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我们本篇将来聊聊关于图形系统WayLand/Weston。

简单地说，Wayland是一套display server(Wayland compositor)与client间的通信协议，而Weston是Wayland compositor的参考实现。其官网为http://wayland.freedesktop.org/。它们定位于在Linux上替换X图形系统。X图形系统经历了30年左右的发展，其设计在今天看来已略显陈旧。在X系统中，X Server作为中心服务，连接clien和硬件以及compositor。但时至今日，原本在X Server中做的事很多已被移到kernel或者单独的库中，因此X Server就显得比较累赘了。Wayland在架构上去掉了这个中间层，将compositor作为display server，使client与compositor直接通信，从而在灵活性和性能等方面上能够比前辈更加出色。

Wayland既可以用于传统的桌面又适用于移动设备，已经被用于Tizen，Sailfish OS等商业操作系统，同时越来越多的窗口和图形系统开始兼容Wayland协议。Wayland基于domain socket实现了一套display server与client间通信的库（简单的基于例子的介绍可以参见http://blog.csdn.net/jinzhuojun/article/details/40264449），并且以XML形式定义了一套可扩展通信协议。这个协议分为Wayland核心协议和扩展协议（位于Weston中）。Weston作为Wayland compositor的参考实现，一般和Wayland同步发布。其它Wayland compositor实现还有如mutter, Kwin, Lipstick, Enlightenment, Clayland等。

下面分别从架构，源码及模块结构，渲染流水线，窗口和输入管理几个方面介绍下Wayland/Weston的实现。

架构

Wayland的系统体系架构可以参见官方文档，不再累述。Weston从内部体系结构来看，主要分为窗口管理（shell），合成器（compositor）和输入管理几个部分。可见，如果拿Android作类比，从功能上看它约等同于InputManagerService，WindowManagerService和SurfaceFlinger。从大体的流程上来看，输入管理模块接受用户输入，然后一方面shell作出相应的窗口管理操作（如窗口堆栈的改变，focus的变化等），另一方面将该input event传给之前注册了相应输入事件的client。client收到后会在handler中做相应动作，如调整视图然后重绘。如有重绘发生，新buffer渲染完成后client将其handle传给server，接着server端生成z-order序的窗口列表，之后compositor用renderer进行合成，最后输出(比如到framebuffer)。

Weston是主要服务进程，它的事件处理模型采用的是典型的Reactor模式。根据Linux中万物皆文件的原则，主循环通过epoll机制等待在一系列的文件fd上。这种模型与基于线程的binder不同，是一种串行的事件处理模型。在此模型上的过程调用在不加额外同步机制的情况下是异步的。好处是不会有竞争问题，数据同步开销较小。缺点是当有一个事件处理比较耗时或者在等待IO，则有可能使整个系统性能下降或响应不及时。

主循环上等待的几个核心fd包括：
• Server/Client通信：listener fd在Weston启动时建立，并一直监听新的client连接。一个client连接后会与Weston建立一对domain socket，Wayland就是基于它来通信的。
• 输入处理：一方面通过udev monitor监听设备的添加删除事件。另一方面如有新设备添加时会将该设备打开并监听该fd来得到输入事件。
• 其它：监听如timer（用于如睡眠锁屏等场景）和signal（如收到SIGINT, SIGTERM, SIGQUIT时退出主循环）等事件。timer和signal可以分别用timerfd和signalfd来用fd来表示。另外还有logind的dbus连接等。
除这些外，在event loop中还会维护一个idle list。Weston中需要异步处理的操作可以放在其中。每轮循环都会检查其中是否有任务，有的话拿出来执行。

下面看下Weston的运行时进程模型。Weston设计时是可以以一般用户运行的，但就需要用weston-launch来启动。当需要进行一些需要root权限的工作，比如关于DRM, TTY, input device的相关操作，就交由weston-launch去做。

Weston会在启动时或按需起一些子进程，它们本质上是Weston的client，它们会通过专用的协议做一些系统应用的工作。如系统应用weston-desktop-shell负责一些系统全局的界面，比如panel, background, cursor, app launcher, lock screen等。它不作为Weston服务本身的一部分，而是作为一个client。其作用有点类似于Android中的SystemUI。这样便可方便地替换成定制的界面。weston-keyboard是软键盘面板。weston-screenshooter和weston-screensaver分别用于截屏和屏保，它们都是按需才由Weston启动的。前者在截屏快捷键按下时启动，后者在需要锁屏时启动。

另外，Weston启动时会读取weston.ini这个配置文件，其中可以配置桌面，动画和后端等等信息。详细配置见http://manpages.ubuntu.com/manpages/raring/man5/weston.ini.5.html。

关于图形系统的简介我们会在后面分为三个部分来进行描述。

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