X SERVER 优化

X Server是一个广泛使用的图形引擎，对上层应用的绘画请求提供底层支撑。在上层应用请求引发的X server的图形操作中，经常会涉及到用某种颜色填充一个区域，将一个区域拷贝到另一个区域，或者将两个区域进行alpha-blending，等等。这些操作X server都提供了对应的软件实现，然而，性能相对来说不会太好，而且占用了大量的CPU资源。由于今天的手机系统中，对图形的效果要求越来越炫，同时对性能要求也越来越高，因此，如何有效的实现的这些操作是X server的一个重要课题。

幸运的是，今天很多的硬件显示设备都提供了图形加速功能，用硬件来实现区域填充，拷贝，以及混合等，速度都非常快，如果能充分利用图形加速功能，就能提高图形系统性能。

X Server 系统与时俱进，先后发展了一系列与图形硬件加速相关的框架，包括XAA, KAA, 以及EXA等。其中XAA今天用的越来越少，比较流行的是KAA和EXA。KAA和EXA大体架构差不多，EXA是在KAA基础上发展而来。KAA只能应用于kdrive （tinyX） 中， 而EXA即可用于kdrive （tinyX）中，也可用于Xorg server中。本文试图对KAA略作介绍，要更好的了解如何实现kaa和exa，可以参考openmoko 的Xserver: git://git.openmoko.org/git/xglamo （kdrive + kaa / kdrive+ exa）和git://git.openmoko.org/git/xf86-video-glamo.git (xorg + exa)

在了解KAA之前，大致了解一下硬件显示设备的framebuffer结构是非常有帮助的。下图给出了Fb的结构图。值得主义的是，只有源区域和目标区域都位于Fb上（OnScreen 或者是OffScreen）时，才可以使用硬件加速功能。也就是说，图形硬件设备不能对位于一块系统内存上的区域加速。

KAA
X server源码中，文件src/hw/kdrive/kdrive.h中的_KaaScreenInfo描述了可以使用硬件加速来实现的函数，主要有四组：Solid, Copy, Blend和Composite。Solid组函数对屏幕上某块区域进行颜色填充；Copy组函数将屏幕上一个矩形区域拷贝到另一个位置。Blend组函数将两块矩形区域alpha混合；Composite组函数更复杂，先将一块区域进行掩码操作，再和另一块区域alpha混合，可能还有填充，旋转能操作。Blend函数可看作Composite的一个特例。

每组函数都有三个函数（Composite是四个）， 如PrepareSolid, Solid, DoneSolid。PrepareXXX判断硬件能不能进行对应的加速操作，不能的话则仍然使用软件实现。XXX（如Solid）进行真正的硬件加速操作。DoneXXX一般不用实现。XXX中传入的参数表示当前操作对pixmap (src/dst)的相对坐标。

在对某个矩形区域加速之前，这块区域需要位于显卡的framebuffer之上，包括onscreen 和 offscreen framebuffer。KAA框架中的内存管理程序(koffscreen.c)实现将一个区域拷贝到framebuffer之上，并按一定算法将过期的区域移出。

可以使用gtkperf， render_bench, 或expedite等工具来测试X server的性能是否提高。

值得注意的是当需要加速的区域太小时，使用软件实现反而更快。这个时候可以再加上判断，当区域太小时，就不要移入framebuffer。如对Copy操作，在kaa.c的kaaCopyNtoN中加上判断即可。