Mesa Gallium框架入门初探

MESA Gallium框架

MESA源码里面有2套架构，现在驱动主要基于Gallium架构。这里我们重点来看看Gallium架构:

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经典架构

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Gallium架构

Gallium展开

Gallium中主要包含下面几块：

Auxiliary模块：一些公共函数或者辅助的服务，比如状态缓存和缓存管理等。

tree   src/gallium/auxiliary/ -L 1
src/gallium/auxiliary/
├── cso_cache
├── draw
├── driver_ddebug
├── driver_noop
├── driver_trace
├── gallivm
├── hud
├── indices
├── meson.build
├── nir
├── os
├── pipebuffer
├── pipe-loader
├── postprocess
├── renderonly
├── rtasm
├── target-helpers
├── tessellator
├── tgsi
├── translate
├── util
└── vl

21 directories, 1 file

State Tracker: 它负责把上层库的state（blend modes、texture statte等）和draw command（glDrawArrays、glDrawPixels）等转换成MESA内部的pipe对象和操作。

tree src/mesa/state_tracker/  -L 1
src/mesa/state_tracker/
├── st_atifs_to_nir.c
├── st_atifs_to_nir.h
├── st_atom_array.cpp
├── st_atom_atomicbuf.c
├── st_atom_blend.c
├── st_atom.c
├── st_atom_clip.c
├── st_atom_constbuf.c
├── st_atom_constbuf.h
├── st_atom_depth.c
├── st_atom_framebuffer.c
├── st_atom.h
├── st_atom_image.c
├── st_atom_list.h
├── st_atom_msaa.c
├── st_atom_pixeltransfer.c
├── st_atom_rasterizer.c
├── st_atom_sampler.c
├── st_atom_scissor.c
├── st_atom_shader.c
├── st_atom_stipple.c
├── st_atom_storagebuf.c
├── st_atom_tess.c
├── st_atom_texture.c
├── st_atom_viewport.c
├── st_cb_bitmap.c
├── st_cb_bitmap.h
├── st_cb_clear.c
├── st_cb_clear.h
├── st_cb_copyimage.c
├── st_cb_copyimage.h
├── st_cb_drawpixels.c
├── st_cb_drawpixels.h
├── st_cb_drawtex.c
├── st_cb_drawtex.h
├── st_cb_eglimage.c
├── st_cb_eglimage.h
├── st_cb_feedback.c
├── st_cb_feedback.h
├── st_cb_flush.c
├── st_cb_flush.h
├── st_cb_rasterpos.c
├── st_cb_rasterpos.h
├── st_cb_readpixels.c
├── st_cb_readpixels.h
├── st_cb_texture.c
├── st_cb_texture.h
├── st_context.c
├── st_context.h
├── st_copytex.c
├── st_copytex.h
├── st_debug.c
├── st_debug.h
├── st_draw.c
├── st_draw_feedback.c
├── st_draw.h
├── st_draw_hw_select.c
├── st_extensions.c
├── st_extensions.h
├── st_format.c
├── st_format.h
├── st_gen_mipmap.c
├── st_gen_mipmap.h
├── st_glsl_to_ir.cpp
├── st_glsl_to_ir.h
├── st_glsl_to_nir.cpp
├── st_interop.c
├── st_interop.h
├── st_manager.c
├── st_manager.h
├── st_nir_builtins.c
├── st_nir.h
├── st_nir_lower_builtin.c
├── st_nir_lower_tex_src_plane.c
├── st_pbo.c
├── st_pbo_compute.c
├── st_pbo.h
├── st_program.c
├── st_program.h
├── st_sampler_view.c
├── st_sampler_view.h
├── st_scissor.c
├── st_scissor.h
├── st_shader_cache.c
├── st_shader_cache.h
├── st_texture.c
├── st_texture.h
├── st_util.h
├── st_vdpau.c
├── st_vdpau.h
└── tests

1 directory, 90 files

Pipe Driver: 把Gallium的state、shader和primitive概念转换成硬件能懂的语言

tree  src/gallium/drivers/  -L 1
src/gallium/drivers/
├── asahi
├── crocus
├── d3d12
├── etnaviv
├── freedreno
├── i915
├── iris
├── lima
├── llvmpipe
├── xxx_gpu
├── nouveau
├── panfrost
├── r300
├── r600
├── radeonsi
├── softpipe
├── svga
├── tegra
├── v3d
├── vc4
├── virgl
└── zink

22 directories, 0 files

Winsys: 实例化state tracker和pipe driver，并和具体的操作系统及2D显示驱动绑定

tree src/gallium/winsys/ -L 1
src/gallium/winsys/
├── amdgpu
├── asahi
├── crocus
├── d3d12
├── etnaviv
├── freedreno
├── i915
├── iris
├── kmsro
├── lima
├── xxx_gpu
├── nouveau
├── panfrost
├── radeon
├── svga
├── sw
├── tegra
├── v3d
├── vc4
└── virgl

20 directories, 0 files

最后我们看下，构建完成生成gallium目录代码:

tree build-android-aarch64/src/gallium/  -L 2
build-android-aarch64/src/gallium/
├── auxiliary
│   ├── libgallium.a
│   ├── libgallium.a.p
│   ├── libgalliumvl.a
│   ├── libgalliumvl.a.p
│   ├── libgalliumvl_stub.a.p
│   ├── libgalliumvlwinsys.a.p
│   ├── pipe-loader
│   ├── tr_util.c
│   ├── tr_util.h
│   ├── u_indices_gen.c
│   ├── u_tracepoints.c
│   ├── u_tracepoints.h
│   └── u_unfilled_gen.c
├── drivers
│   └── xxx_gpu
├── frontends
│   └── dri
├── targets
│   └── dri
└── winsys
    ├── xxx_gpu
    └── sw

15 directories, 8 files

其中只有Pipe Driver和具体的硬件有关系。
对于GPU硬件厂家来说，主要实现Pipe driver和winsys层。

从数据流看，如下：

state tracker -> Pipe Driver -> Winsyst -> 具体的OS -> OS内核态GPU驱动 -> 具体的GPU硬件

另外Gallium中还有两个比较重要的概念：

CSO context：GPU中有些状态是不变的常量，Gallium提供了CSO机制帮助创建、销毁、管理这些对象
Draw: 有些硬件不支持坐标变换，光照、裁剪，Gallium也提供了软件机制帮忙实现
加上这两个概念之后，数据流如下：

state tracker -> CSO context -> Draw -> Pipe Driver -> Winsys -> 具体的OS -> OS内核态GPU驱动 -> 具体的GPU硬件

state tracker和pipe driver通信是通过pipe context 和pipe screen这两个软件概念
state tracker也可以直接通过p_winsys和Winsys通信,一般GPU厂商也要实现一个自己的winsys，可以参考纯软的 kms_dri_sw_winsys.c

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