mesa调用主线分析与理解-创新互联

技术关键词：mesa 调试、mesa调用栈
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前言

一、Linux图形软件栈的再讨论

二、glClear的调用栈分析

2.1 _mesa_开头的函数

2.2 st_开头的函数

2.3 pipe层字样的函数

2.4 GPU-specific层的函数

三、gl api 典型调用栈

总结

前言

前文总结了mesa的主要模块和模块间的静态关系，本文从一个OpenGL应用程序的典型api入手，分析gl api 调用到用户态驱动后端的过程，进而总结出一个典型的调用栈。理解了这个典型调用栈，对后续任何一个API的调用过程分析，都是a piece of cake。

一、Linux图形软件栈的再讨论

前文给出了一个顶层的linux图形栈的关系图。这里把原图中的xserver拿掉，把mesa剖开，把linux系统和硬件层加入，形成了如下linux的mesa图形软件栈。

下图的左侧调用栈是在gallium 架构之前采用的模式，右侧是gallium架构下的模式。可以看出gallium架构有比较明显的三个分层（夹心饼干）：

1、state_tracker层：负责收集OpenGL状态；

2、GPU-specific层：厂商的用户态驱动核心部分；

3、OS WinSys层：操作系统对接层。

这里的图形调用栈的不妥之处是把libdrm放入了mesa中，实际上libdrm是linux系统提供的使用drm内核功能的一个用户态库，可以单独作为一层来看待(有时间再修改下该图，该图出处见图下的文字链接）。

图形栈中的mesa位置图

二、glClear的调用栈分析

接下来以glClear的函数实现，来分析从应用程序到GPU-specific的调用栈。先把关键调用栈组织如下(省略了不相关的调用)。

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    _mesa_Clear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        st_Clear(ctx, GL_COLOR_BUFFER_BIT);
            st->pipe->Clear(...);
                gpu_specific_Clear(...);

2.1 _mesa_开头的函数

gl_打头的函数是OpenGL API，首先这些函数都是函数指针，这些函数挂载的函数就是mesa里以_mesa_打头的对应函数。这里有个调试技巧，把函数名gl_前缀换成_mesa_前缀即可。例如glGenBuffers的mesa入口函数是_mesa_GenBuffers。 _mesa_打头函数在前文的libmesa.a静态库中，而libmesa.a又被libgallium_dri.so包含，因此这些代码都是后端驱动的一部分，可以随意修改。

2.2 st_开头的函数

_mesa_打头的函数会调用st_开头的函数。这些st函数就是上图中的state tracker层。

2.3 pipe层字样的函数

pipe层，是接近于硬件的模块，GPU-specific 层是从pipe层继承的。可以把pipe层看成接口层，各家驱动实现该接口。

2.4 GPU-specific层的函数

把pipe层的OpenGL状态转换为厂商支持的状态字段。该层一般会封装和处理硬件相关的状态，即硬件命令字。这些封装数据一般要由kmd交给硬件配置相关寄存器。

三、gl api 典型调用栈

通过以上分析，这里给出一个典型的gl函数的调用栈。即：mesa层、st层、pipe层、gpu-spec层。

mesa典型调用栈

这里并没有给出winsys层，因为不同的OS有不同实现，这里关注linux。就是上图中的与libdrm交互的那一层，这层会使用ioctl将gpu-spec层组织的数据交给kmd，再由kmd把数据下发到gpu硬件。

总结

本文从glClear的函数的调用栈分析了mesa实现OpenGL的一个典型流程。对于任何一个gl api可以套用该流程，熟悉mesa代码的调用脉络。

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