开源操作系统OpenHarmony就要搭配开源图形驱动Mesa

时间过得真快，从2010年在开源社区上开始搞图形驱动，整整过去了12年之久。开源图形驱动的架构并没有特别大的变化，唯一的一大变化就是我在2016年从一家美国公司（AMD）加入到了华为，真正可以为国人操作系统贡献一些自己的绵薄之力。

图形之于我即是一日三餐一般，从07年参加工作到现在，并未间断，是兴趣索然。从底层GPU硬件、图形驱动、操作系统、Benchmark以及游戏等3D大型应用，都留过自己的印记。但是真正够得上挑战的还是图形驱动，因为它需要很深的软硬件基础：它需要你懂GPU的工作原理、需要懂操作系统、编译原理、基本编程语言（C）、需要图形2D/3D编程语言(OpenGL、Vulkan、Xlib等）、需要你懂得设计benchmark、需要你做工具、需要你做性能分析。而这些都仅仅是入门的东西，还需要你啃无数的datasheet、register文档，进入痛苦的代码调试。

但是当你看到显示器被点亮的一瞬间，或者是glxgears这样的3D简单demo运行起来，或者是性能通过ISA优化得到翻倍的时候，一切都觉得很神奇，因为这就是图形所带给你的“所见即所得”的快乐。

过去在AMD曾经工作的近9个年头，曾经有幸和Alex Deucher（开源图形驱动的顶级牛人）共同学习和工作长达7-8年，这个美国人教会了我很多图形的知识，同时也无私地带领我进入到这片未知领域，非常感谢他。至少，在国内，还没有这样的人长时间从事图形驱动的开发，确切讲，是没有机会从事。

历史的东西，我们不再赘述。让我们回到2022年的1月3日，新的一年我决定要做一件事情，一件融合我过去和未来的大事件。

OpenHarmony，一个基于全场景万物互联的智能终端操作系统（OpenHarmony官网）应运而生，至于它的历史和当前状态在这里不做赘述，大家可以点击上面的链接去查看。

在最新的3.1 Beta版本，更新了很多图形的patch，尤其是RenderService的导入，会让OpenHarmony在富设备的表现上一个新的台阶。但是这样强大的开源操作系统，却有一个巨大的隐患，就是图形驱动的支持。我在上周南京参加了润和组织的Dev-Board会议，在会上我看到了很多这样的会面：
非常刺眼的几个大字“无法使用GPU渲染加速”，目前在诸多芯片和开发板上都是存在的，比如树莓派3B、STM32MP1等。即使是当前已经支持闭源驱动的板子（如RK3568），闭源驱动支持也都还不进入人意，且速度非常缓慢。这件事情，我在过去AMD的日子里是经历过的，AMD曾经有两套驱动（开源&闭源），公司内部也曾经就是否提供开源驱动也争论过，但是最终还是选择了开放。当从今天往回看的时候，可以看到这是一个非常聪明的决定，因为它带动了整个A卡的普及。

而反观我们当前的现状，在移动终端，图形驱动别说开源，就是文档也了了。而OpenHarmony这样一个开源图形操作系统，怎能没有开源图形驱动的支持？！

我和社区Leo讨论过几次，最终决定出手做这个事情，这件事情的意义和价值留给后人去评判。让我们回归技术。

首先，开源Linux图形驱动架构如下：

这个图是以AMD的Radeon驱动为基础而画，可以简单的把这个图分成2D和3D两个部分，2D的部分是通过Xserver接受X的API绘制指令，然后通过DDX的Radeon驱动并调用到libdrm，然后再通过IOCTL访问到kernel的驱动，并执行；而3D的部分主要是通过Mesa，把OpenGL/Vulkan指令进行翻译（类似高级语言->低级语言的转换），然后通过IOCTL调用到Kernel的驱动。

而当年，我曾经干了一件可以吹一辈子的事儿，就是把Linux的图形驱动移植到了WinCE上，这是我当时的架构图：

这个动作耗费我将近2年的时间，但是学到了无数的图形领域的知识。

其实，这一套开源图形驱动框架到今天改动也非常少，其中虽然做过一些用户态和内核态驱动的调整，但是最终趋于稳定。而对于移动终端（我们以手机为例），当前主要的GPU厂商主要是ARM、Qualcomm、Apple、Nvidia等厂商，无一例外的是这些厂商目前都是闭源的图形驱动。就这件事情，Linxu Torvalds曾经在一次视频中严重鄙视了一把Nvidia：

我们今年先说说Mali。Mali GPU在业界的影响力可以说是巨大的，虽然它的GPU一直都比较挫，但是无奈可选择的余地太小。但即使如此，它的GPU驱动居然这么多年，依然还是闭源。虽然说kernel层是开源的，但是真正有价值的user层的驱动却是不开源。我其实想做一样的Torvalds的手势。

但是，没关系，这个世界上从来不缺少救世主，在2021年的9月份，一份消息轰动了业界：

Mesa Panfrost已经通过了Mali G52的OpenGL ES Khronos的兼容性测试，并且Panfrost已经可以成为商用的驱动了。这个消息无疑是振奋的，另外Alyssa也获得了自由软件基金会 2021 年杰出新自由软件贡献者奖（Outstanding New Free Software Contributor）：

关于Alyssa，我后面还会写一些文章来介绍。

而重点搞定OpenHarmony上的开源图形驱动，有几个动作需要去做，第一个就是kernel，当前OH上一个好消息是大家已经都开始使用最新的5.10的kernel，所以，通过make ARCH=arm64 menuconfig可以配置kernel driver：

然后交叉编译kernel，make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=“aarch64-linux-gnu-”，得到kernel驱动panfrost.ko：

下一步是mesa，我们checkout到21.3的分支：

安装一系列的安装包后，执行命令：meson . build/ -Ddri-drivers= -Dvulkan-drivers= -Dgallium-drivers=panfrost -Dllvm=disabled，编译结果：

得到panfrost_dri.so。

当然有了这个ko和so，下一步就是把对应的kernel替换掉原来开发板里面的老的内核，我们后面文章待续…