Part I介绍了OpenGL上下文和绘制表面等基本概念，以及Chromium为什么需要多个3D上下文。本文将继续这个话题，探讨Chromium为什么引入虚拟3D上下文，以及虚拟上下文之间切换有何不同。

多个3D上下文的限制

Chromium需要使用多个3D上下文，并且这些上下文能够共享资源。然而，目前图形驱动对多个3D上下文的支持存在不同程度的问题，尤其是在移动设备上，例如（参见http://crbug.com/155557 ）：

• 有些驱动一旦使用多个上下文就会暴露这样或那样的问题；

• 有些驱动在共享资源的多个上下文之间切换时很慢；

• 有些驱动限制了多个上下文数量；

• 有些驱动在资源共享方面存在问题，例如在一个上下文中更新了一个资源，但另一个上下文却得不到这个更新。

虚拟的3D上下文

对存在上述问题的GPU设备，Chromium引入了虚拟上下文的概念，其核心思路是尽可能少地创建实际的3D上下文，使得多个虚拟上下文可共享一个实际的上下文，而虚拟上下文的切换不一定不会导致实际上下文的切换，如此不仅减少了实际的上下文数量，而且有效地避免了上下文切换的性能开销。

Chromium只会对存在问题的GPU设备采用创建虚拟上下文的方法，也就说，对于多上下文支持良好的GPU设备，是不会创建虚拟上下文的。文件gpu/config/gpu_driver_bug_list_json.cc列举所有可能有问题的GPU驱动，包括上述多上下文支持的问题，Chromium运行时读取这个列表并与当前系统的GPU驱动进行匹配，如果匹配成功并且包含特性use_virtualized_gl_contexts时，那么Chromium将会使用虚拟上下文的方法。

GPU线程收到来自客户端（可能是Browser进程，也可能是Renderer进程）的上下文创建请求后，会请求GPU驱动创建上下文实例：

1. 如果GPU驱动能够支持多上下文时，GPU线程会为每个请求都创建一个真实的上下文；

2. 如果GPU驱动不能支持多上下文时， GPU线程则会为每个请求创建一个虚拟的上下文；
   

对于情况1，GPU线程直接创建平台相关的上下文。需要特别说明的是，GPU线程中所有创建的上下文都属于同一个共享组（sharegroup）。同一共享组中所有上下文之间资源是可以共享的，共享意味着它们使用的是同一个名字空间，任何一个上下文创建的Texture都可以被其他上下文所使用。可共享的资源包括Texture，Buffer对象和GLSL对象等。因此，Browser端的Compositor可直接访问WebGL上下文中的Texture，用来最终的屏幕合成。

对于情况2，GPU线程创建的是虚拟上下文，并且所有的虚拟上下文都将共享同一个真实的上下文。

不论是真实上下文，还是虚拟上下文，必须与一个与其兼容的渲染表面（Drawing Surface）才能被切换成为“当前”上下文，启动OpenGL的渲染流水线。

渲染表面与上下文切换的关系

GLX和EGL规范中都明确定义了，要让GLXContext或EGLContext成为“当前”的上下文还需要指定渲染表面。Chromium定义了两类渲染表面：

• 屏上(onscreen)渲染表面：每个onscreen的渲染表面都是窗口系统的一个窗口，根据窗口ID或者句柄创建而来，具有前后双缓冲区，通过交换缓冲区将渲染结果呈现在屏幕上的窗口中。Chromium只会为Browser进程端的Compositor创建这个渲染表面作为合成表面（compositingsurface）；

• 离屏(offscreen)渲染表面：只有后缓冲区，内容在屏幕不可见。以WebGL为例，Chromium通过Framebuffer对象将WebGL渲染到一个Texture，而WebGL上下文所使用的渲染表面正是一个构建在PBuffer上的offscreen渲染表面。

有了渲染表面，便可以将一个上下文切换成为“当前”上下文。真实上下文之间的切换，实际是OpenGL状态机之间的切换，而虚拟上下文的切换，Chromium是不会触发真实上下文的切换，尽管渲染表面是从onscreen类型切换到offscreen类型的。

前面提到，GPU线程收到上下文创建请求后，创建虚拟上下文之前，会首先尝试从共享组（share group）获取一个真实上下文，如果没有，则需要创建这样一个上下文并添加到共享组中，再创建一个构建在这个真实上下文之上的虚拟上下文，然后以渲染表面初始化这个虚拟上下文，这里再强调一下，上下文需要一个与其兼容的渲染表面才能成为能够执行GL命令的“当前”上下文。

• 如果GPU线程收来自Browser进程端的请求，要为Compositor创建虚拟上下文，那么这个渲染表面是一个onscreen渲染表面（从窗口ID创建而来）；

• 如果GPU线程收到来自Render进程端的请求，要为WebGL创建虚拟上下文，那么这个渲染表面是一个offscreen渲染表面（Pbuffer）。

创建上下文之后，GPU线程将交替执行不同上下文中的GL命令，这就意味着GPU线程能够在虚拟上下文之间进行切换。那么虚拟上下文的切换有什么不同呢？

第一，因为只有真实上下文才会拥有一个OpenGL状态机，所以在使用虚拟上下文的情况下，GPU线程只有一个OpenGL状态机，而这个状态机被不同目的的虚拟上下文（如Compositor，WebGL等）所复用。为了确保来回切换时能够恢复上一次的OpenGL状态，Chromium为每个虚拟上下文都提供了一个状态恢复器用以OpenGL状态的恢复。OpenGL的状态包括，

• Framebuffer对象的绑定

• 所有Texture单元的绑定

• 顶点属性

• Buffer对象和RenderBuffer的绑定

• OpenGL全局状态

第二，虚拟上下文的切换只是逻辑上的上下文切换，并不会导致真实上下文的切换（因为只有一个真实上下文），尽管Compositor和WebGL上下文使用的是不同的渲染表面，但仍然不会因渲染表面的不同而导致上下文的切换。具体的来说，假如当前GPU线程已经工作在Compositor的虚拟上下文中，使用的是onscreen渲染表面，此时GPU线程需要切换到WebGL上下文去执行GL命令，而WebGL虚拟上下文时使用的offscreen渲染表面（Pbuffer），即便是两者具有不同类型的渲染表面，也不会导致真实上下文的切换。因为对于WebGL的离屏渲染方式来说，它是通过Framebuffer对象将内容渲染到一个Texture上，所以指定的渲染表面既可以是onscreen，也可以是offscreen的，只是对于onscreen的情况来说，使用的仅仅是它的后缓冲区，最终的内容还是在Texture中，所以不用关心用的是哪类渲染表面。

那么，在哪些情况下虚拟上下文的切换才会导致真实上下文的切换呢？

• 第一次切换到Browser进程端的Compositor虚拟上下文时，此时整个GPU线程还没有绑定一个有效的“当前”上下文，需要执行真实上下文的切换，保证GPU线程有个共享的OpenGL状态机；

• 当两个不在同一共享组的虚拟上下文切换时，表面这两个虚拟上下文具有对应的真实上下文。

• 当两个虚拟上下文同时需要在两个不同的onscreen表面切换时，不论是否在同一个共享组中。

目前Chromium的实现中，实际上只有情况1才会发生，而情况2和3只是从代码逻辑中的推理而得出来的。

未完待续...下节将从Chromium源码解读上下文以及虚拟化是如何实现的。

本文出自 “洪波的技术专栏” 博客，请务必保留此出处http://hongbo.blog.51cto.com/4699661/1548515

Chromium Graphics: 3D上下文及其虚拟化 - Part II