DirectFB 代码导读

DirectFB 代码导读

 

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作者联系方式：李先静 <xianjimli at hotmail dot com>

 

DirectFB 是一个庞大的系统，对它进行彻底分析要花不少时间。幸好多数情况下，只要弄清楚它的基本架构，再重点读一些关键的代码，也就差不多了。前几个月为了完善 DFB 的窗口管理器，我花了一些时间去研究 DFB 的架构。把其中一些经验写到这里，供有兴趣的朋友参考。

 

总的说来， DFB 由以下几部分组成：

1.           基本库函数。 这部分代码在 lib 目录下，它分为三个部分：

• direct :  里面是一些公共函数，其中包括哈希表、链表、线程、调试信息、 signal 处理、优化过的 memcpy 和平台相关的一些函数。
• fusion ：它有两个版本，一个是针对单进程的，要求所有应用程序在一个进程中运行，这相对来说比较简单。另外一个是针对多进程的，应用程序可以在多个进程中运行。它实现了一些进程间通信机制，其中包括互斥、共享内存、共享内存中的 vector 实现、带引用计数的内核对象和 reactor 等。多进程版本还需要一个内核模块 linux-fusion 的支持。
• voodoo :  不清楚（若那位高手知道，请补充一下，谢谢）。

 

2.           对第三方组件库的包装。 这部分代码在 interfaces 目录下。 Interfaces 可能会引起别人的误解，因为它并不是 DFB 对外提供的接口，而是把第三方组件纳入 DFB 的接口。它包括三类：

•     字体 。字体有点阵字体和矢量字体之分，矢量字体又有诸如 truetype 之类几种格式。前者可能比较简单，而后者的处理相当复杂，要借助如 freetype 等第三方程序库来实现。 DFB 定义了 IDirectFBFont 接口来处理字体，在第三方字体程序库上加上一个 adapter 就可以在 DFB 中使用了。
• 图片 。图片格式的种类很多，像 BMP 之类的位图处理可能比较简单，而像 JPG 和 PNG 等的图片，采用了高级的压缩技术，解压算法比较复杂，通常需要第三方程序库的支持。 DFB 定义了 IDirectFBImageProvider 接口来处理图片，在第三方图片程序库上加上一个 adapter 就可以在 DFB 中使用了。
• 视频 。视频格式更多，解压算法也更复杂，自然也要借助第三方库来实现。 DFB 定义了 IDirectFBVideoProvider 接口来处理视频，在第三方视频程序库上加上一个 adapter 就可以在 DFB 中使用了。

3.           核心代码。 这部分代码在 src 目录下。它可以分为两大类：

• 核心组件 。 DFB 的 core 由多个部分组成，每个部分称为一个 core_part ，都实现同一个接口 CorePart 。这个接口并不描述它们的功能，而是用于管理的。初看这些函数时，可能会感到有些奇怪。最好要先了解 DFB 采用的 master/slave 模型：第一个运行应用程序是 master 进程，后来运行的应用程序是 slave 进程。 master 进程负责初始化和 ~ 初始化 arena ，它只能在所有 slave 退出之后才能退出。而 slave 进程则可以随时加入 arena ，也可以随时退出 arena 。

1. CoreInitialize ：  master 进程初始化 arena 。
2. CoreJoin ：  slave 进程进入 arena 时的初始化。
3. CoreShutdown ：  master 进程 ~ 初始化 arena 。
4. CoreLeave ： slave 进程离开 arena 时的 ~ 初始化。
5. CoreSuspend ：休眠，主要用于省电功能。
6. CoreResume ：唤醒，主要用于省电功能。

核心组件包括下面几个组件：

1. dfb_core_clipboard:  剪切板。
2. dfb_core_colorhash ：调色板。
3.    dfb_core_gfxcard ：图形卡，主要完成基本的绘图功能，如绘直线、填充等等。
4. dfb_core_input ：输入设备。
5. dfb_core_layers ：分层功能，好像要硬件支持，通常都只有一个层。
6. dfb_core_screens ：逻辑屏幕 ( 可能像 X 一样支持多个屏幕吧，不太清楚，有时间再研究 ) 。
7. dfb_core_system ：显示输出，把 gfxcard 绘制后的图形数据输出到屏幕上，即可以通过 fbdev 输出到本机屏幕上，也可以通过 sdl/x11/vnc 输出到远程主机的屏幕上。对于像 sdl/x11 等，也包括对输入事件的处理。
8. dfb_core_wm ：窗口管理器。

以上这些 core_part ，有的是直接实现的，比如 clipboard 。有的只是一层包装，具体的实现在一个独立的共享库中，在运行时通过参数来控制加载具体的实现，如 system 。

 

•    对外接口 。这主要是给上层应用程序使用的。其中包括：

1. IDirectFBInputDevice:  输入设备
2. IDirectFBScreen:  屏幕。
3. IDirectFBSurface:  绘图表面。
4. IDirectFBPalette:  调色板。
5. IDirectFBFont:  字体
6. IDirectFBImageProvider ：图片
7. IDirectFBVideoProvider ：视频
8. IDirectFBWindow ：窗口
9. DirectFBEventBuffer:  事件缓冲

4.           窗口管理器。 这部分代码在 wm 目录下。 DFB 实现了两个窗口管理器。

• default ：实现了基本的窗口管理功能，支持一些快捷键。
• unique ：功能也很弱，不过架构还可以，加入自己的功能很方便。

 

5.           输入设备。 这部分代码在 inputdrivers 目录下。其实这些代码并不是真正的驱动，只是一个 adapter 层，它把从 linux 设备文件读到的事件，转换成 DFB 自己的事件格式，然后调用 dfb_input_dispatch 把事件分发出去。

 

6.           输出设备。 这部分代码在 system 目录下。这也是一个 adapter 层，主要对显示设备的抽象，有的也包括对输入事件的处理。其中包括：

• fbdev:  输出到 frame buffer 。
• osx:    输出到 mac os 上。
• vnc ：   输出到 Virtual Network Computing （类似于微软远程桌面的一个协议）。
• x11 ：   输出到 X Window 上，在 0.9.24 仍然有问题，建议使用 SDL 。
• sdl ：    输出到 Simple DirectMedia Layer 。
  

7.           值得注意的几个问题：

•    master/slave 模型 。 master/slave 是 DFB 的基本模型，一定要先了解它，否则很难了解 DFB 的基本架构。
• reactor 模式 。 DFB 中的消息，无论是进程内的，还是进程间的，都是通过 reactor 来传递的。这是一种简单的发布 - 订阅机制，谁关心谁就注册。不先弄清楚 reactor 的机制，很容易就被消息的流向搞糊涂了。
• 加锁术语 。加锁 / 解锁动作常用 lock/unlook 、 acquire/release 、  wait/release 等术语，而 DFB 里使用 skirmish_prevail/skirmish_dismiss 。
• 引用计数术语 。增加 / 减少引用计数常用 ref/unref 、 addref/release 等术语。 DFB 里使用了 ref/unref ，同时增加了几个动作： link/unlink 用于增加和减少全局引用计数， ref 增加的计数，只要应用程序退出， fusion 自动释放这个引用计数。而 link 增加的引用计数非要用 unlink 减少才行，应用程序退出时不会自动减少。 inherit:  继承另外一个对象的引用计数，即把被继承的对象的引用计数加到继承者身来，不但如此，当被继承的对象的引用计数增减时，自动增减继承者的引用计数。
• 注册 / 注销术语 。注册 / 注销常用 register/unregister 等术语， DFB 使用了 attach/detatch 。
• 内核对象的宏 。 DFB 用宏 FUSION_OBJECT_METHODS 去实现一个 fusion object 的子类， FUSION_OBJECT_METHODS 是在 object.h 里定义的。像 CoreWindow 和 CoreSurface 等内核对象，都调用这个宏去实现自己的方法。
• CorePart 的宏 。 DFB 用宏 DFB_CORE_PART 去实现一个 core part ， DFB_CORE_PART 是在 core_parts.h 定义的。
• 动态模块的加载 。 DFB 并不要求动态加载模块实现特定的接口函数，而当模块被加载时 (dlopen 时 ) ，把自己安装到框架中。模块使用了 gcc 的 __attribute__((constructor)) 扩展，模块被加载时，该函数自动执行，然后调用 direct_modules_register 注册自己。
• cardstate ：我开始被 blit 函数弄糊涂了，并不像 WIN32 下那样要求指明源和目标。后来才知道它是调用另外的函数去设置源和目标，而不是通过参数来指定。

 

在研究 DFB 时，我的主要精力放在 DFB 的架构、窗口管理器、输入设备驱动和 fusion 上，其它地方花的时间比较少，特别是对 gfx 只有一个模糊的概念，抱歉不能在这些方面提供更多信息。我对图形算法不太熟悉，大家可以问我某个流程是怎么走的，某个对象与另外一个对象是怎么交互的，但不要问我某个算法是怎么实现的。

 

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