Android图形系统分析与移植 -- 四、Surface Manager（Surface Flinger简介）

 

                      Android图形系统分析与移植 --  四、Surface Manager（Surface Flinger简介）

Surface Manager是用户空间中framework下libraries中负责显示相关的一个模块，当系统同时执行多个应用程序时，SurfaceManager会负责管理显示与存取操作间的互动，另外也负责将2D绘图与3D绘图进行显示上的合成。

1、Surface manager架构分析

Android中的图形系统采用Client/Server架构，如下：

Client端：应用程序相关部分。代码分为两部分，一部分是由Java提供的供应用使用的api，另一部分则是由c++写成的底层实现。

Server端：即SurfaceFlinger，负责合成并送入buffer显示。其主要由c++代码编写而成。

Client和Server之前通过Binder的IPC方式进行通信，总体结构图如图1所示：

如上图所示，Surface的client部分其实是提供给各应用程序进行画图操作的一个桥梁，该桥梁通过binder通向server端的Surfaceflinger，Surfaceflinger负责合成各个surface，然后把buffer传送到FrameBuffer端进行底层显示。其中每个surface对应2个buffer，一个frontbuffer, 一个back buffer，更新时，数据更新在back buffer上，需要显示时，则将back buffer和front buffer互换。

下面我们来重点研究一下Surface Flinger。

2、Surface Flinger

SurfaceFinger按英文翻译过来就是Surface投递者。SufaceFlinger的构成并不是太复杂，复杂的是他的客户端建构。SufaceFlinger主要功能是：

1） 将Layers （Surfaces） 内容的刷新到屏幕上。

2） 维持Layer的Zorder序列，并对Layer最终输出做出裁剪计算。

3） 响应Client要求，创建Layer与客户端的Surface建立连接。

4） 接收Client要求，修改Layer属性（输出大小，Alpha等设定）。

但是作为投递者的实际意义，我们首先需要知道的是如何投递，投掷物，投递路线，投递目的地。

3、Surface Flinger的基本组成框架

Surface Flinger的基本组成框架如下图所示

SurfaceFlinger管理对象为：

1)       mClientsMap：管理客户端与服务端的连接。

2)       ISurface，IsurfaceComposer：AIDL调用接口实例

3)       mLayerMap：服务端的Surface的管理对象。

4)       mCurrentState.layersSortedByZ ：以Surface的Z-order序列排列的Layer数组。

5)       graphicPlane 缓冲区输出管理

6)       OpenGL ES：图形计算，图像合成等图形库。

7)       gralloc.xxx.so这是个跟平台相关的图形缓冲区管理器，是FB的硬件抽象层。

8)       pmem Device，FB Device：提供共享内存，在这里只是在gralloc.xxx.so可见，在上层被gralloc.xxx.so抽象了。

4、SurfaceFlinger与FrameBuffer

首先SurfaceFlinger需要操作到屏幕，需要建立一个屏幕硬件缓冲区管理框架。Android在设计支持时，考虑多个屏幕的情况，引入了graphicPlane的概念。在SurfaceFlinger上有一个graphicPlane数组，每一个graphicPlane对象都对应一个DisplayHardware.在当前的Android（2.1）版本的设计中，系统支持一个graphicPlane，所以也就支持一个DisplayHardware。

SurfaceFlinger，Hardware硬件缓冲区的数据结构关系图：

5、 SurfaceFlinger的运行框架

SurfaceFlinger的运行框架存在于threadLoop，他是SurfaceFlinger的主循环体。threadLoop流程图如图所示：

1.                  handleTransaction(…)

主要计算每个Layer有无属性修改，如果有修改着内用需要重画。

2.                  handlePageFlip()

computeVisibleRegions：根据Z-Order序列计算每个Layer的可见区域和被覆盖区域。裁剪输出范围计算-

在生成裁剪区域的时候，根据Z_order依次，每个Layer在计算自己在屏幕的可显示区域时，需要经历如下步骤：

1）以自己的W,H给出自己初始的可见区域

2）减去自己上面窗口所覆盖的区域

3）在绘制时，Layer将根据自己的可见区域做相应的区域数据复制

过程如图所示：

3.                  handleRepaint()

composeSurfaces（需要刷新区域）：

根据每个Layer的可见区域与需要刷新区域的交集区域从Z-Order序列从底部开始绘制到主Surface上。

4.                  postFramebuffer()

该接口在Threadloop中被调用，负责将合成好的数据（存于back buffer中）推入在front buffer中，然后调用HAL接口命令底层显示。

现在将SurfaceFlinger干的事情用下面的示意图总结一下：