Advanced Linux Sound Architecture (ALSA) 研究笔记

ALSA并非是最近才出现的新事物，它实际上已经发展很多年了，不过直到在kernel 2.6，才成为OSS名正言顺的替代者。ALSA提供的不只是几个声卡的驱动程序，而是从驱动程序到上层应用程序的一整套解决方案。最近花了点时间去阅读ALSA相关资料和代码，本文记录了一些在研究过程中所记的笔记。

按照ALSA官方网站上的说法，它有如下特点：

1.       有效的支持所有类型的音频接口，从普通的声卡到专业的音频设备。

2.       完全模块化的声卡驱动程序。

3.       SMP和线程安全的设计。

4.       一个用户空间的函数库，提供了高层次的编程接口，从而简化了应用程序的开发。

5.       支持较老的OSS API，兼容大多数OSS应用程序。

为什么说ALSA比OSS更有前途呢？从前有人说ALSA会有更好的性能和更少延迟。但设计良好的OSS驱动程序在性能上并不比ALSA驱动程序差，所以现在大家都不在性能上做比较了，而是说ALSA有下面这些优点：

1.       分离了内核代码和用户空间的代码。只有必要的代码才放到内核中，其它代码在alsalib中实现。

2.       alsa-kernel/alsa-driver的架构设计得更好，不同驱动程序之间可以共享更多代码。驱动程序的行为也更加统一，对应用程序来说也是有好处的。

3.       alsa-lib提供了更易使用的API,让应用程序的开发更为简单

不过OSS似乎也不太服气，不甘心就这样让ALSA抢了风头。Opensound网站上有一篇《关于音频的神话与坊间传说》，写得非常有煽动性和说服力，可以认为是对ALSA支持者的反驳。我个人也认为ALSA上述的优点完全可以通过改进OSS来达到，而不必推倒重来，或者真正的焦点在于OSS没有开放源代码，使得linux爱好者决定自己搞一套。不管怎么样，OSS也不会这么快成为历史，因为它支持所有的unix系统，而且ALSA则侧重于linux系统。

ALSA由下面几部分组成：

1.       Driver 内核驱动程序，包括硬件相关的和一些公共代码。有近30万行代码，太庞大的了，只选择性的看了core里一些代码。比如粗略的浏览了一遍《Writing an ALSA Driver》，写得不错。

2.       Library 用户空间的函数库，这是给应用程序使用的。要包含头文件asoundlib.h，链接共享库libasound.so。

3.       Lib-plugins 提供了两个插件，一个用jack模拟alsa接口，一个用oss来模拟alsa接口。高！alsa可以作为jack的后端，jack也可以作为alsa的后端，alsa可以模拟oss，oss也可以模拟alsa。

4.       Utilities一些基于alsa的命令行小程序，可以作为示例代码参考。

5.       Tools 一些小工具, 比如vxloader可以用来加载Firmware。

6.       Firmware 一些设备的Firmware，这些Firmware由内核在适当的时候通过hotplug加载。Firmware其实就是一些程序，每个设备实际上就是一个独立的嵌入式系统，声卡也一样，有自己的程序。但为了节约成本和方便升级，这些设备可能只有RAM而没有ROM，在起动设备时，由系统（如linux）把设备的Firmware加载到设备的RAM里，设备才能运行。

7.       OSS Compat 与OSS兼容的代码。

目前ALSA内核提供给用户空间的接口有：

1.       Information Interface (/proc/asound)

2.       Control Interface (/dev/snd/controlCX)

3.       Mixer Interface (/dev/snd/mixerCXDX)

4.       PCM Interface (/dev/snd/pcmCXDX)

5.       Raw MIDI Interface (/dev/snd/midiCXDX)

6.       Sequencer Interface (/dev/snd/seq)

7.       Timer Interface (/dev/snd/timer)

和OSS类似，也是以文件的方式提供的，但这些接口是给alsalib使用的，而不是给应用程序使用的。应用程序应该使用alsalib，或者更高级的接口，比如jack提供的接口。

ALSA编程

开发基于ALSA的应用程序时，不要直接使用alsa-driver提供的接口，而应该使用alsalib的函数。alsalib提供了丰富的功能，估计有好几百个函数，幸好常用的并不多。ALSA的howto提供一个简单的播放和录音的示例，值得参考。

TODO:

继续阅读alsa-driver和alsalib的代码。

研究JACK的架构。