minigui lite 版本的新改进.htm

是一个标准的体系结构

      <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width=137 align=right border=0>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD align=middle bgColor=#cc6633><FONT face=helvetica,helv,arial 
            color=#ffffff size=-1><B>目录:</B></FONT></TD></TR>
        <TR>
          <TD width="100%" bgColor=#000000><FONT face=helvetica,helv,arial 
            size=-3><IMG height=1 alt="" src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/c.gif" 
            width=1 border=0></FONT></TD></TR>
        <TR>
          <TD width="100%" bgColor=#ffffff><FONT face=helvetica,helv,arial 
            size=-3><IMG height=4 alt="" src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/c.gif" 
            width=1 border=0></FONT></TD></TR>
        <TR>
          <TD><A 
            href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/minigui-6/index.shtml#1"><FONT 
            face=宋体 size=2>引言：为什么要开发Lite版本</FONT></A> </TD></TR>
        <TR>
          <TD><A 
            href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/minigui-6/index.shtml#2"><FONT 
            face=宋体 size=2>Lite版本简介</FONT></A></TD></TR>
        <TR>
          <TD><A 
            href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/minigui-6/index.shtml#3"><FONT 
            face=宋体 size=2>Lite版本的设计</FONT></A></TD></TR>
        <TR>
          <TD><A 
            href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/minigui-6/index.shtml#4"><FONT 
            face=宋体 size=2>Lite版本的一些实现细节</FONT></A></TD></TR>
        <TR>
          <TD><A 
            href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/minigui-6/index.shtml#4"><FONT 
            face=宋体 size=2>总结语</FONT></A></TD></TR>
        <TR>
          <TD><A 
            href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/minigui-6/index.shtml#resources"><FONT 
            face=宋体 size=2>资源</FONT></A></TD></TR>
        <TR>
          <TD><A 
            href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/minigui-6/index.shtml#author"><FONT 
            face=宋体 size=2>有关作者</FONT></A></TD></TR>
        <TR>
          <TD bgColor=#000000><FONT face=helvetica,helv,arial size=-3><IMG 
            height=3 alt="" src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/c.gif" 
            width=137></FONT></TD></TR></TBODY></TABLE><BR><BR><!-- comments #6: html content of the paper -->
      <BLOCKQUOTE><EM>MiniGUI从0.98开始推出Lite版本。Lite版本是MiniGUI迈向嵌入式应用重要的一步。在Lite版本中，我们使用了自己设计的引擎，抛弃了pthread库，从而使得MiniGUI能够轻装上阵，更稳定，更高效率，也更符合嵌入式系统应用。本文介绍了MiniGUI 
        Lite版本的基于Unix IPC实现的多进程机制。并详细介绍了一些实现细节。</EM></BLOCKQUOTE><A id=1 
      name=1></A>
      <P><STRONG class=subhead>1 引言：为什么要开发Lite版本</STRONG></P>
      <P>现在，大多数UNIX系统采用X 窗口系统作为图形用户界面，MS Windows 则采用 
      Microsoft公司自己设计的GUI系统。这两种GUI系统也代表着目前通用GUI系统的两种实现。比如，著名的自由软件MicroWindows就同时实现了类似于MS 
      Windows的MicroWindows API 和类似于X Window的NanoX API。</P>
      <P>MiniGUI 原来就采用了类似于MS Windows的体系结构，并且建立了基于线程的消息传递和窗口管理机制。然而，它是基于POSIX 
      线程的，这种实现提供最大程度上的数据共享，但也同时造成MiniGUI体系结构上的脆弱。如果某个线程因为非法的数据访问而终止运行，则整个系统都将受到影响。</P>
      <P>另一种方法是采用UNIX进程间通信机制建立窗口系统，即类似 X Window 
      的客户/服务器体系。但是这种体系结构也有它的先天不足，主要是通常的 IPC 机制无法提供高效的数据复制，大量的 CPU 
      资源用于各进程之间复制数据。在 PDA 等设备中，这种 CPU 资源的浪费将最终导致系统性能的降低以及设备耗电量的增加。</P>
      <P>为了解决以上各种问题，同时也为了让 MiniGUI更加适合于嵌入式系统，我们开发了MiniGUI Lite 版本。</P><A id=2 
      name=2></A>
      <P><STRONG class=subhead>2 Lite版本简介</STRONG></P>
      <P>在MiniGUI Lite 版本中，我们可以同时运行多个 MiniGUI 应用程序。首先我们启动一个服务器程序 
      mginit，然后我们可以从中启动其他做为客户运行的 MiniGUI 
      应用程序。如果因为某种原因客户终止，服务器可以继续运行。mginit程序建立了一个虚拟控制台窗口。我们可以从这个虚拟控制台的命令行启动其他的程序，甚至可以通过 
      gdb 调试这些程序。 这大大方便了MiniGUI应用程序的调试。</P>
      <P>MiniGUI-Lite 区别于 MiniGUI 原有版本的最大不同在于我们可以在 MiniGUI-Lite 
      程序中创建多个窗口，但不能启动新的线程建立窗口。除此之外，其他几乎所有的 API 都和 MiniGUI 原有版本是兼容的。因此，从 MiniGUI 
      原有版本向 MiniGUI-Lite 版本的移植是非常简单的。象mglite-exec 包中的程序，其中所有的程序均来自 miniguiexec 
      包，而每个源文件的改动不超过 5 行。</P><A id=3 name=3></A>
      <P><STRONG class=subhead>3 Lite版本的设计</STRONG></P>
      <P>设计之初，我们确定MiniGUI Lite 版本的开发目的：</P>
      <OL>
        <LI>保持与原先 MiniGUI 版本在源代码级 98% 以上的兼容。 
        <LI>不再使用 LinuxThreads。 
        <LI>可以同时运行多个基于 MiniGUI Lite 的应用程序，即多个进程，并且提供前后台进程的切换。 </LI></OL>
      <P>显然，要满足这三个设计目的，如果采用传统的 C/S 结构对现有 MiniGUI 进行改造，应该不难实现。但传统 C/S 
      结构的缺陷却无法避免。经过对 PDA 等嵌入式系统的分析，我们发现，某些 PDA 
      产品具有运行多个任务的能力，但同一时刻在屏幕上进行绘制的程序，一般不会超过两个。因此，只要确保将这两个进程的绘制相互隔离，就不需要采用复杂的 C/S 
      结构处理多个进程窗口之间的互相剪切。在这种产品中，如果采用基于传统 C/S 结构的多窗口系统，实际是一种浪费。</P>
      <P>因此，我们对 MiniGUI-Lite 版本进行了如下简化设计：</P>
      <OL>
        <LI>每个进程维护自己的主窗口 Z 序，同一进程创建的主窗口之间互相剪切。也就是说，除了只有一个线程，只有一个消息循环之外，一个进程与原有的 
        MiniGUI 版本之间没有任何区别。每个进程在进行屏幕绘制时，不需要考虑其他进程。 
        <LI>建立一个简单的客户/服务器体系，但确保最小化进程间的数据复制功能。因此，在服务器和客户之间传递的数据仅限于输入设备的输入数据，以及客户和服务器之间的某些请求和响应数据。 

        <LI>有一个服务器进程（mginit），它负责初始化一些输入设备，并且通过 UNIX Domain 套接字将输入设备的消息发送到前台的 
        MiniGUI Lite 客户进程。 
        <LI>服务器和客户被分别限定在屏幕的某两个不相交矩形内进行绘制，同一时刻，只能有一个客户及服务器进行屏幕绘制。其他客户可继续运行，但屏幕输入被屏蔽。服务器可以利用 
        API 接口将某个客户切换到前台。同时，服务器和客户之间采用信号和 System V 信号量进行同步。 
        <LI>服务器还采用 System V IPC 机制提供一些资源的共享，包括位图、图标、鼠标、字体等等，以便减少实际内存的消耗。 
      </LI></OL><A id=4 name=4></A>
      <P><STRONG class=subhead>4 Lite版本的一些实现细节</STRONG></P><STRONG>4.1 
      系统初始化</STRONG> 
      <P>应用程序的入口点为main()函数，而MiniGUI应用程序的入口点为MiniGUIMain，在这两个入口点之间，是MiniGUI的初始化部分和结束部分。如图 
      1所示。</P>
      <P align=center><IMG height=224 alt="" 
      src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/image01.gif" width=337 border=0><BR>图 1 
      MiniGUI应用程序流程</P>
      <P>在系统初始化时，MiniGUI区分两种情况：服务器（Server）和客户(Client)。针对这两种不同的情况，随后的各项操作均有不同的处理，这主要依据全局变量mgServer。由于仅仅根据名称判断是否为服务器，所以服务器的名字只能是"mginit"。 
      InitGUI()是对MiniGUI进行初始化的函数，它主要负责：</P>
      <OL>
        <LI>获取有关终端的信息。 
        <LI>初始化图形抽象层。 
        <LI>如果是服务器，则装入共享资源，若为客户则与共享资源建立连接。 
        <LI>建立与窗口活动有关的运行环境。 
        <LI>如果为服务器，则初始化事件驱动抽象层（IAL），如果为客户，则打开与服务器事件驱动器的通道。 
        <LI>如果为服务器，则设定空闲处理为IdleHandler4Server,如果为客户，则设定空闲处理为IdleHandle4Client。 
        </LI></OL>
      <P>流程如图 2(为突出重点，我们忽略了一些细节)：</P>
      <P align=center><IMG height=441 alt="" 
      src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/image02.gif" width=505 border=0><BR>图 2 
      InitGUI流程</P><STRONG>4.2 共享资源初始化</STRONG> 
      <P>共享资源是客户服务器模型中的重要元素，它由服务器负责创建和释放，而提供所有客户程序共享的数据资源。它的初始化过程由图 
      3所示的调用流完成。</P>
      <P align=center><IMG height=147 alt="" 
      src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/image03.gif" width=625 border=0><BR>图 3 
      InitGUI调用流</P>
      <P>如果是服务器，则初始化此结构，src/kernel/sharedres.c/LoadSharedResource（）负责完成这一任务，它的执行流如图 
      4所示：</P>
      <P align=center><IMG height=295 alt="" 
      src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/image04.gif" width=313 border=0><BR>图 4 
      LoadSharedResource 流程</P>
      <P>对于客户，则只需要与此结构进行连接即可，它在src/kernel/sharedres.c/AttachSharedResource()实现，参见图 
      5：</P>
      <P align=center><IMG height=193 alt="" 
      src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/image05.gif" width=296 border=0><BR>图 5 
      AttachSharedResource 流程</P><STRONG>4.3 服务器客户通信连接初始化</STRONG> 
      <P>在客户服务器模型的讨论中，我们还将详细的讨论服务器客户的通信机制,这里只给出初始化的调用关系。见图 6。</P>
      <P align=center><IMG height=157 alt="" 
      src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/image06.gif" width=469 border=0><BR>图 6 
      通信连接的初始化</P>
      <P>ServerStartUp实现流程如图 7所示:</P>
      <P align=center><IMG height=254 alt="" 
      src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/image07.gif" width=296 border=0><BR>图 7 
      ServerStartUp 流程</P>
      <P>ClientStartUp()实现如图 8所示:</P>
      <P align=center><IMG height=192 alt="" 
      src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/image08.gif" width=296 border=0><BR>图 8 
      ClientStartUp流程</P><STRONG>4.4 多进程模型</STRONG> 
      <P>Lite版本是支持客户服务器（C/S）方式的多进程系统，在运行过程中有且仅有一个服务器程序在运行，它的全局变量mgServer被设为TRUE，其余的MiniGUI应用程序为客户，mgServer变量被设为FALSE。各个应用程序分别运行于各自不同的进程空间，如图 
      9所示：</P>
      <P align=center><IMG height=325 alt="" 
      src="MiniGUI Lite 版本的新改进.files/image09.gif" width=459 border=0><BR>图 9