DRM和Wayland

原创

MuggleZero 2021-11-09 10:10:12 博主文章分类：weston ©著作权

文章标签 weston wayland 驱动程序 3d 用户态 文章分类 代码人生

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Mesa是什么

Mesa是一个由OpenGL/Vulkan实现的位为开源图形驱动提供各种GL入口的项目，它编译出来的库如下：

./egl/libEGL.so
./amd/vulkan/libvulkan_radeon.so
./glx/libGL.so
./gbm/libgbm.so
./mapi/es1api/libGLESv1_CM.so
./mapi/es2api/libGLESv2.so
./mapi/shared-glapi/libglapi.so
./gallium/targets/lavapipe/libvulkan_lvp.so
./gallium/targets/xa/libxatracker.so
./gallium/targets/dri/libgallium_dri.so
./gallium/targets/va/libgallium_drv_video.so
./mesa/drivers/dri/libmesa_dri_drivers.so
./intel/vulkan/libvulkan_intel.so

Mesa有两个作用：

1.对接GPU硬件，将应用层对GL API的调用转换到对硬件GPU的调用上

2.实现各种纯软的GL API。

Mesa实现了将OpenGL/Vulkan API的调用转换到用户态的DRI驱动程序上，

AMD和Intel都提供了支持Mesa的GPU驱动程序

DRM和Wayland_驱动程序

Gallium3D 是Mesa提出的用于简化GPU驱动开发的框架，下图展示了MESA如何通过libGL与内核打交道，以及新旧两种用户态设备驱动的方式。

1.左边的驱动程序非常简单，设备驱动部分是直接和硬件相关的，由硬件厂商开发驱动，这里的MESA相当于一个OpenGL转换器，把上层应用对于OpenGL的调用转换到对特定硬件的调用，缺乏驱动一致性，需要针对每一款GPU做驱动优化。

2.右边是Gallium3D的方案，特点是添加了分层。OS WInSys部分抽象了当前的操作系统使得同一个DeviceDriver可以用于不同的操作系统，API State Tracker部分抽象了上层的不同的GL接口，使得同一个DeviceDriver可以支持不同的GL接口。整体大大降低了DeviceDriver的开发和适配难度。

下图是Gallium3D的详细实现方案：

DRM和Wayland_weston_02

普通GUI client的渲染过程

DRM和Wayland_weston_03

在普通的GUI应用中,界面是由图形组件（GTK，QT）布局，进而生成了场景图。通过遍历场景图，将其渲染在surface。最后这个surface的buffer数据交给weston进行合成输出。

在进行场景图渲染的时候，是使用绘图工具进行的（Cario/Skia）。其中绘图工具常有多多个后端，其中的GPU加速后端，有OpenGL/Vulkan。

OpenGL ES是一个API的SPEC，基于MESA的开源方案实现。MESA中相关buffer的分配是由内核中的DRM接口实现，分配GEM Buffer Object。以i.MX8系列使用的芯原GPU为例，DRM所调用的GEM分配算法最终由GPU的非开源驱动实现，内核只是在DRM框架和非开源驱动之间搭了一个桥梁。

以wayland平台上的egl为例，其中的GEM Buffer Object对象分配过程如下：

src/egl/drivers/dri2/platform_wayland.c

eglCreateWindowSurface–>_eglCreateWindowSurfaceCommon–>
disp->Driver->CreateWindowSurface–>dri2_wl_create_window_surface(platform_wayland.c)(wl_proxy_create_wrapper代理传输数据的核心函数)
–>dri2_create_drawable–>dri2_create_buffer–>dri2_allocate_textures
–>dri2_drawable_get_buffers–>dri2_wl_get_buffers–>update_buffers
–>get_back_bo–>gbm_bo_create**()** */* Wrapper 函数，主要调用 gbm_dri_bo_create */*
–>intelImageExtension**.**createImage */* 函数指针：指向 intel_create_image() */*
–>**drm_intel_bo_alloc_tiled
–>bo_alloc_tiled
–>drm_intel_gem_bo_alloc_internal
–>drmIoctl**(drm_fd,** DRM_IOCTL_I915_GEM_CREATE**,** &create)

APP提交buffer的到最终显示到屏幕的过程可以用网购来比喻，

当天截止日期前下单的，当天发货
错过了，就明天发货

DRM和Wayland_3d_04

DRM和Wayland_wayland_05

Wayland Client 和 Server 如何提交Buffer

Client通过eglSwapBuffersWithDamageEXT将画好的buffer提交给compositor。

Server通过同一个api将合成好的一帧写入frame buffer。Client以及Server-Compositor加载了不同的EGL实现。

DRM和Wayland_用户态_06

在weston的compositor启动的时候，会添加一个output_repaint_timer_handler定时器处理函数。进一步调用weston_output_repaint在下一个vblank时唤醒，更新frame buffer进行重绘制（client负责绘图，server合成）。

具体来看，

weston_output_repaint
–>output->repaint
–>drm_output_repaint
–>drm_output_render
–>drm_output_render_gl(dry-gbm.c)
–>(output->base.compositor->renderer->repaint_output)
–>gl_renderer_repaint_output(gl-render.c)
–>swap_buffers_with_damage(eglSwapBuffersWithDamageEXT)

定时中断处理函数不断调用eglSwapBuffersWithDamageEXT，而client端也调用同一个函数，因此server端可以接收client端的buffer将其更新到surface，使得server 调用drm进行合成输出。repaint操作本质上是将client调用eglSwapBuffersWithDamageEXT所更新的damage区域提交给compositor，compositor更新buffer后合成显示。