资源共享指的是在一个 Context 中的创建的 Texture 资源可以被其他 Context 所使用。一般来讲只有相同share group
Context 创建的 Texture 才可以被共享,而 Chromium 设计了一套允许不同share group
并且跨进程的 Texture 共享机制。
Chromium 中有新旧两套共享 Texture 的机制,一套是 Mailbox 机制,一套是 SharedImage 机制。
1.Mailbox 机制
Mailbox 机制由CHROMIUM_texture_mailbox
扩展提供,它定义了一种在不同Context之间共享 Texture 对象中的图片数据的方式,不管这些Context是否处于相同的share group
。
它定义了2个方法:
glProduceTextureDirectCHROMIUM
方法传入一个当前Context中已经存在的texture
对象,然后返回一个指向该texture的mailbox
。后续可以在其他的Context中使用glCreateAndConsumeTextureCHROMIUM
方法通过这个mailbox
创建一个新的texture
对象,新对象存在于新的 Context 中。结合 Command Buffer,可以实现跨进程共享Texture的效果。
Mailbox
类本身是一个定长的字节数组,作为资源的唯一标识符,默认是16字节,系统全局唯一,可以跨进程。
Mailbox 机制使用起来非常方便,但是它对 service 端的运行环境依赖非常严重,比如要求 service 端的所有 Context 都必须属于相同 share group,这导致service端在某些平台上需要使用Virtual Context或者很多的同步机制才能实现,而这些会导致性能损失。再加上这种机制基于GL,无法很好的支持Vulkan,因此 Mailbox 机制已经被标记为deprecated
,在当前的 Chromium 中只有 media 模块还在使用。新代码应该使用SharedImage
机制。
2.SharedImage 机制
ShareImage 机制从2018年开始引入,设计用来取代 Mailbox 机制并且支持 Vulkan。它引入了一套 client 端的 SharedImage 接口以及一个新的GL扩展CHROMIUM_shared_image
。
主要接口为SharedImageInterface
,用来创建 shared images,定义如下:
这是一个 client 端的接口,可以通过gpu::GpuChannelHost
来获取到。对它的调用会通过 IPC 接口发送到 service 端,service 端会使用合适的机制来存储 SharedImage 的数据,比如GL Texture,GMB(GpuMemoryBuffer)等。
CreateSharedImage
方法创建一个新的 SharedImage 并返回一个 mailbox 指向它。UpdateSharedImage
方法更新指定的 SharedImage 的属性。DestroySharedImage
销毁指定的 SharedImage,释放相关内存。
在client端,通过CHROMIUM_shared_image
扩展提供的方法来读写 SharedImage 数据。Mailbox
机制中CHROMIUM_texture_mailbox
扩展提供的方法也可以用来访问SharedImage
,因为SharedImage
机制兼容了Mailbox
机制。但应该尽量比避免这样使用,因为 Mailbox 机制已经过时了。在 service 端也可以用这种方法来访问 ShareImage。
在servcie端,SharedImage
实现了大概3类存储机制,分别为 GLTexture/EGLImage,GMB 和 VulkanImage,这三大类又被抽象为了很多种小类。下面这些都是SharedImage
可能的存储后端:
其中gpu::SharedImageBackingGLTexture
使用 GL Texture 来存储 SharedImage 数据。gpu::SharedImageBackingEglImage
使用 EGLImage 来存储数据。gpu::SharedImageBackingAHB
仅用于 Android 平台,使用 Android 提供的 AHardwareBuffer 来存储数据。gpu::ExternalVkImage服务器托管网Backing
对接 Vulkan。gpu::SharedImageBackingGLImage
比较特殊,它表示使用gpu::GLImage
类来进行存储,gpu::GLImage
又抽象了不同的存储后端,最服务器托管网终也可能使用 GL Texture。
SharedImage 机制本质上抽象了 GPU 的数据存储能力。即允许应用直接把数据存储到 GPU (GPU 能访问到的内存)中,以及直接从 GPU 中读取数据,并且允许跨过shared group
边界。理解了这一点,应该比较容易想到哪些场景可以使用 SharedImage 机制,下面这些是 Chromium 中使用 SharedImage 机制的一些场景:
- CC模块: 先将画面 Raster 到 SharedImage,然后再发送给 Viz 进行合成。
- OffscreenCanvas: 先将 Canvas 的内容 Raster 到 SharedImage,然后再发送给 Viz 进行合成。
- 图片处理/渲染: 一个线程将图片解码到 GPU 中,另一个线程使用 GPU 来修改或者渲染图片。
- 视频播放: 一个线程将视频解码到 GPU 中,另一个线程来渲染。
下面介绍2个操作 ShareImage 的扩展。需要注意的是在使用这些扩展方法之前都先要有一个指向 SharedImage 的 mailbox,可以使用SharedImageInterface
接口创建,也可以是从其他地方传过来。
4.CHROMIUM_shared_image 扩展
CHROMIUM_SHARED_IMAGE扩展定义了以下4个方法:
glCreateAndTexStorage2DSharedImageCHROMIUM*
方法根据传入的mailbox
创建一个新的 Texture 对象。然后应用可以使用glBeginSharedImageAccessDirectCHROMIUM
方法获取读/写texture
对象的权限,然后使用常规的读写texture的GL命令访问texture的内容,比如glGetTexImage
,glReadPixels
,glTexImage2D
等或者使用skia来间接访问texture的内容。操作结束之后,调用glEndSharedImageAccessDirectCHROMIUM
方法释放权限。
这些接口用于GPU-R
机制下的 Raster,这种 Raster 机制已经被OOP-R
Raster 机制替代,并且在2022年2月份被移除,这里只用于演示旧版本GPU-R
方式的 Raster:
5.CHROMIUM_raster_transport
glBeginRasterCHROMIUM
方法表示要开始执行 Raster 操作了,Raster的结果存放到传入的mailbox
对应的 SharedImage 中。glRasterCHROMIUM
将cc::DisplayItemList
序列化后发送到service端。参数raster_shm_id
指向存储cc::DisplayItemList
序列化数据的共享内存。glEndRasterCHROMIUM
结束 Raster 操作。
这些接口用于OOP-R(Out-Of-Process Raster)
机制下的 Raster。关于 OOP-R 见后续文档, 下面的代码演示使用 OOP-R 接口创建 SharedImage:
6.SharedImage 架构设计
SharedImage 被设计用于多进程架构,Client 端可以有多个,比如 Browser/Render/Gpu 进程都可以作为 Client 端,Service 端只能有一个,它运行在 Gpu 进程中。Client 和 Servcie 通过 IPC 进行通信。Client 端的接口主要包括 SharedImageInterface 和 2 个扩展。Service 端将数据存储在基于不同技术实现的 SharedImageBacking 中。
7.SharedImage 实现原理
8. 总结
在当前的 Chromium 中,Mailbox 机制是建立在 SharedImage 机制之上的。旧的 Mailbox 机制的接口正在被废弃(Mailbox 类本身并不会被废弃),在新的代码中应该使用新的 SharedImage 接口。
在所有需要“分阶段”渲染的场合都可以使用 SharedImage 机制,在需要从 GPU 读取数据的场合也可以使用 SharedImage 机制。SharedImage 机制只提供内存的管理,应用可以使用常规的读写GPU数据的方式来读写SharedImage中的数据。
9. 参考文献
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