Android SurfaceFlinger vsync信号产生与分发

原址

以下分析基于android 4.4代码

vsync信号的产生、分发涉及到以下几个类，先主要了解下他们各自的功能：

HWComposer：产生hardware vsync，post fb

VSyncThread : 如果没有硬件支持，那么通过软件方式模拟hw vsync
DispSync,DispSyncThread: 接受HWComposer的hw vsync信号作为校准，开始模拟产生vsync信号+偏移，并且会不时地进行校准，如postComposition后。
EventControlThread：sf中的一个线程，仅用来控制hw vsync开关
EventThread：负责分发vsync到sf或app

DispSyncSource：EventThread和DispSyncThread的信息传递者，把vsync信号从DispSyncThread传递到EventThread；同时可以用来设置相位偏移参数。

在4.4之后，vsync信号不再完全由硬件产生，hw vsync信号主要用来做时间校准，vsync信号发生者是DispSyncThread, 当DispSyncThread产生的信号得到校准后，hw vsync会被关闭。

几个问题分析：

1.硬件vsync开启-关闭过程
(1)HWComposer在hwc_composer_device_1中注册回调：
mCBContext->procs.vsync = &hook_vsync;
mHwc->registerProcs(mHwc, &mCBContext->procs);
(2)vsync过来：HWComposer::hook_vsync => HWComposer::vsync
(3)HWComposer::vsync=>mEventHandler.onVSyncReceived(disp, timestamp);
mEventHandler即surfaceflinger
(4)SurfaceFlinger::onVSyncReceived:

needsHwVsync = mPrimaryDispSync.addResyncSample(timestamp); //加入样本，校准mPrimaryDispSync(DispSync),返回是否还需要hwsync
if (needsHwVsync) {
enableHardwareVsync(); //未同步，接续接受hw vsync
} else {
disableHardwareVsync(false); //已同步，关闭hw vsync
}

开启或关闭硬vsync：
SurfaceFlinger::enableHardwareVsync() => mEventControlThread->setVsyncEnabled(true); //sf专门启动了一个线程EventControlThread来开关硬件vsync

2.DispSyncThread 信号的产生：
(1) 在sf类中声明一个成员变量：

class SurfaceFlinger
{...DispSync mPrimaryDispSync;...
}

(2) 构造函数里启动DispSyncThread线程

DispSync::DispSync() {mThread = new DispSyncThread();mThread->run("DispSync", PRIORITY_URGENT_DISPLAY +         PRIORITY_MORE_FAVORABLE);reset();beginResync();...
}

(3) 进入DispSyncThread::threadLoop(): 计算vsync周期，调用所有存在mEventListeners的Listener的callback

fireCallbackInvocations()方法中调用callbacks[i].mCallback->onDispSyncEvent(callbacks[i].mEventTime);
mCallback的类型为DispSync::Callback

(4) mEventListeners的注册通过调用DispSync::addEventListener()

(5) 谁注册成为了vsync事件的监听者？是DispSyncSource
DispSyncSource继承自DispSync::Callback，在它setVSysncEnabled(true)中调用:

status_t err = mDispSync->addEventListener(mPhaseOffset,
static_cast<DispSync::Callback*>(this));  //DispSyncSource把自己设为了DispSyncThread vsync信号的监听者所以vsync消息传到了DispSyncSource中的onDispSyncEvent(nsecs_t when)中：

virtual void onDispSyncEvent(nsecs_t when) {
sp<VSyncSource::Callback> callback;
{Mutex::Autolock lock(mMutex);callback = mCallback;if (mTraceVsync) {mValue = (mValue + 1) % 2;ATRACE_INT("VSYNC", mValue);}
}if (callback != NULL) {callback->onVSyncEvent(when); //又把vsync事件传递到了它自己的mCallback里， 这个mCallback 在EventThread::enableVSyncLocked()中设置， 就是EventThread, 这样vsync传递到了EventThread里
}
}

(6)继续看谁又调用了DispSyncSource::setVSyncEnabled()？
是EventThread::enableVSyncLocked()：

void EventThread::enableVSyncLocked() {
if (!mUseSoftwareVSync) {
// never enable h/w VSYNC when screen is offif (!mVsyncEnabled) {mVsyncEnabled = true;mVSyncSource->setCallback(static_cast<VSyncSource::Callback*>(this)); //EventThread设为DispSyncSource的callbackmVSyncSource->setVSyncEnabled(true);mPowerHAL.vsyncHint(true);
}
}
mDebugVsyncEnabled = true;
}

(7)EventThread::enableVSyncLocked()又被EventThread::waitForEvent()调用

Vector< sp<EventThread::Connection> > EventThread::waitForEvent(DisplayEventReceiver::Event* event)
{...// Here we figure out if we need to enable or disable vsyncsif (timestamp && !waitForVSync) {// we received a VSYNC but we have no clients// don't report it, and disable VSYNC events
            disableVSyncLocked();} else if (!timestamp && waitForVSync) {// we have at least one client, so we want vsync enabled// (TODO: this function is called right after we finish// notifying clients of a vsync, so this call will be made// at the vsync rate, e.g. 60fps.  If we can accurately// track the current state we could avoid making this call// so often.)
            enableVSyncLocked();}...
}

waitForEvent()的逻辑是：

接到vsync信号，但是当前EventThread中没有请求 vsync 的connection， EventThread向下不再监听vsync

EventThread中有请求 vsync 的connection， EventThread继续监听vsync

总结： vsync传递路径 DispSyncThread => DispSyncSource => EventThread
DispSyncSource: 这个类比较简单，其实就是vsync传递者，同时负责传递相位偏移phase offset到dispsyncThread。
EventThread: 负责接收vsync，分发给sf或者app

所以在Sf init中的代码就比较好理解了

// start the EventThread
sp<VSyncSource> vsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,
vsyncPhaseOffsetNs, true);
mEventThread = new EventThread(vsyncSrc);
sp<VSyncSource> sfVsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,
sfVsyncPhaseOffsetNs, false);
mSFEventThread = new EventThread(sfVsyncSrc);
//上面代码注册了两个vsync信号的监听者， 当vsync产生时，分发给EventThread，这里有两个，一个处理sf，一个处理app

mEventQueue.setEventThread(mSFEventThread); //

mEventControlThread = new EventControlThread(this);
mEventControlThread->run("EventControl", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);

3. 两个EventThread 线程是怎样把vsync分发给sf和app的？

（1）app与EventThread
EventThread里有一个 class Connection : public BnDisplayEventConnection，

BnDisplayEventConnection 继承自 IDisplayEventConnection

这个接口实现了：
getDataChannel()
setVsyncRate()
requestNextVsync()

App端请求vsync：

app端通过DisplayEventReceiver 中的sp<IDisplayEventConnection> mEventConnection 来requestNextVsync
mEventConnection实际上是BpDisplayEventConnection，所以requestNextVsync是通过Binder通信从app端传递到EventThread并由它来处理。
同时通过mEventConnection->getDataChannel(); 保存一个BitTube类型的mDataChannel。

在EventThread端：
app调用createEventConnection创建DisplayEventConnection时，EventThread将这个connection注册到它的mDisplayEventConnections集合里
当vsync过来时，通知所有connection

App端接受vsync是通过建立连接时保存的那个BitTube：

//file:android_view_DisplayEventReceiver.cpp
status_t NativeDisplayEventReceiver::initialize() {status_t result = mReceiver.initCheck();f (result) {ALOGW("Failed to initialize display event receiver, status=%d", result);return result;}int rc = mMessageQueue->getLooper()->addFd(mReceiver.getFd(), 0, ALOOPER_EVENT_INPUT, // 监听BitTube的fd，有数据时，调用handlerthis, NULL);if (rc < 0) {return UNKNOWN_ERROR;}return OK;
}

所以app接受vsync信号是通过监听BitTube的fd， BitTube底层是通过socket实现。

(2) sf与EventThread
SurfaceFlinger::init()中调用mEventQueue.setEventThread(mSFEventThread);

void MessageQueue::setEventThread(const sp<EventThread>& eventThread)
{mEventThread = eventThread;mEvents = eventThread->createEventConnection();mEventTube = mEvents->getDataChannel();mLooper->addFd(mEventTube->getFd(), 0, ALOOPER_EVENT_INPUT,MessageQueue::cb_eventReceiver, this);
}

在sf进程中直接监听BitTube的fd，当有vsync过来时，直接由SF的MessageQueue处理

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