Linux多媒体进阶之旅(九):module-alsa-card如何创建Card、Profile、Port、Sink和Source?

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前言

上一篇分享了module-udev-detect如何通过udev发现ALSA声卡。

识别到声卡只是第一步，对PulseAudio来说，发现到一个ALSA card以后，还不能直接播放声音。因为PulseAudio内部真正参与路由的是Card、Profile、Port、Sink和Source。

也就是说，module-udev-detect解决的是：ALSA声卡在哪里？

module-alsa-card解决的是：这张ALSA声卡在PulseAudio里应该长成什么样？

一张声卡进入PulseAudio以后，最终会变成以下对象：

本文就沿着module-alsa-card的加载过程，看它如何把一张ALSA声卡转换成PulseAudio内部可用的音频对象。

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module-alsa-card从哪获取声卡ID？

module-alsa-card不是自己发现声卡，在module-udev-detect模块发现声卡后，会拼出一段加载参数，里面最关键的是device_id。

这个device_id就是ALSA声卡编号，例如声卡0，对应的参数就是：

device_id="0"

module-alsa-card加载后，入口函数是pa__init()，它先解析模块参数，然后取出device_id，再调用snd_card_get_index()确认这张ALSA声卡是否存在。

加载层级关系：

这里要注意，module-alsa-card并不负责监听udev事件，它拿到的是已经被发现的声卡ID，然后开始为这张声卡创建PulseAudio对象。

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Profile从哪获取?

声卡确认存在以后，module-alsa-card要解决第二个问题：这张声卡支持哪些使用模式？

在PulseAudio里，这个模式叫Profile。

例如一张声卡可能有这些模式：

HiFiAnalog Stereo OutputAnalog Stereo DuplexOff

Profile不是凭空生成的，module-alsa-card有两条来源路径。

1.第一条是UCM路径。

1.如果use_ucm为真，module-alsa-card会调用pa_alsa_ucm_query_profiles()查询声卡的UCM配置。查询成功后，2.再调用pa_alsa_ucm_add_profile_set()把UCM里的Verb、Device等信息转换成PulseAudio的profile set。

2.第二条是传统profile-set路径。

1.如果UCM不可用，module-alsa-card会回退到pa_alsa_profile_set_new()，读取PulseAudio自己的profile-set配置。2这个配置定义Profile和ALSA PCM mapping的关系。

UCM可用vs不可用两条路径：

所以use_ucm=1不是绝对保证，它只是让PulseAudio先尝试UCM，只要UCM查询失败，源码就会走传统profile-set路径。

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Card、Profile、Port在哪创建?

module-alsa-card拿到profile set以后，不会马上创建Sink和Source，它先创建Card模型，调用发生在pa_card_new_data_init()之后。

module-alsa-card先准备一个pa_card_new_data对象，把声卡属性、声卡名、Profile和Port都放进去，其中Profile和Port由add_profiles()函数加入。

add_profiles()会遍历profile set里的每个pa_alsa_profile，为它创建一个pa_card_profile。如果这个Profile有输出mapping，就统计它能创建多少个Sink。如果有输入mapping，就统计它能创建多少个Source。

同时，add_profiles()还会根据当前路径添加Port。

1.在UCM路径下，Port来自UCM Device。2.在传统路径下，Port来自mixer path。

对象关系：

然后module-alsa-card调用pa_card_new()创建真正的Card对象。

pa_card_new()会把data.profiles和data.ports接到Card上，并且让每个Profile和Port反向指向这张Card。

到这一步，PulseAudio已经知道：

1.这是一张声卡。2.这张声卡有哪些Profile。3.每个Profile关联哪些Port。4.每个Profile理论上会产生几个Sink和Source。5.但是Sink和Source此时还没有真正创建。

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Sink和Source什么时候创建?

module-alsa-card创建Card以后，会调用pa_card_choose_initial_profile()选择初始Profile。

这个选择规则在PulseAudio core里：默认选择优先级最高、并且不是unavailable的Profile。如果所有Profile都不可用，就选优先级最高的Profile。

初始Profile确定以后，module-alsa-card先调用pa_card_put()把Card发布到PulseAudio core里。

接着才调用init_profile()，它会读取当前Card的active_profile，然后按Profile里的mapping创建Sink和Source：

这就是为什么我们在pactl list cards里看到的是Card和Profile，在pactl list sinks里看到的是Sink，在pactl list sources里看到的是Source,它们不是同一层对象。

1.Card先存在。2.Profile和Port先挂到Card上。3.Sink和Source根据active Profile创建。

module-alsa-card主链路：

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切换Profile时发生什么?

初始Profile有一个特殊点：它不会走card_set_profile()。

PulseAudio core里的pa_card_set_profile()有一个判断：如果Card还没有linked，说明这是初始Profile阶段，它只更新active_profile，不调用具体驱动模块的set_profile回调，所以初始创建靠init_profile()。

运行时切换Profile时，Card已经发布到core里，这时才会走module-alsa-card注册的card_set_profile()。

card_set_profile()主要做三件事。

第一 先处理旧Profile

1.如果旧Profile里的某个输出mapping在新Profile里不存在，就释放对应Sink。2.如果旧Profile里的某个输入mapping在新Profile里不存在，就释放对应Source。

第二 如果使用UCM

就调用pa_alsa_ucm_set_profile()切换UCM Verb或相关Device状态。

第三 再处理新Profile。

1.新Profile里有输出mapping但还没有Sink，就调用pa_alsa_sink_new()创建Sink。2.新Profile里有输入mapping但还没有Source，就调用pa_alsa_source_new()创建Source。3.所以Profile切换不是简单改一个字符串。它会影响真实播放设备和录音设备的创建与销毁。

Profile切换过程：

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Sink和Source内部做了什么？

pa_alsa_sink_new()不是只创建一个PulseAudio对象。

它会根据mapping确定采样格式、声道数、声道布局，然后打开ALSA播放PCM。接着准备pa_sink_new_data，填入设备属性、Profile信息、端口信息，最后调用pa_sink_new()创建Sink对象，并调用pa_sink_put()发布Sink。

如果是UCM路径，Sink的Port来自UCM上下文。如果是传统路径，Sink的Port来自mixer path。

Source类似：

pa_alsa_source_new()会打开ALSA录音PCM，准备pa_source_new_data，添加录音端口，然后调用pa_source_new()和pa_source_put()。

所以Sink和Source才是真正接近ALSA PCM数据通道的对象。

1.Card描述整张声卡。2.Profile描述声卡模式。3.Port描述输入输出端口。4.Sink/Source负责播放和录音数据入口。

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故障定位

1.是否加载了module-alsa-card

pactl list modules | grep -A20 module-alsa-card

关键字段：

device_id=use_ucm=card_properties=module-udev-detect.discovered=1

2.再看Card、Profile和Port

pactl list cards

关键字段：

Name: alsa_card.xxxProfiles:Active Profile:Ports:

3.Sink是否由当前Profile创建

pactl list sinks

关键字段：

Name:Driver:Properties:device.profile.namedevice.profile.descriptionPorts:Active Port:

4.确认Source

pactl list sources

关键字端：

Name:Driver:Properties:device.profile.namedevice.profile.descriptionPorts:Active Port:

5.按对象层级确认

1.card是否存在?2.profile是否生成?3.active_profile是否正确?4.port是否可用?5.sink/source是否创建?6.active_port是否符合预期?

这样才能准确判断问题出在哪一层。

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Card、Profile、Port、Sink和Source总结

1.功能

1.Card表示一张声卡。它是PulseAudio对ALSA card的整体建模。2.Profile表示声卡的一种工作模式。它决定当前模式下有哪些输入输出mapping可以使用。3.Port表示具体输入输出端口，比如耳机、喇叭、HDMI、麦克风。Port通常来自UCM Device或mixer path。4.Sink表示播放设备。应用播放声音时，最终会连到某个Sink。5.Source表示录音设备。应用录音时，最终会从某个Source采集数据。

2.串联起来总结一下：

1.module-alsa-card先把ALSA声卡建成Card。2.再把UCM或profile-set转换成Profile和Port。3.最后根据active Profile创建真正用于播放和录音的Sink和Source。

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