Android GPU渲染SurfaceFlinger合成RenderThread的dequeueBuffer/queueBuffer与fence机制（2）

Android GPU渲染SurfaceFlinger合成RenderThread的dequeueBuffer/queueBuffer与fence机制（2）

 

计算fps帧率

用

adb shell dumpsys SurfaceFlinger --list

查询当前的SurfaceView，然后有好多行，再把要查询的行内容完整的传给

adb shell dumpsys SurfaceFlinger --latency 窗口名

输出一堆数字，第一行数字是当前的 VSYNC 间隔，单位纳秒。如果屏幕是 60Hz ，就是 16.6ms，然后下面一堆数字，总共有 127 行，每一行有 3 个数字，每个数字都是时间戳，单位是纳秒。

Android 显示一帧大致分为几个步骤
1，App 接收到 vsync-app 信号后开始工作。
2，App 主线程被Message唤醒，执行onVsync。
3，App 执行 doFrame ，处理input、animation、traversal、draw等。
4，App UIThread 跟RenderThread sync 数据。
5，App 执行DrawFrame，从SurfaceFlinger(后续简称SF) 的 BufferQueue 中 dequeueBuffer，取出一个bufffer后，执行渲染绘制，接着将绘制好的Buffer 通过queueBuffer 放回到BufferQueue中给 SF消费。
6，App queueBuffer 后, SF 中对应的 app buffer 会增加 +1。
7，Vsync-sf 到来后，SF 从BufferQueue 中 acquireBuffer一个Buffer 进行消费， 对应SF 中的 app buffer 会减 - 1 , SF 消费处理后，通过 releaseBuffer 将buffer 归还到BufferQueue 中。
8，SF 通过 bind 跟 Hardware Composer HAL(HWC) 进行通信，通过一些处理后显示到手机屏幕上。

dequeue(生产者发起) ：
当生产者需要缓冲区时，它会通过调用 dequeueBuffer() 从 BufferQueue 请求一个可用的缓冲区，并指定缓冲区的宽度、高度、像素格式和使用标记。
queue(生产者发起)：
生产者填充缓冲区并通过调用 queueBuffer() 将缓冲区返回到队列。
acquire(消费者发起) ：
消费者通过 acquireBuffer() 获取该缓冲区并使用该缓冲区的内容。
release(消费者发起) ：
当消费者操作完成后，它会通过调用 releaseBuffer() 将该缓冲区返回到队列。

 

App 绘制的图像内容是怎么最终显示到手机屏幕？

App 要显示的内容要绘制在 Buffer 里，这个 Buffer 是从 BufferQueue 通过 dequeueBuffer() 申请。申请到 Buffer 后，App 将内容填充到 Buffer ，通过 queueBuffer() 将 Buffer 还回去交给 SurfaceFlinger 去进行合成和显示。然后，SurfaceFlinger 开始合成时候，调用 acquireBuffer() 从 BufferQueue 里面拿一个 Buffer 合成，合成完以后通过 releaseBuffer() 将 Buffer 还给 BufferQueue。

RenderThread 的 dequeueBuffer
dequeue 出队，dequeueBuffer 就是从队列中拿出一个 Buffer，这个队列就是 SurfaceFlinger 中的 BufferQueue。app开始渲染前，首先需要通过 Binder 调用从 SurfaceFlinger 的 BufferQueue 中获取一个 Buffer。

RenderThread 的 queueBuffer
queue 入队，queueBuffer 是把 Buffer 放回到 BufferQueue，App 处理完 Buffer 后，会把这个 Buffer 通过 eglSwapBuffersWithDamageKHR -> queueBuffer ，将 Buffer 放回 BufferQueue。

上面流程有一个问题，在 App 绘制完通过 queueBuffer() 将 Buffer 还回时候，此时仅仅只是 CPU 侧完成，GPU 实际上有没有真正完成，CPU并不知道。因此如果此时GPU拿这个 Buffer 去合成/显示，就会有问题（Buffer 可能还没有完全绘制完）。由于 CPU 和 GPU 是异步的，因此CPU在代码里执行一系列绘图函数调用后，看上去函数已经返回，实际上，具体什么时候被GPU真正执行完毕 CPU 不知道，除非阻塞等待这些命令完全执行完，但这样会带来严重的性能问题，因为这样使得 CPU 和 GPU 的并行完全丧失，CPU 会在 GPU 完成之前一直处于空等状态。因此，需要一种机制，在不需要对 Buffer 进行读写时候，大家各干各的；当需要对 Buffer 进行读写时候，CPU可以知道此时 Buffer 在 GPU 的状态，必要时候等一下。

fence 是这样的同步机制——“栅栏”，把东西拦住。fence 要拦住什么东西呢？就是 Buffer。Buffer 在整个绘制、合成、显示过程中，一直在 CPU，GPU 和 HWC 之间传递，某一方要使用 Buffer 前，需要检查之前的使用者是否已经移交 Buffer 的“使用权”。而这里的“使用权”，就是 fence。当 fence 释放（即 signal）时候，说明 Buffer 的上一个使用者已经交出了使用权，对于 Buffer 进行操作是安全的。

Android 总共有三类 fence —— acquire fence，release fence 和 present fence。

•acquire fence
    App 将 Buffer 通过 queueBuffer() 还给 BufferQueue 的时候，此时该 Buffer 的 GPU 侧其实未必完成，此时会带上一个 fence，这个 fence 就是 acquire fence。当 SurfaceFlinger/ HWC 要读取 Buffer 以进行合成操作的时候，需要等 acquire fence 释放之后才行。
•release fence
    当 App 通过 dequeueBuffer() 从 BufferQueue 申请 Buffer，要对 Buffer 进行绘制时候，需要保证 HWC 已经不再需要这个 Buffer 了，即需要等 release fence signal 才能对 Buffer 进行写操作。
•present fence
    当前帧成功显示到屏幕的时候，present fence 就会 signal。

每一个buffer都一个Fence状态，代表这块buffer是否还在被上一个使用者使用完，并且在转移时都会携带当前Fence的fd，然后可以调用Fence的wait或者waitForever查询Fence状态，如果还在使用则等待，否则就可以使用。Fence按作用大体分两种：acquireFence和releaseFence。前者用于生产者通知消费者生产已完成，后者用于消费者通知生产者消费已完成。

Fence保证GraphicBuffer在App, GPU和HWC三者间流转时数据读写同步（不同进程 or 不同硬件间同步）。
从 SurfaceFlinger 的角度来看，App 部分主要负责生产 SurfaceFlinger 合成所需要的 Surface。
App 与 SurfaceFlinger 的交互主要集中在三点
1 Vsync 信号的接收和处理
2 RenderThread 的 dequeueBuffer
3 RenderThread 的 queueBuffer

 

从 dumpsys SurfaceFlinger --latency 获取最新 127 帧的 present fence 的 signal time，当某帧 present fence 被 signal 时候，说明这一帧已经被显示到屏幕上。因此，可以通过判断1秒内有多少个 present fence signal ，反推出一秒内有多少帧被刷新（显示）到屏幕上，从而计算出 fps。

统计一秒内 App 往屏幕刷了多少帧，在 Android 里，每一帧显示到屏幕的标志是：present fence signal ，因此计算 App 的 fps 就可以转换为：一秒内 App 的 Layer 有多少个有效 present fence signal 。

 

 

 

Android adb shell命令捕获systemtrace_android 抓trace-CSDN博客文章浏览阅读1.7k次，点赞2次，收藏5次。Android ADB调试真机设备Android ADB（Andorid Debug Bridge），是Android开发中有用的测试和调试工具。使用Android ADB调试设备，直接在Windows的dos命令窗口输入命名adb即可，如图：为什么执行adb命令后是这样？Android ADB（Andorid Debug Bridge）调试真机设备_adb在线执行器_zhangphil的博客-CSDN博客。-t 时长，20s，20秒的trace文件。-o 保存文件路径。_android 抓tracehttps://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/131249820

Android GPU渲染屏幕绘制显示基础概念（1）-CSDN博客文章浏览阅读696次，点赞20次，收藏12次。CPU返回后，会直接将GraphicBuffer提交给SurfaceFlinger，告诉SurfaceFlinger进行合成，但是这个时候GPU可能并未完成之前的图像渲染，这时候就牵扯到一个同步，Android中，用的是Fence机制，SurfaceFlinger合成前会查询Fence，如果GPU渲染没有结束，则等待GPU渲染结束，GPU结束后，会通知SurfaceFlinger进行合成，SF合成后，提交显示，最终完成图像的渲染显示。而对SF来说，只要有合成任务，它就得再去申请VSYNC-sf。https://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/138585120Android性能：Double Buffer双缓冲/Triple Buffer三缓冲丢帧Jank与无丢帧No Jank-CSDN博客文章浏览阅读858次，点赞6次，收藏13次。Android ADB调试真机设备Android ADB（Andorid Debug Bridge），是Android开发中有用的测试和调试工具。使用Android ADB调试设备，直接在Windows的dos命令窗口输入命名adb即可，如图：为什么执行adb命令后是这样？_android 抓trace。三Buffer轮转情况下，基本不会有这种情况的发生，渲染线程一般在 dequeueBuffer 时，都可以顺利拿到可用的 Buffer （如果 dequeueBuffer 本身耗时那就也会拉长时间）。https://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/138213964