.c: board_init_r——初始化第二阶段

5./common/main.c: main_loop——uboot主循环

uboot启动Linux

1.uboot中有个bootd的命令选项,执行该命令会进入/common/cmd_bootm.c: do_bootd

2.common/cli.c: run_command，传入bootcmd命令作为参数。

3.common/cmd_bootm.c: do_bootm

4.arch/arm/lib/bootm.c: do_bootm_linux

5.arch/arm/lib/bootm.c: do_jump_linux——跳转到Linux内核的入口地址

uImage格式是专为uboot开发的格式，主要解决了uboot和linux在嵌入式设备的存储上共存的问题。

uboot命令处理流程

从main_loop到命令处理：

1./common/main.c: main_loop

2./common/cli.c: cli_loop

3./common/cli_simple.c: cli_simple_loop

4./common/cli.c: run_command_repeatable

5./common/cli_simple.c: cli_simple_run_command

6./common/cli_simple.c: cmd_process

7./common/command.c: cmd_call

上面的流程仅是主循环如何调用命令回调函数的过程。下面介绍一下命令是如何声明、存储和查询的。

首先查看链接脚本，uboot使用的链接脚本文件名为u-boot.lds。根据cpu和board的不同，u-boot.lds也有所差异。例如Samsung exynos所用的u-boot.lds在arch\arm\cpu下。

其中有个.u_boot_list段就是用来存储命令数据的。它的表述如下所示：

.u_boot_list : {
        KEEP(*(SORT(.u_boot_list*)));
    }

命令的声明，通常使用U_BOOT_CMD宏。这个宏最终展开为：

_type _u_boot_list_2_##_list##_2_##_name __aligned(4)       \
        __attribute__((unused,              \
        section(".u_boot_list_2_"#_list"_2_"#_name)))

这也就是.u_boot_list*的来历了。

可以使用/common/command.c: find_cmd函数在命令列表中，根据名称查找命令数据。

环境变量

/common/cmd_nvedit.c: setenv–这个函数用于设置环境变量的值。它的原理是：

1.首先在环境变量数组default_environment中，更改相应内容的值。

2.然后调用saveenv，保存default_environment的值，到具体的硬件中。例如NAND设备的代码在/common/env_nand.c中。

在linux内核层面也可以修改uboot的环境变量。通常的做法步骤如下：

1.uboot代码中有个tools/env文件夹。编译改代码可以得到fw_printenv文件。编译的命令是：

make env

2.将fw_printenv放到linux系统的/usr/sbin路径下，并创建符号链接fw_setenv。此处的符号链接并不是可有可无的，这里有个编程小技巧：如何用同一个可执行文件执行不同的功能呢？

除了最常用的使用参数区分的方法之外，还可以采用如下方法：

int main(int argc, char *argv[])

这是main函数的声明，其中argv是参数数组，而argv[0]是输入的命令本身，因此可以使用这个作为判断依据，来区分不同的用途。这时候符号链接也就派上用场了。

tftpsrv

有些uboot提供了tftpsrv的功能，用于从网口传输文件（主要是烧写用的镜像文件）。

该tftpsrv默认监听的ip地址保存在uboot的ip环境变量中。如果需要的话，可进行必要的修改并重启。

客户端传输镜像文件时，需要采用二进制模式。命令如下：

tftp 10.3.9.161 -m binary -c put

WireShark

WireShark是一个网络协议包分析工具，最初名叫Ethereal。它的官网是：

www.wireshark.org

在ubuntu上的安装

sudo apt-get install wireshark

安装好了之后，还不能立即使用。需要给/usr/bin/dumpcap提升权限，才能使用WireShark的抓包功能。否则会出no interfaces的错误。

提升权限的方法有：

1.root方式。

命令行：sudo wireshark

桌面图标：gksudo wireshark

1. 非root方式，这也是官方推荐的方式。

sudo dpkg-reconfigure wireshark-common

sudo usermod -a -G wireshark

sudo chgrp wireshark /usr/bin/dumpcap

sudo chmod 4750 /usr/bin/dumpcap

sudo setcap cap_net_raw,cap_net_admin=eip /usr/bin/dumpcap

最后注销当前用户，重新登陆即可。

过滤器规则

WireShark以丰富的过滤器著称，现将我使用到的过滤器规则摘录如下：

ip.src == 10.3.9.234 || ip.dst == 10.3.9.234

过滤源地址和目标地址。

tcp matches Bob

匹配特定字符串。

tcp.stream eq id

将一次TCP交互的包过滤出来，id表示是第几次交互。