O Google tem o compromisso de promover a igualdade racial para as comunidades negras. Saiba como.
Esta página foi traduzida pela API Cloud Translation.
Switch to English

Estrutura de sincronização

A estrutura de sincronização descreve explicitamente as dependências entre diferentes operações assíncronas no sistema gráfico Android. A estrutura fornece uma API que permite aos componentes indicar quando os buffers são liberados. A estrutura também permite que os primitivos de sincronização sejam passados ​​entre os drivers do kernel para o espaço do usuário e entre os próprios processos do espaço do usuário.

Por exemplo, um aplicativo pode enfileirar o trabalho a ser executado na GPU. A GPU começa a desenhar essa imagem. Embora a imagem não tenha sido desenhada na memória ainda, o ponteiro do buffer é passado para o compositor da janela junto com uma cerca que indica quando o trabalho da GPU terminará. O compositor da janela começa o processamento antecipadamente e passa o trabalho para o controlador de exibição. De maneira semelhante, o trabalho da CPU é feito com antecedência. Quando a GPU termina, o controlador de vídeo exibe imediatamente a imagem.

A estrutura de sincronização também permite que os implementadores aproveitem os recursos de sincronização em seus próprios componentes de hardware. Finalmente, a estrutura fornece visibilidade no pipeline de gráficos para ajudar na depuração.

Sincronização explícita

A sincronização explícita permite que produtores e consumidores de buffers gráficos sinalizem quando terminarem de usar um buffer. A sincronização explícita é implementada no espaço do kernel.

Os benefícios da sincronização explícita incluem:

  • Menor variação de comportamento entre dispositivos
  • Melhor suporte de depuração
  • Métricas de teste aprimoradas

A estrutura de sincronização tem três tipos de objeto:

  • sync_timeline
  • sync_pt
  • sync_fence

sync_timeline

sync_timeline é uma linha do tempo que aumenta monotonicamente que os fornecedores devem implementar para cada instância do driver, como um contexto GL, controlador de exibição ou blitter 2D. sync_timeline conta os trabalhos enviados ao kernel para uma determinada peça de hardware. sync_timeline fornece garantias sobre a ordem das operações e permite implementações específicas de hardware.

Siga estas diretrizes ao implementar sync_timeline :

  • Forneça nomes úteis para todos os drivers, cronogramas e cercas para simplificar a depuração.
  • Implemente os operadores timeline_value_str e pt_value_str nas linhas do tempo para tornar a saída de depuração mais legível.
  • Implemente o fill driver_data para dar às bibliotecas do espaço do usuário, como a biblioteca GL, acesso aos dados da linha do tempo privada, se desejado. data_driver permite que os fornecedores passem informações sobre o imutável sync_fence e sync_pts para construir linhas de comando com base neles.
  • Não permita que o espaço do usuário crie ou sinalize explicitamente uma cerca. A criação explícita de sinais / cercas resulta em um ataque de negação de serviço que interrompe a funcionalidade do pipeline.
  • Não acesse os elementos sync_timeline , sync_pt ou sync_fence explicitamente. A API fornece todas as funções necessárias.

sync_pt

sync_pt é um valor ou ponto único em um sync_timeline . Um ponto tem três estados: ativo, sinalizado e erro. Os pontos começam no estado ativo e fazem a transição para os estados sinalizado ou de erro. Por exemplo, quando um consumidor de imagem não precisa mais de um buffer, um sync_pt é sinalizado para que um produtor de imagem saiba que está tudo bem para gravar no buffer novamente.

sync_fence

sync_fence é uma coleção de valores de sync_pt que geralmente têm pais sync_timeline diferentes (como para o controlador de exibição e GPU). sync_fence , sync_pt e sync_timeline são os principais primitivos que os drivers e o espaço do usuário usam para comunicar suas dependências. Quando uma cerca é sinalizada, todos os comandos emitidos antes da cerca são garantidos para serem concluídos porque o driver do kernel ou bloco de hardware executa os comandos em ordem.

A estrutura de sincronização permite que vários consumidores ou produtores sinalizem quando terminarem de usar um buffer, comunicando as informações de dependência com um parâmetro de função. Fences são apoiados por um descritor de arquivo e são passados ​​do espaço do kernel para o espaço do usuário. Por exemplo, uma cerca pode conter dois valores sync_pt que significam quando dois consumidores de imagem separados terminam de ler um buffer. Quando a cerca é sinalizada, os produtores de imagens sabem que os dois consumidores já estão consumindo.

Fences, como os valores sync_pt , começam ativos e mudam de estado com base no estado de seus pontos. Se todos os valores de sync_pt forem sinalizados, o sync_fence será sinalizado. Se um sync_pt cair em um estado de erro, todo o sync_fence um estado de erro.

A associação a um sync_fence é imutável após a criação da cerca. Para obter mais de um ponto em uma cerca, uma fusão é realizada, onde pontos de duas cercas distintas são adicionados a uma terceira cerca. Se um desses pontos foi sinalizado na cerca de origem e o outro não, a terceira cerca também não estará em um estado sinalizado.

Para implementar a sincronização explícita, forneça o seguinte:

  • Um subsistema de espaço do kernel que implementa a estrutura de sincronização para um driver de hardware específico. Os drivers que precisam estar cientes de cerca geralmente são qualquer coisa que acessa ou se comunica com o Hardware Composer. Os arquivos principais incluem:
    • Implementação central:
      • kernel/common/include/linux/sync.h
      • kernel/common/drivers/base/sync.c
    • Documentação em kernel/common/Documentation/sync.txt
    • Biblioteca para se comunicar com o espaço do kernel em platform/system/core/libsync
  • O fornecedor deve fornecer as presentDisplay() sincronização apropriadas como parâmetros para as funções validateDisplay() e presentDisplay() no HAL.
  • Duas extensões GL relacionadas à cerca ( EGL_ANDROID_native_fence_sync e EGL_ANDROID_wait_sync ) e suporte a cerca no driver gráfico.

Estudo de caso: Implementando um driver de vídeo

Para usar a API que suporta a função de sincronização, desenvolva um driver de vídeo que tenha uma função de buffer de vídeo. Antes que a estrutura de sincronização existisse, essa função recebia objetos dma-buf , colocava esses buffers na tela e bloqueava enquanto o buffer estava visível. Por exemplo:

/*
 * assumes buffer is ready to be displayed.  returns when buffer is no longer on
 * screen.
 */
void display_buffer(struct dma_buf *buffer);

Com a estrutura de sincronização, a função display_buffer é mais complexa. Ao colocar um buffer em exibição, o buffer é associado a uma cerca que indica quando o buffer estará pronto. Você pode fazer fila e iniciar o trabalho depois que a cerca for limpa.

Enfileirar e iniciar o trabalho depois que a cerca for limpa não bloqueia nada. Você imediatamente devolve sua própria cerca, o que garante quando o buffer estará fora da tela. Conforme você enfileira os buffers, o kernel lista as dependências com a estrutura de sincronização:

/*
 * displays buffer when fence is signaled.  returns immediately with a fence
 * that signals when buffer is no longer displayed.
 */
struct sync_fence* display_buffer(struct dma_buf *buffer, struct sync_fence
*fence);

Integração de sincronização

Esta seção explica como integrar a estrutura de sincronização do espaço do kernel com as partes do espaço do usuário da estrutura do Android e os drivers que devem se comunicar uns com os outros. Os objetos do espaço do kernel são representados como descritores de arquivo no espaço do usuário.

Convenções de integração

Siga as convenções de interface do Android HAL:

  • Se a API fornece um descritor de arquivo que se refere a um sync_pt , o driver do fornecedor ou o HAL que usa a API deve fechar o descritor de arquivo.
  • Se o driver do fornecedor ou o HAL passar um descritor de arquivo que contém um sync_pt para uma função API, o driver do fornecedor ou o HAL não deve fechar o descritor de arquivo.
  • Para continuar usando o descritor de arquivo fence, o driver do fornecedor ou o HAL deve duplicar o descritor.

Um objeto fence é renomeado toda vez que passa por BufferQueue. O suporte de fence do kernel permite que os fences tenham strings para nomes, então a estrutura de sincronização usa o nome da janela e o índice de buffer que está sendo enfileirado para nomear o fence, como SurfaceView:0 . Isso é útil na depuração para identificar a origem de um deadlock conforme os nomes aparecem na saída de /d/sync e nos relatórios de bug.

Integração ANativeWindow

ANativeWindow está ciente da cerca. dequeueBuffer , queueBuffer e cancelBuffer têm parâmetros de fence.

Integração OpenGL ES

A integração de sincronização do OpenGL ES depende de duas extensões EGL:

  • EGL_ANDROID_native_fence_sync fornece uma maneira de EGL_ANDROID_native_fence_sync ou criar descritores de arquivo fence nativos do Android em objetos EGLSyncKHR .
  • EGL_ANDROID_wait_sync permite EGL_ANDROID_wait_sync do lado da GPU em vez do lado da CPU, fazendo a GPU esperar por EGLSyncKHR . A extensão EGL_ANDROID_wait_sync é igual à extensão EGL_KHR_wait_sync .

Para usar essas extensões independentemente, implemente a extensão EGL_ANDROID_native_fence_sync junto com o suporte de kernel associado. Em seguida, habilite a extensão EGL_ANDROID_wait_sync em seu driver. A extensão EGL_ANDROID_native_fence_sync consiste em um tipo de objeto EGLSyncKHR fence nativo distinto. Como resultado, as extensões que se aplicam aos tipos de objeto EGLSyncKHR existentes não se aplicam necessariamente a objetos EGL_ANDROID_native_fence , evitando interações indesejadas.

A extensão EGL_ANDROID_native_fence_sync emprega um atributo descritor de arquivo fence nativo correspondente que pode ser definido apenas no momento da criação e não pode ser consultado diretamente a partir de um objeto de sincronização existente. Este atributo pode ser definido para um dos dois modos:

  • Um descritor de arquivo fence válido envolve um descritor de arquivo fence nativo do Android existente em um objeto EGLSyncKHR .
  • -1 cria um descritor de arquivo fence nativo do Android a partir de um objeto EGLSyncKHR .

Use a chamada de função DupNativeFenceFD() para extrair o objeto EGLSyncKHR do descritor de arquivo fence nativo do Android. Isso tem o mesmo resultado que consultar o atributo definido, mas segue a convenção de que o destinatário fecha a cerca (daí a operação duplicada). Finalmente, a destruição do objeto EGLSyncKHR fecha o atributo de fence interno.

Integração do Hardware Composer

O Hardware Composer lida com três tipos de barreiras de sincronização:

  • Cercas Adquirir são transmitidos juntamente com tampões de entrada para os setLayerBuffer e setClientTarget chamadas. Eles representam uma gravação pendente no buffer e devem sinalizar antes que o SurfaceFlinger ou o HWC tente ler do buffer associado para realizar a composição.
  • Liberar cercas são recuperadas após a chamada para presentDisplay usando a chamada getReleaseFences . Eles representam uma leitura pendente do buffer anterior na mesma camada. Um limite de liberação sinaliza quando o HWC não está mais usando o buffer anterior porque o buffer atual substituiu o buffer anterior na tela. As barreiras de liberação são passadas de volta para o aplicativo junto com os buffers anteriores que serão substituídos durante a composição atual. O aplicativo deve esperar até que um limite de liberação sinalize antes de gravar novos conteúdos no buffer que foi retornado a eles.
  • As cercas atuais são retornadas, uma por quadro, como parte da chamada para presentDisplay . As cercas atuais representam quando a composição deste quadro foi concluída, ou alternativamente, quando o resultado da composição do quadro anterior não é mais necessário. Para monitores físicos, presentDisplay retorna as cercas presentes quando o quadro atual aparece na tela. Depois que os limites atuais forem retornados, é seguro gravar no buffer de destino do SurfaceFlinger novamente, se aplicável. Para monitores virtuais, os limites presentes são retornados quando é seguro ler do buffer de saída.