桌面環(huán)境做了好幾年，對 X 和 wayland 比較感興趣，但是一直沒有機(jī)會深入去看。正好我要離職了，在現(xiàn)在這個單位，北京上海加起來有將近十年了，最年輕的十年，也收獲了不少。最近工作交接完沒啥事，就抓著 wayland 代碼看了看，整體概念大概了解一點(diǎn)，先總結(jié)一下吧，免得又忘了。這篇文章主要目的是梳理 server 端和 client 端的函數(shù)調(diào)用是怎么實現(xiàn)的？并且拿 display 和 registry 為例做簡單地說明。

wayland 核心協(xié)議定義了許多全局對象，包括：display、registry、compositor、output、seat、surface、buffer 等等。客戶端連接到服務(wù)端后，會創(chuàng)建一個客戶端的可用對象，一般叫 proxy，服務(wù)端對應(yīng)會創(chuàng)建一個 resource，這倆是對應(yīng)的，實現(xiàn) client 端對 server 端的資源綁定。

client 和 server 一方面各自在消息循環(huán)上等待數(shù)據(jù)（socket 上的數(shù)據(jù)），拿到數(shù)據(jù)經(jīng)過反序列化后生成本地的函數(shù)掉用；另一方面，將本地的調(diào)用請求封裝序列化后，通過 socket 發(fā)出去。

wayland 協(xié)議

核心協(xié)議通過 xml 文件來定義，wayland-scanner 程序掃描并生成一個 wayland-protocol.c 和兩個頭文件，分別給服務(wù)端程序和客戶端程序使用。
以 display 和 registry 為例，在生成的 wayland-protocol.c 中，display 的簽名：

static const struct wl_message wl_display_requests[] = {
    { "sync", "n", wayland_types + 8 }, // wl_callback_interface
    { "get_registry", "n", wayland_types + 9 }, //wl_registry_interface
};

static const struct wl_message wl_display_events[] = {
    { "error", "ous", wayland_types + 0 },
    { "delete_id", "u", wayland_types + 0 },
};

WL_EXPORT const struct wl_interface wl_display_interface = {
    "wl_display", 1,
    2, wl_display_requests,
    2, wl_display_events,
};

wl_message 的結(jié)構(gòu)：

 struct wl_message {
    /** Message name */
    const char *name;
    /** Message signature */
    const char *signature;
    /** Object argument interfaces */
    const struct wl_interface **types;
};

{ "get_registry", "n", wayland_types + 9 } 的這個 n 表示 new_id，也就是說客戶端在發(fā)出 get_registry 請求的時候會傳遞一個 wl_interface * 的參數(shù)，對應(yīng)為這個參數(shù)創(chuàng)建一個新的對象。比如 wl_display_get_registry 返回 wl_registry 對象，這個對象就是 registry 在客戶端的代理對象，這樣創(chuàng)建出來的。registry 對象的相關(guān)簽名如下：

static const struct wl_message wl_registry_requests[] = {
    { "bind", "usun", wayland_types + 0 },
};

static const struct wl_message wl_registry_events[] = {
    { "global", "usu", wayland_types + 0 },
    { "global_remove", "u", wayland_types + 0 },
};

WL_EXPORT const struct wl_interface wl_registry_interface = {
    "wl_registry", 1,
    1, wl_registry_requests,
    2, wl_registry_events,
};

簽名類型簡單羅列如下：

 * * `i`: int
 * * `u`: uint
 * * `f`: fixed
 * * `s`: string
 * * `o`: object
 * * `n`: new_id
 * * `a`: array
 * * `h`: fd
 * * `?`: 問號表示后面接的參數(shù)可空

wl_message 有個成員 types，在 demarshal 消息的過程中，如果傳過來的參數(shù)中有 object 或者 new_id，那么我們設(shè)置的 implementation 必須要知道對象的類型是什么，這個 types 就是用來做這個的。

wayland_types 是個指針數(shù)組，數(shù)組里面的成員是 wl_interface *,比如 global 對應(yīng) wayland_types + 0 指向 NULL，get_registry 對應(yīng)的 wayland_types + 9 指向 wl_registry_interface。
對于 display，客戶端先創(chuàng)建一個 proxy，將 request 發(fā)給服務(wù)端，服務(wù)端收到消息后創(chuàng)建對應(yīng)的 display_resource，這個 display_resource 與客戶端的 display_proxy 是對應(yīng)的，客戶端給服務(wù)端發(fā)送 request 消息，服務(wù)端給客戶端發(fā)送 event 消息。display 的 request 有兩個： sync 和 get_registry，在服務(wù)端實現(xiàn)，event 有兩個： error 和 delete_id，在客戶端實現(xiàn)。

服務(wù)端

1、wayland server 啟動時會創(chuàng)建一個 socket（_wl_display_add_socket），并將這個 socket fd 加入 epoll 中，這樣如果有客戶端程序連接，epoll 就會通知服務(wù)端，從而執(zhí)行回調(diào)函數(shù) socket_data。

2、當(dāng)有客戶端程序連接過來，在 socket_data 函數(shù)中調(diào)用 accept 創(chuàng)建新的 socket fd，緊接著創(chuàng)建 wl_client，并把它加入合成器的 client list；在創(chuàng)建 wl_client 的時候，wl_client_create (display, fd) 將這個 socket fd 加入 epoll，這樣從客戶端發(fā)過來的請求，也可以通過 epoll 通知服務(wù)端，回調(diào)函數(shù)是 wl_client_connect_data。

3、等創(chuàng)建了 wl_client，接著執(zhí)行函數(shù) bind_display，創(chuàng)建 wl_display 在 server 端的 resource 對象 client->display_resource，設(shè)置它的 implementation，也就是 wl_display_requests 的倆函數(shù)：

static const struct wl_display_interface display_interface = {
    display_sync,
    display_get_registry
};

客戶端

1、客戶端程序在運(yùn)行時先調(diào)用 wl_display_connect 連接到服務(wù)端，這個函數(shù)返回的 wl_display 就是 display 對象在 client 端的代理［上面第 3 步中說了 server 端是 display_resource，這倆配合工作，實現(xiàn)互相調(diào)用函數(shù)］。
在 wl_display_connect 中為代理對象 set_implementation，也就是 wl_display_events

static const struct wl_display_listener display_listener = {
    display_handle_error,
    display_handle_delete_id
};

這時第一個資源對象 display 就在 server 和client 端都設(shè)置好了。

2、然后調(diào)用 wl_display_get_registry 來獲取 server 端所有可用的 global 對象，并執(zhí)行 wl_registry_add_listener 為新的 registry 對象注冊事件：

static const struct wl_registry_listener registry_listener = {
    registry_handle_global,
    registry_handle_global_remove
};

函數(shù) wl_display_get_registry，它會調(diào)用下面這個函數(shù)
wl_proxy_marshal_constructor((struct wl_proxy *) wl_display, WL_DISPLAY_GET_REGISTRY, &wl_registry_interface, NULL);
上面的 &wl_registry_interface 就是 get_registry 的簽名 "n"。一方面它會返回 registry 在 客戶端的 proxy，也就是 display->registry，另一方面把請求發(fā)出去。

簡單分析這兩個函數(shù)，首先介紹
wl_registry_add_listener(display->registry, &registry_listener, display);

第一個參數(shù)是 registry 的客戶端 proxy，第二個參數(shù)是 implementation，這個函數(shù)的作用就是設(shè)置 proxy event 的 implementation

    proxy->object.implementation = implementation;
    proxy->user_data = data;

接著再分析 wl_proxy_marshal_constructor，在 wayland-client.c 中層層調(diào)用到了 wl_proxy_marshal_array_constructor_versioned：

    message = &proxy->object.interface->methods[opcode];
    if (interface) {
        new_proxy = create_outgoing_proxy(proxy, message,
                          args, interface,
                          version);
        if (new_proxy == NULL)
            goto err_unlock;
    }

解析 message 這里需要先看 wl_interface 的結(jié)構(gòu)定義，如下：

struct wl_interface {
    /** Interface name */
    const char *name;
    /** Interface version */
    int version;
    /** Number of methods (requests) */
    int method_count;
    /** Method (request) signatures */
    const struct wl_message *methods;
    /** Number of events */
    int event_count;
    /** Event signatures */
    const struct wl_message *events;
};

其中 methods 是 request 的簽名，這里的 object.interface 應(yīng)該是 &wl_display_interface，在函數(shù) wl_display_connect 設(shè)置它的值：
display->proxy.object.interface = &wl_display_interface;
這個接口的 methods 有兩個，method_count 就是2; opcode 是 WL_DISPLAY_GET_REGISTRY，拿到的 message 也就是 “{ "get_registry", "n", wayland_types + 9 }”。
傳遞過來的 interface 為 wl_registry_interface，在 create_outgoing_proxy 得到 “n”，就會創(chuàng)建新的 proxy 對象，設(shè)置這個對象的 interface 為 wl_registry_interface，并把這個新的 proxy 對象加入映射表中，得到 object.id 填充到 args 中 。然后，再把 message，opcode，args 等組好 wl_closure ，序列化完成后，通過 socket 發(fā)給服務(wù)端。

再回到服務(wù)端，收到客戶端消息后，進(jìn)入回調(diào)函數(shù) wl_client_connection_data，反序列化消息，得到 wl_closure，找到目標(biāo)對象對應(yīng)的接口函數(shù)，利用 libffi 執(zhí)行 server 端的函數(shù)： display_get_registry，這個函數(shù)會在 server 端創(chuàng)建對應(yīng)的 wl_resource 也就是 registry_resource，將它 set_implementation，也就是 registry_bind。然后再遍歷可用的 global 對象發(fā)信號 global。

    wl_list_for_each(global, &display->global_list, link)
        if (wl_global_is_visible(client, global) && !global->removed)
            wl_resource_post_event(registry_resource,
                           WL_REGISTRY_GLOBAL,
                           global->name,
                           global->interface->name,
                           global->version);

這樣，第二個對象 registry 在服務(wù)端和客戶端的 request 和 event 也都設(shè)置好了。

進(jìn)程間的函數(shù)調(diào)用

當(dāng)服務(wù)端發(fā)出 global 信號時，客戶端程序就可以 wl_registry_bind 這些對象，生成本地的可用對象 wl_proxy。[參考 weston 的客戶程序代碼 window.c]
但是信號機(jī)制一般是對同一個進(jìn)程來說的，我們可以監(jiān)聽某個對象的某個信號，當(dāng)收到信號時執(zhí)行對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)；而這里其實是兩個程序，服務(wù)端和客戶端，這種跨進(jìn)程的信號不是簡單地 connect 就可以的，而是需要通過 socket 來傳遞。
要讓兩個進(jìn)程通過 socket 進(jìn)行函數(shù)調(diào)用，首先需要將調(diào)用抽象成數(shù)據(jù)流的形式，這些信息通過 wl_closure_marshal 寫入 wl_closure 結(jié)構(gòu)，再由 serialize_closure 變成數(shù)據(jù)流；等到了目標(biāo)進(jìn)程，從數(shù)據(jù)流中通過 wl_connection_demarshal 轉(zhuǎn)回 wl_closure 結(jié)構(gòu)。
如果參數(shù)中不止整型字符串等簡單類型，還存在對象的話，就需要 wl_map 來做這個對象在 server 和 client 端的映射了。
上面所謂的發(fā)出 global 信號，其實也就是把函數(shù)調(diào)用的請求序列化，然后再發(fā)給客戶端程序，客戶端收到消息，反序列化，解析出object id， 從 wl_map 中找到本地可用對象，拿到 opcode，再解析本地對象的 implementation 對應(yīng) opcode 的函數(shù)，也就是執(zhí)行 registry_handle_global。

    if (strcmp(interface, "wl_compositor") == 0) {
        d->compositor = wl_registry_bind(registry, id,
                         &wl_compositor_interface, 3);
    } else if (strcmp(interface, "wl_output") == 0) {
        display_add_output(d, id);
    } else if (strcmp(interface, "wl_seat") == 0) {
        display_add_input(d, id, version);
    }

同樣的，這個 wl_registry_bind 也是把客戶端的請求消息序列化后，發(fā)給服務(wù)端；服務(wù)端收到后反序列化，執(zhí)行對應(yīng)的 bind，也就是 wayland-server.c 中定義的 registry_bind

整個流程就是 client 端通過 wl_proxy 調(diào)用 server 端的 wl_resource 的 request，server 端通過 wl_resource 調(diào)用 client 端的 wl_proxy 的 event。

再簡單說明一下客戶端收到消息的處理流程，wl_display_dispatch -> wl_display_read_events -> read_events -> queue_event，讀取數(shù)據(jù)，將解析出來的 event 加入 event_list 中。
在 dispatch_queue 中 dispatch_event，也就是執(zhí)行 wl_closure_invoke。具體的下次再說吧……