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22 KiB
Rust
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//! # wl-webrtc 程序入口(main 函数所在文件)
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//!
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//! 本文件是 `wl-webrtc` 二进制 crate 的入口,等价于 Go 的 `func main()`。
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//! 由于 Rust 的 `main()` 不允许返回错误(`Result`),本项目采用通用模式:
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//! 真正的业务逻辑写在 `fn run() -> Result<()>`,而 `main()` 直接 `run()` 完成所有工作。
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//!
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//! 整体执行流程:
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//! 1. 通过 `clap` 解析命令行参数(`Args`,包含分辨率、编码格式、帧率等)
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//! 2. 初始化 `tracing` 日志系统(受 `RUST_LOG` 环境变量或 `-v` 参数控制)
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//! 3. MVP 阶段拒绝非 H.264 编码格式
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//! 4. 要求至少提供 `--output`(输出到文件)或 `--port`(启动 WebRTC 信号服务器)
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//! 5. 调用 `backend_detect::detect_backend` 自动检测当前 Wayland 桌面支持的截屏后端
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//! 6. 根据检测结果进入对应的事件循环:
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//! - 支持 `zwlr_screencopy_manager_v1` 的合成器(Sway/Hyprland)→ `run_wlr_screencopy`
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//! - 仅支持 XDG Portal ScreenCast 的桌面(GNOME/KDE)→ `run_portal_pipewire`
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//!
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//! 两个事件循环都基于 `mio`(一个手动驱动的事件循环库,类似 Go runtime netpoller 的手动版),
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//! 底层在 Linux 上使用 epoll。
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// 获取 Unix 原始文件描述符所需的 trait
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// AsRawFd 提供了 as_raw_fd() 方法,用于从 std::io::Read/Write 等 Rust 抽象中
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// 取出底层的 libc::c_int(POSIX 文件描述符),mio 注册 fd 监听时需要它
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use std::os::unix::io::AsRawFd;
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// anyhow::Result<T, anyhow::Error> 是一个简化的错误类型,等价于 Go 的 (T, error)
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// ? 操作符会将任何实现了 std::error::Error 的错误转换为 anyhow::Error
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use anyhow::Result;
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// clap::Parser 是一个 derive 宏,实现后 args.parse() 即可从 std::env::args() 解析 CLI 参数
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// 类比 Go 的 flag.Parse(),但 clap 自动生成 --help 文本和错误处理
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use clap::Parser;
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// mio::unix::SourceFd 是一个 bridge:将裸 fd 包装为实现 mio::Evented 的对象
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// 这样 mio 的 epoll 可以监听任意 Unix fd,而不局限于 std::net::TcpStream 等标准类型
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use mio::unix::SourceFd;
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// mio 是一个手动驱动的事件循环库(与 tokio 的异步运行时不同,mio 不调度 future)
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// - Poll:epoll/kqueue 的 Rust 封装,poll.poll() 会阻塞直到 fd 就绪
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// - Interest:注册时的关注事件类型(READABLE / WRITABLE)
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// - Token:用户自定义的事件源标识(u64 包装),用于在 poll 返回时区分是哪个 fd 触发的
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// - Events:poll 返回的事件集合(一个容量固定的 Vec)
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// 类比 Go runtime 的 netpoller,但 Go runtime 自动调度,mio 需要用户手动循环
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use mio::{Events, Interest, Poll, Token};
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// registry_queue_init 是 wayland-client 的便捷函数:连接到合成器并初始化全局注册表队列
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// 它会在内部调用 Connection::connect_to_env() 并 roundtrip 一次拿到全局对象列表
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use wayland_client::globals::registry_queue_init;
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// Connection 是与 Wayland 合成器的会话连接,封装了 Unix socket 的读写和协议解析
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// 类比 Go 中的 net.Conn,但 Wayland 协议是有状态的消息流而非字节流
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use wayland_client::Connection;
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// 各功能模块声明
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mod args; // 命令行参数解析
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mod avhw; // 音视频硬件加速
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mod backend_detect; // 截屏后端自动检测(wlroots vs Portal/PipeWire)
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mod cap_portal; // XDG Portal 屏幕捕获
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mod cap_wlr_screencopy; // wlroots wlr-screencopy 截屏协议
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mod fps_limit; // 帧率限制器
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mod state; // wlr-screencopy 后端的主状态机
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mod state_portal; // Portal/PipeWire 后端的主状态机
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mod stats; // 管道性能统计(卡顿诊断)
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mod transform; // 图像变换(旋转/翻转)
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mod webrtc; // WebRTC 传输(str0m Sans-IO)
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// 引入本 crate 内部模块,crate:: 前缀表示从 crate root 开始的绝对路径
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// 类比 Go 中的 import "<module>/args" 写法
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use crate::args::Args;
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use crate::cap_wlr_screencopy::CapWlrScreencopy;
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use crate::state::EncConstructionStage;
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use crate::state::State;
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// mio 事件循环的 Token 标识:0 = Wayland 合成器事件,1 = 退出信号
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const TOKEN_WAYLAND: Token = Token(0);
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const TOKEN_QUIT: Token = Token(1);
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/// 程序入口:解析参数 → 初始化日志 → 检测后端 → 启动对应的事件循环
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///
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/// 整体流程:
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/// 1. 解析命令行参数(分辨率、编码格式、帧率等)
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/// 2. 初始化日志系统(verbose 模式输出 DEBUG 级别,否则 INFO)
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/// 3. 检查编码格式(MVP 阶段仅支持 H.264)
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/// 4. 自动检测当前桌面环境支持的截屏后端
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/// 5. 根据检测结果启动对应的事件循环:
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/// - wlroots 合成器(Sway/Hyprland)→ run_wlr_screencopy
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/// - GNOME/KDE 等 → run_portal_pipewire
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fn main() -> Result<()> {
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// 解析命令行参数
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let args = Args::parse();
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// 根据 verbose 模式或 RUST_LOG 环境变量设置日志级别
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// 支持 RUST_LOG 粒度控制(如 RUST_LOG=wl_webrtc::webrtc=trace)
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// 详细解释:
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// - try_from_default_env() 返回 Result<EnvFilter>,读取 RUST_LOG 环境变量
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// - unwrap_or_else(|_| {...}) 是 Result 的方法:成功则返回内部值,失败时调用闭包
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// - |_| 是闭包参数语法:|参数| 表达式,单个 _ 表示忽略参数(这里是 Err 类型)
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// 类比 Go 的 if err != nil { fallback },但 Rust 用闭包传递 fallback 逻辑
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let env_filter = tracing_subscriber::EnvFilter::try_from_default_env().unwrap_or_else(|_| {
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if args.verbose {
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tracing_subscriber::EnvFilter::new("debug")
|
||
} else {
|
||
tracing_subscriber::EnvFilter::new("info")
|
||
}
|
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});
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// tracing_subscriber::fmt() 是 Builder 模式:链式调用配置,最后 .init() 消费 builder
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// 完成全局订阅注册。再次调用 .init() 会 panic,因此只能初始化一次。
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// - with_env_filter: 设置过滤规则
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// - with_writer: 设置日志输出目标(这里为 stderr,避免污染 stdout 用于视频流)
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||
// - init(): 消费 self,注册全局默认 subscriber,无返回值
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||
tracing_subscriber::fmt()
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||
.with_env_filter(env_filter)
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||
.with_writer(std::io::stderr)
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.init();
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||
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||
tracing::info!("wl-webrtc starting");
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tracing::debug!(
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"Args: output={:?} fps={} codec={} port={} verbose={}",
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args.output,
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args.fps,
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args.codec,
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args.port,
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args.verbose
|
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);
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// MVP 阶段仅支持 H.264 编码,不支持 HEVC
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// anyhow::bail! 是一个宏(注意感叹号 !),立即返回 Err(anyhow::Error)
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// 类比 Go 的 fmt.Errorf("...") + return err,但是 Rust 用宏实现
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if args.codec != "h264" {
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anyhow::bail!("HEVC not supported in MVP. Use --codec h264");
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}
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if args.output.is_none() && args.port == 0 {
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anyhow::bail!("Either --output or --port is required");
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}
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// 自动检测当前桌面环境可用的截屏后端
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// 会尝试列举 Wayland 全局对象,判断合成器是否支持 wlr-screencopy 协议
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// 行尾的 ? 是错误传播操作符:若 detect_backend 返回 Err,立即将该错误作为 fn main 的返回值
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// 等价于 Go 的 if err != nil { return err },但 Rust 中 ? 适用于任何 Result/Option
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let backend = crate::backend_detect::detect_backend(&args)?;
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// 根据检测结果进入对应的事件循环
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// match 是 Rust 的模式匹配表达式(类比 Go 的 switch 但更强大)
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// 每个 => 左侧是模式(这里是枚举变体),右侧是返回 Result<()> 的函数调用
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// 由于 fn main 返回 Result<()>,这里直接把 match 表达式作为函数返回值(无分号 + 无 return)
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match backend {
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crate::backend_detect::CaptureBackend::WlrScreencopy => run_wlr_screencopy(args),
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||
crate::backend_detect::CaptureBackend::PortalPipeWire => run_portal_pipewire(args),
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}
|
||
}
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||
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||
/// 使用 wlroots wlr-screencopy 协议的事件循环(适用于 Sway、Hyprland 等 wlroots 合成器)
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///
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/// 完整工作流程:
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/// 1. 连接 Wayland 合成器,获取全局注册表
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/// 2. 初始化 wlr-screencopy 截屏状态机
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/// 3. 获取 Wayland socket 的文件描述符
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||
/// 4. 使用 mio 注册 fd 监听(Wayland 事件 + Unix 信号)
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||
/// 5. 进入主事件循环:
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/// - 监听合成器事件(帧就绪通知、输出信息等)
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||
/// - 定时请求截屏帧
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/// - 将截取的帧编码为 H.264 并推流
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||
/// 6. 收到退出信号或发生错误时,刷新编码器并退出
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fn run_wlr_screencopy(args: Args) -> Result<()> {
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||
// Connect to Wayland compositor
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// 建立 Wayland 连接并初始化全局注册表
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// 通过环境变量 $WAYLAND_DISPLAY 找到合成器的 Unix socket
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// 行尾的 ? 是 fn run_wlr_screencopy 内首次出现的错误传播操作符:
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// 若 connect_to_env 返回 Err,立即作为函数返回值向上抛出(类比 Go 的 return err)
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let conn = Connection::connect_to_env()?;
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// registry_queue_init 会绑定全局注册表回调,
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// 当合成器广播其全局对象(输出、截屏管理器等)时,State 会收到通知
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||
// 返回值是元组 (GlobalManager, EventQueue),用 let 解构模式匹配赋值
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||
// mut queue 表示 queue 在后续代码中会被修改(Rust 默认不可变,需 mut 显式声明)
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let (gm, mut queue) = registry_queue_init::<State<CapWlrScreencopy>>(&conn)?;
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let qhandle = queue.handle();
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||
// State 是 wlr-screencopy 后端的核心状态机,
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||
// 内部管理输出探测、截屏请求、编码器构建、帧采集等阶段
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let mut state = State::new(gm, args, qhandle)?;
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||
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||
// Extract the Wayland fd and consume any immediately-available events.
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// prepare_read() flushes outgoing requests; read() pulls whatever the
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||
// compositor has already sent (may be EAGAIN if nothing yet).
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||
// 获取 Wayland socket 的文件描述符,并消费合成器已发送的事件
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// 这个 fd 是后续 mio epoll 监听的对象,当合成器写入数据时变为可读
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||
// 用 { ... } 块表达式将临时变量 guard 限制在作用域内,作用域结束自动 drop
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let wayland_fd = {
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||
let guard = queue
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||
.prepare_read()
|
||
// ok_or_else 是 Option 的方法:None 时调用闭包生成 Err,得到 Result
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||
// || anyhow::anyhow!(...) 是无参数闭包语法(类比 JS 的 () => ...)
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||
// 行尾 ? 将 Result<_, Err> 解开为 Err 时立即从函数返回
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||
.ok_or_else(|| anyhow::anyhow!("Failed to prepare Wayland read"))?;
|
||
// 从 prepare_read 的 guard 中获取底层 socket 的原始文件描述符
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||
let fd = guard.connection_fd().as_raw_fd();
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||
// 尝试非阻塞读取合成器已发送但尚未消费的数据
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||
// 如果没有数据会返回 EAGAIN,这里用 let _ 忽略
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||
// let _ = expr 是显式忽略表达式返回值的惯用法,等价于 Go 的 _ = expr
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||
let _ = guard.read();
|
||
fd
|
||
};
|
||
// 处理队列中的待处理事件
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||
// 在进入主循环前,先处理注册表广播等初始化事件
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||
// 此时状态机应进入 ProbingOutputs 阶段,正在探测可用的显示输出
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||
queue.dispatch_pending(&mut state)?;
|
||
tracing::info!(
|
||
"Initial dispatch done, stage is ProbingOutputs: {}",
|
||
matches!(state.stage, EncConstructionStage::ProbingOutputs { .. })
|
||
);
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||
|
||
// 调试用:对 Wayland fd 做一次原始 poll,确认 fd 可读性
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||
// 使用 libc 底层 poll 而非 mio,纯粹用于诊断初始化阶段的 fd 状态
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||
{
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||
let mut pfd = libc::pollfd {
|
||
fd: wayland_fd,
|
||
events: libc::POLLIN, // 监听可读事件
|
||
revents: 0,
|
||
};
|
||
// timeout=0 表示非阻塞,立即返回当前 fd 状态
|
||
// unsafe { ... } 是 Rust 的不安全块:内部调用 C 库 libc::poll,需要程序员
|
||
// 手动保证 &mut pfd 是有效的可变引用、fd 合法、不并发访问等不变量。
|
||
// unsafe 不关闭 Rust 借用检查,只是声明"我对外部 FFI 调用负责"。
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||
let ret = unsafe { libc::poll(&mut pfd, 1, 0) };
|
||
tracing::info!(
|
||
"Raw poll on wayland fd={wayland_fd}: ret={ret}, revents={}",
|
||
pfd.revents
|
||
);
|
||
}
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// Set up mio event loop
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// 使用 mio 创建事件循环,注册 Wayland fd 和 Unix 信号
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// mio 底层在 Linux 上使用 epoll,macOS 上使用 kqueue
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let mut poll = Poll::new()?;
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||
// 事件缓冲区,容量 8 足够(实际只会同时处理 Wayland 事件和信号两种)
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let mut events = Events::with_capacity(8);
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||
// 将 Wayland socket fd 注册为可读监听
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||
// 当合成器发送消息(如帧完成通知、配置变化)时,epoll 会唤醒
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poll.registry().register(
|
||
&mut SourceFd(&wayland_fd),
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TOKEN_WAYLAND,
|
||
Interest::READABLE,
|
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)?;
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||
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||
// 注册 SIGINT / SIGTERM 信号用于优雅退出
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||
// signal_hook_mio 将 Unix 信号转换为 fd 可读事件,
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||
// 这样信号也可以通过 epoll 统一监听,不需要单独的信号处理器
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||
let mut signals = signal_hook_mio::v1_0::Signals::new(&[
|
||
signal_hook::consts::SIGINT, // Ctrl+C
|
||
signal_hook::consts::SIGTERM, // kill 命令默认信号
|
||
])?;
|
||
poll.registry()
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.register(&mut signals, TOKEN_QUIT, Interest::READABLE)?;
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||
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||
tracing::info!("Event loop started");
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||
|
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// Flush outgoing before first poll iteration
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||
// 在首次 poll 前刷新所有待发送的 Wayland 请求
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||
// 确保合成器能收到我们的初始化请求(如绑定全局对象、请求截屏等)
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||
conn.flush()?;
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||
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||
// 主事件循环
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||
// 这是 wlr-screencopy 后端的核心运行循环,负责:
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// - 接收合成器事件(截屏帧就绪、输出变化)
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||
// - 定时触发帧采集和编码
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||
// - 响应退出信号
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let mut running = true;
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while running {
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||
// 准备读取 Wayland 事件(非阻塞)
|
||
// prepare_read() 会先刷出所有待发送的请求,
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||
// 然后进入"准备读取"状态,告诉合成器我们已准备好接收数据
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||
let read_guard = queue.prepare_read();
|
||
|
||
// 如果无法 prepare_read(有待处理数据),先分发
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||
// 返回 None 说明队列中已有待处理的合成器事件,
|
||
// 需要先 dispatch 掉,否则新事件无法进入队列
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if read_guard.is_none() {
|
||
queue.dispatch_pending(&mut state)?;
|
||
}
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||
|
||
// 阻塞等待事件,超时 100ms(用于帧率控制)
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||
// poll 会阻塞当前线程,直到以下任一条件满足:
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||
// 1. Wayland fd 可读(合成器发来了消息)
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||
// 2. 信号 fd 可读(收到了 SIGINT/SIGTERM)
|
||
// 3. 超过 100ms 没有任何事件(超时返回,触发下一帧采集)
|
||
// 100ms 超时 ≈ 10 FPS 的帧率上限
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||
poll.poll(&mut events, Some(std::time::Duration::from_millis(100)))
|
||
.unwrap_or_else(|e| {
|
||
// EINTR 是信号中断,属于正常情况,继续循环
|
||
// 当进程收到信号时,阻塞中的 poll 会被中断并返回 EINTR,
|
||
// 这不是错误,下一轮循环会继续正常 poll
|
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if e.kind() == std::io::ErrorKind::Interrupted {
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||
return;
|
||
}
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tracing::error!("poll failed: {e}");
|
||
running = false;
|
||
});
|
||
|
||
// 检查是否收到退出信号
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// for x in &collection 是 Rust 的迭代语法,&events 表示借用 Events(不消费)
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// 类比 Go 的 for _, ev := range events {}
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for event in &events {
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if event.token() == TOKEN_QUIT {
|
||
tracing::info!("Received quit signal");
|
||
running = false;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// Wayland fd 可读时,读取并分发合成器事件
|
||
// 合成器可能发来多种事件:帧数据就绪、输出信息变化、协议错误等
|
||
// events.iter().any(|e| ...) 是迭代器方法,|e| 是单参数闭包
|
||
if events.iter().any(|e| e.token() == TOKEN_WAYLAND) {
|
||
// if let Some(x) = opt 是 Option 的模式匹配简写(类比 Go 的 if v, ok := m[k]; ok)
|
||
if let Some(guard) = read_guard {
|
||
// match 是本函数内首次出现的多分支模式匹配
|
||
// Ok(_) 中下划线表示忽略成功值的具体内容(只关心成功/失败本身)
|
||
match guard.read() {
|
||
Ok(_) => {
|
||
// 读取成功后,dispatch_pending 会将合成器事件
|
||
// 分发给 State 的对应回调方法处理
|
||
queue.dispatch_pending(&mut state)?;
|
||
}
|
||
Err(e) => {
|
||
tracing::error!("Wayland read error: {e}");
|
||
running = false;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// 请求状态机分配并编码一帧
|
||
// queue_alloc_frame 会根据当前状态机阶段执行不同操作:
|
||
// - ProbingOutputs: 还在探测输出,跳过
|
||
// - AwaitingFrame: 已请求截屏,等待合成器回调
|
||
// - FrameReady: 有帧就绪,执行 DMA-BUF → H.264 编码 → 推流
|
||
// - Streaming: 正常采集中,请求下一帧
|
||
state.queue_alloc_frame();
|
||
|
||
state.poll_webrtc()?;
|
||
|
||
// 状态机遇到致命错误时退出
|
||
if state.errored {
|
||
tracing::error!("Fatal error in state machine (check preceding error logs), exiting");
|
||
running = false;
|
||
}
|
||
|
||
// 每轮循环结束前刷新 Wayland 发送缓冲区
|
||
// 将本轮回合中产生的所有 Wayland 请求(如截屏请求)发送给合成器
|
||
conn.flush()?;
|
||
}
|
||
|
||
// 关闭前刷新编码器,确保所有帧数据已写出
|
||
// 先通知帧率限制器停止,再刷新编码器缓冲区中残余的帧数据
|
||
tracing::info!("Shutting down, flushing encoder...");
|
||
state.fps_limit.flush();
|
||
// 仅在编码器已构建完成(Streaming 阶段)时才需要刷新
|
||
// if let 枚举变体模式匹配:Streaming { enc, .. } 解构出内部字段 enc,.. 忽略其他字段
|
||
// &mut state.stage 表示可变借用(类比 Go 的指针,但 Rust 编译期保证独占)
|
||
if let crate::state::EncConstructionStage::Streaming { enc, .. } = &mut state.stage {
|
||
// if let Err(e) = result 只关心失败分支,成功值用 _ 隐式忽略
|
||
if let Err(e) = enc.flush() {
|
||
tracing::error!("Failed to flush encoder: {e}");
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
tracing::info!("Done");
|
||
Ok(())
|
||
}
|
||
|
||
/// 使用 XDG Portal / PipeWire 后端的事件循环(适用于 KWin、KDE、GNOME 等桌面环境)
|
||
///
|
||
/// 完整工作流程:
|
||
/// 1. 初始化 Portal 状态机(内部通过 D-Bus 与 XDG Portal 通信)
|
||
/// 2. 仅注册 Unix 信号监听(不需要监听 Wayland fd,帧数据由 PipeWire 投递)
|
||
/// 3. 进入主事件循环:
|
||
/// - 每 10ms 轮询一次 PipeWire 缓冲区
|
||
/// - 有帧数据时,取出并编码为 H.264 推流
|
||
/// - 收到退出信号时停止
|
||
/// 4. 退出时关闭 Portal 连接并释放 PipeWire 资源
|
||
fn run_portal_pipewire(args: Args) -> Result<()> {
|
||
// 函数内 use 声明:将长路径名简化为局部短名,仅在该函数作用域内生效
|
||
// 类比 Go 函数内的局部 import 别名
|
||
use crate::state_portal::StatePortal;
|
||
|
||
tracing::info!("Using Portal/PipeWire backend (KWin/KDE/GNOME)");
|
||
|
||
// StatePortal 初始化时会:
|
||
// 1. 通过 D-Bus 连接到 XDG Portal 的 ScreenCast 接口
|
||
// 2. 请求用户授权屏幕录制权限
|
||
// 3. 建立 PipeWire 流连接,准备接收帧数据
|
||
// 行尾 ? 是本函数内首次出现的错误传播操作符:失败时立即从 fn run_portal_pipewire 返回 Err
|
||
let mut state = StatePortal::new(args)?;
|
||
|
||
// Set up signal handling only (no Wayland fd needed)
|
||
// Portal 后端不需要监听 Wayland fd,只需处理 Unix 信号
|
||
// 因为帧数据是通过 PipeWire 独立投递的,不走 Wayland 协议
|
||
let mut signals = signal_hook_mio::v1_0::Signals::new(&[
|
||
signal_hook::consts::SIGINT,
|
||
signal_hook::consts::SIGTERM,
|
||
])?;
|
||
|
||
let mut poll = mio::Poll::new()?;
|
||
let mut events = mio::Events::with_capacity(8);
|
||
|
||
// 只注册信号 fd,没有 Wayland fd
|
||
// 所以 poll.poll 在这里只负责检测 SIGINT/SIGTERM
|
||
// 实际的帧采集完全依赖 poll_and_encode 的轮询
|
||
poll.registry()
|
||
.register(&mut signals, mio::Token(1), mio::Interest::READABLE)?;
|
||
|
||
// 主事件循环(非阻塞信号检测 + recv_timeout 等待帧)
|
||
// poll 超时为 0ms(非阻塞),实际等待由 poll_and_encode 的 recv_timeout 实现
|
||
let mut running = true;
|
||
while running {
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// poll 在此循环中只监听信号 fd(非阻塞):
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// - 收到 SIGINT/SIGTERM → 事件触发,设置 running=false
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// - 无事件 → 立即返回,继续执行 poll_and_encode(内部 recv_timeout 等待帧)
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poll.poll(&mut events, Some(std::time::Duration::from_millis(0)))
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.unwrap_or_else(|e| {
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if e.kind() == std::io::ErrorKind::Interrupted {
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return;
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}
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tracing::error!("poll failed: {e}");
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running = false;
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});
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for event in &events {
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if event.token() == mio::Token(1) {
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tracing::info!("Received quit signal");
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running = false;
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}
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}
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// Process all available PipeWire frames
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// 处理所有可用的 PipeWire 帧数据
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// poll_and_encode 会从 PipeWire 缓冲区取出帧,
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// 编码为 H.264 并推送。返回 true 表示还有更多帧待处理,
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// 返回 false 表示当前没有帧了,while 循环退出等待下一轮 poll
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// 外层 if 触发首次取帧(drain_first=true 表示允许阻塞等待),
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// 内层 while state.poll_and_encode(false)? {} 是空循环体语法:
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// 循环条件持续求值,只要返回 true 就重复,循环体 {} 不做额外事
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if state.poll_and_encode(true)? {
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while state.poll_and_encode(false)? {}
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}
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// Portal 状态机遇到致命错误时退出
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if state.is_errored() {
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tracing::error!(
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"Fatal error in portal state machine (check preceding error logs), exiting"
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);
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running = false;
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}
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}
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tracing::info!("Shutting down...");
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// 关闭 Portal 连接,释放 PipeWire 流和编码器资源
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state.shutdown();
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tracing::info!("Done");
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Ok(())
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}
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