[心得] 3D硬體加速的Proot Linux

## 一、目的
嘗試在Android手機執行Linux桌面程式，自行編譯驅動，觀看1080p影片和玩3D遊戲，外接螢幕和鍵鼠操作。

網誌好讀版：https://bit.ly/31O5Azk

實際測試程式：

企鵝在滑雪

Minetest

Youtube播放1080p影片

Glmark2

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## 二、說明

Termux是一款Android上的Linux終端機模擬器，不需要Root權限就可以Proot安裝Linux發行版。
但預設安裝的沒有硬體加速，換言之就是繪圖效能很差，網頁播放1080p影片都會卡卡的。

本文參考YouTube頻道GxmerSam的影片，自行在手機上編譯mesa驅動，進而實現硬體加速。

**本文使用測試版的Termux，如果已經安裝穩定版Termux需先解除安裝。**

手機：Sony Xperia 5 II，Android 11

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## 三、安裝必要的App

1.從[Github](https://github.com/termux/termux-app/actions/workflows/debug_build.yml)下載測試版Termux，解壓縮安裝APK。

2. 開啟Termux，取得儲存空間權限，就能透過storage存取手機內部儲存空間目錄。
```
termux-setup-storage
```

3. 從[Github](https://github.com/termux/termux-x11/actions/workflows/debug_build.yml)下載測試版Termux-x11，解壓縮安裝apk。
Termux-x11除了安裝apk外，還要開啟Termux，把deb檔移動到termux的家目錄：
```
#假設termux-x11.deb位於內部儲存空間
mv storage/shared/termux-x11.deb
```

再用以下指令安裝：
```
dpkg -i termux-x11.deb
```

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## 四、Termux基本操作：

1. 輸入框長按可複製貼上指令。
2. 通知欄下滑，按下`Aquire Wakelock`可避免Termux在背景執行被系統殺掉。
3. 使用`pkg update` 和 `pkg upgrade`指令來安裝套件。
4. 左邊往內滑，按`New Session`可以開啟第二個終端機。
5. 使用`exit`指令退出程式。

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## 五、安裝Linux發行版

這裡採用的是udroid，此腳本會在Termux安裝Ubuntu 21.04，桌面環境是xfce4。

1. 使用以下三條指令下載安裝：
```
curl -L -o install.sh https://git.io/hippo-installer
bash install.sh
udroid --install
```

2. 下載完成，安裝完後的畫面。

4. 使用指令進入系統：
```
udroid
```

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## 六、設定和測試x11桌面

雖然vncserver + VNC Viewer App就能看到桌面，但因為這裡要用硬體加速，改用x11來顯示桌面。

1. 先登出udroid系統，再安裝必要套件
```
exit
pkg install x11-repo -y
pkg install xwayland termux-x11
```

2. 啟動x11懸浮視窗
```
termux-x11
```

3. 開第二個終端機，登入udroid
```
proot-distro login udroid --shared-tmp
```

4. 有時候要殺掉vncserver預設開啟的DISPLAY
```
vncserver kill :0
```

5. 啟動XFCE4桌面。
```
export DISPLAY=:0
dbus-launch --exit-with-session startxfce4
```

6. 這樣一來，懸浮視窗應該就會出現XFCE4桌面了。

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## 七、編譯驅動程式

前面雖然安裝系統了，但還沒有真正的硬體加速，好玩的現在才剛開始。

以下步驟參考自GxmerSam提供的說明文件，我按照實際安裝的情況寫了一些註解。

1. 到[Github](https://github.com/suhan-paradkar/tewmux-disabled/releases/tag/mesa-hw)下載suhan-paradkar提供的檔案。
2. 解壓縮，將instructions資料夾移動到Termux家目錄。
```
mv storage/downloads/instructions ~
```
3. 接著開始編譯驅動程式。

```bash
#有時候autogen.sh編譯失敗可以再嘗試一次
mkdir ~/dir
termux-setup-storage
echo Y | pkg upgrade -y
#下載安裝需要的套件
pkg install -y x11-repo
pkg install -y clang lld cmake autoconf automake libtool '*ndk*' make python git libandroid-shmem-static 'vulkan*' ninja llvm bison flex libx11 libdrm libpixman libxfixes libjpeg-turbo xtrans libxxf86vm xorg-xrandr xorg-font-util xorg-util-macros libxfont2 libxkbfile libpciaccess xcb-util-renderutil xcb-util-image xcb-util-keysyms xcb-util-wm xorg-xkbcomp xkeyboard-config libxdamage libxineramapip install meson mako
cd ~/dir
git clone --depth 1 git://github.com/freedesktop/xorg-xorgproto.git
git clone --depth 1 git://github.com/wayland-project/wayland.git
git clone --depth 1 git://github.com/wayland-project/wayland-protocols.git
git clone --depth 1 git://github.com/freedesktop/libxshmfence.git
git clone --single-branch --shallow-since 2021-02-22 git://github.com/mesa3d/mesa.git
git clone --depth 1 git://github.com/dottedmag/libsha1.git
git clone --depth 1 git://github.com/anholt/libepoxy.git
git clone -b xorg-server-1.20.13 --depth 1 git://github.com/freedesktop/xorg-xserver.git xorg-server-1.20.13
git clone --depth 1 git://github.com/glmark2/glmark2.git
#編譯Xorg
cd ~/dir
cd xorg-xorgproto
./autogen.sh --prefix=$PREFIX --with-xmlto=no --with-fop=no --with-xsltproc=nomake -j8 install
cd ~/dir/wayland
mkdir b
cd b
pkg install binutils
meson -Dprefix=$PREFIX -Ddocumentation=false ..
ninja install
#編譯Wayland Protocols
cd ~/dir/wayland-protocols
meson -Dprefix=$PREFIX ..
cd ..
ninja install
#編譯libshmfence
cd ~/dir/libxshmfence
./autogen.sh --prefix=$PREFIX --with-shared-memory-dir=$TMPDIR
sed -i s/values.h/limits.h/ ./src/xshmfence_futex.h
make -j8 install CPPFLAGS=-DMAXINT=INT_MAX
#編譯mesa
cd ~/dir/mesa
git checkout b8970120545b3cb250821013cb459bf4d2acfda4
#apply patches，將壓縮檔的instructions目錄移動到termux家目錄
for patch in ~/instructions/patches/mesa/*.patch; do patch -p1 < $patch; donemkdir b
cd b
meson ..
ninja install
cd ~/dir
#編譯libsha
cd libsha1
./autogen.sh --prefix=$PREFIX
make -j8 install
cd ~/dir/libepoxy
#套用patch
for patch in ~/instructions/patches/epoxy/*.patch; do patch -p1 < $patch; donemkdir b
cd b
meson -Dprefix=$PREFIX -Degl=yes -Dglx=yes -Dtests=false -Dx11=true ..
ninja install
cd ~/dir/xorg-server-1.20.13
#套用patch
for patch in ~/instructions/patches/xorg/*.patch; do patch -p1 < $patch; done./autogen.sh --enable-mitshm --enable-xcsecurity --enable-xf86bigfont --enable-xwayland --enable-xorg --enable-xnest --enable-xvfb --disable-xwin --enable-xephyr --enable-kdrive --disable-devel-docs --disable-config-hal --disable-config-udev --disable-unit-tests --disable-selective-werror --disable-static --without-dtrace --disable-glamor --enable-dri --enable-dri2 --enable-dri3 --enable-glx --with-sha1=libsha1 --with-pic --prefix=$PREFIX ; make -j8 install LDFLAGS='-fuse-ld=lld /data/data/com.termux/files/usr/lib/libandroid-shmem.a -llog'
make -j4 install
#編譯glmark2
cd ~/dir/glmark2
mkdir b
cd b
meson -Dprefix=$PREFIX -Dflavors=x11-gl ..
ninja install
cd
```

## 八、實際測試3D硬體加速

編譯好之後，步驟跟第六節一樣，啟動桌面再安裝要測試的應用程式。

如果只要測試3D不開桌面，剛剛編譯好的glmark2是最好的選擇：
```
termux-x11
#開第二個終端機
XDG_RUNTIME_DIR=$TMPDIR $PREFIX/bin/Xwayland &
export GALLIUM_DRIVER=zink
export DISPLAY=:0
sleep 5; glmark2 --fullscreen -b jellyfish -b refract -b terrain -b desktop
```


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## 九、結論

Termux是以Proot安裝Linux發行版，系統服務受到限制。
即使裝了一些驅動，3D性能還是無法完全發揮，GxmerSam的影片表現的性能可能更高，但未透露具體設定細節。

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## 參考資料

https://youtu.be/sbrif7lbkXE

https://gxmersam.blogspot.com/p/getting-hardware-acceleration-on-termux.html

https://github.com/RandomCoderOrg/ubuntu-on-android

https://udroid-rc.gitbook.io/udroid-wiki/udroid-landing/quick-installation-and-usage/setting-up-gui/termux-x11

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https://i.imgur.com/qBnCgUO.jpg

是，因為沒有用到Root權限。最簡單的做法就是直接把Android刷成postmarketOS。