【Wayland】QtWayland框架分析

QtWayland框架分析

QtWayland概念介绍

QtWayland是Qt官方基于Wayland开发的一款Toolbox，根据其官网介绍

The QtWayland module consists of two parts:
Wayland platform plugin:
Enables Qt applications to be run as Wayland clients.
QtWaylandCompositor API:
Enables the creation of Wayland compositors using Qt and QtQuick.

可以将QtWayland的功能归纳为两点：

1. 基于Qt/QtQuick，使用QtWayland可以写出一套 Compositor(Wayland Compositor)
2. Qt应用可以作为Wayland的Client端运行。

• 下图摘自Qt官网，对于Qt与Wayland关系的介绍。
  如何运行QtWayland?
• Qtwayland是基于Qt编译的，可以参考QtWayland官网提供的编译手顺。并且QtWayland在其源码中，提供了一些Compositor的例子，在运行例子前只需要设置 如“QT_WAYLAND_HARDWARE_INTEGRATION”，“XDG_RUNTIME_DIR ”等环境变量即可（这里不在详细描述）

QtWayland源码分析

本文基于QtWayland 6.4的源码，对其模块框架及Compositor启动流程进行分析。

模块框架

• ClientApi：Qtwayland提供给Client端使用的API。这些Api大部分是对于Wayland协议的封装。这样做的好处，是将Wayland协议与Client端进行了隔离。
• ServerApi：QtWayland提供给你Server端（即Compositor）使用的API。这些API也是对Wayland协议的封装。你可以基于这些API，写出一个Compositor。
• Plugins：插件模块。从Shell角度考虑，存在多种Shell，比如xdg-shell、ivi-shell、wl-shell、fullscreen-shell，Plugins实现了多种Shell（Client端），Qt应用只需要在启动前设定 Shell有关的环境变量，在启动Qt应用时就会根据环境变量使用不同的Shell。除了Shell外，还包括HardWareIntegration，这是Server端和Client端使用的Buffer，也是根据设定的 环境变量进行加载。
• Platform：除了QtWayland，QtBase中实现了一个叫 eglfs的platform使用的渲染方式。
• Common：协议文件、Scanner（根据协议文件生成源代码的工具。）

Compositor启动(Server)

• QWaylandCompositor是启动的入口

// src\compositor\compositor_api\qwaylandcompositor.h
class Q_WAYLANDCOMPOSITOR_EXPORT QWaylandCompositor : public QWaylandObject
{
    Q_OBJECT
    // 对应类 QWaylandCompositorPrivate 
    Q_DECLARE_PRIVATE(QWaylandCompositor)
    // ...
public:
    QWaylandCompositor(QObject *parent = nullptr);
    ~QWaylandCompositor() override;
}

// src\compositor\compositor_api\qwaylandcompositor_p.h
class Q_WAYLANDCOMPOSITOR_EXPORT QWaylandCompositorPrivate : public QObjectPrivate, public QtWaylandServer::wl_compositor, public QtWaylandServer::wl_subcompositor
{
public:
    QWaylandCompositorPrivate(QWaylandCompositor *compositor);
    ~QWaylandCompositorPrivate() override; 
}
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• 创建QWaylandCompositor，调用其构造函数

// new QWaylandCompositor()，因为它提供默认参数，所以可以不传参数
QWaylandCompositor::QWaylandCompositor(QObject *parent)
    : QWaylandObject(*new QWaylandCompositorPrivate(this), parent)
{
}
// new QWaylandCompositorPrivate
QWaylandCompositorPrivate::QWaylandCompositorPrivate(QWaylandCompositor *compositor)
{
    // ...
    // 创建Display（全局Display）
    if (!display) {
        display = wl_display_create();
        ownsDisplay = true;
    }
   // ...
}
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• 到这步，创建了全局的Display对象。上面的代码中可以看到 wl_compositor 这个对象。
• 写Compositor（Server）时，创建QWaylandCompositor后，需要调用其create方式，进行Server端的初始化。

/*
 * Initializes the QWaylandCompositor.
 * If you override this function in your subclass, be sure to call the base class implementation.
 */
void QWaylandCompositor::create()
{
    Q_D(QWaylandCompositor);
    // d 是QWaylandCompositorPrivate
    // 大部分初始化是在 QWaylandCompositorPrivate::init中实现
    d->preInit();
    d->init();
}

void QWaylandCompositorPrivate::init()
{
    // 设置Server端Socket名字
    // Socket用来跟Client端进行协议通讯
    if (socket_name.isEmpty()) {
        const int socketArg = arguments.indexOf(QLatin1String("--wayland-socket-name"));
        if (socketArg != -1 && socketArg + 1 < arguments.size())
            socket_name = arguments.at(socketArg + 1).toLocal8Bit();
    }
    // 这里初始化了wl_compositor/wl_subcompositor协议
    // 这里会调用到wl_global_create，将全局对象发布到display上
    wl_compositor::init(display, 4);
    wl_subcompositor::init(display, 1);
    // 初始化shm
    wl_display_init_shm(display);
	// 创建Server端Socket
	// Socket用于跟Client端通信
    if (!socket_name.isEmpty()) {
        if (wl_display_add_socket(display, socket_name.constData()))
            qFatal("Fatal: Failed to open server socket: \"%s\". XDG_RUNTIME_DIR is: \"%s\"\n", socket_name.constData(), getenv("XDG_RUNTIME_DIR"));
    } else {
        const char *autoSocketName = wl_display_add_socket_auto(display);
        if (!autoSocketName)
            qFatal("Fatal: Failed to open default server socket. XDG_RUNTIME_DIR is: \"%s\"\n", getenv("XDG_RUNTIME_DIR"));
        socket_name = autoSocketName;
        emit q->socketNameChanged(socket_name);
    }
    // 拿到loop
    loop = wl_display_get_event_loop(display);
    int fd = wl_event_loop_get_fd(loop);
	// 通过Qt的QSocketNotifier 监听fd，当有读事件时触发回调processWaylandEvents
    QSocketNotifier *sockNot = new QSocketNotifier(fd, QSocketNotifier::Read, q);
    QObject::connect(sockNot, SIGNAL(activated(QSocketDescriptor)), q, SLOT(processWaylandEvents()));

    QAbstractEventDispatcher *dispatcher = QGuiApplicationPrivate::eventDispatcher;
    QObject::connect(dispatcher, SIGNAL(aboutToBlock()), q, SLOT(processWaylandEvents()));

}
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• 上述部分，完成了全局Display创建、Socket创建、wl_compositor这个重要协议的初始化，监听Socket的事件并绑定事件处理函数。Compositor端初始化的主要工作到这里完成。