【架构分析】MESA （EGL/GLES）架构分析

目录

 

背景介绍

MESA 软件架构

非-Gallium3D 架构

Gallium3D 架构

Intel i915 Backend

VirtIO-GPU Backend

核心数据结构层次关系

MESA 核心函数调用时序

非Gallium3D架构

eglGetDisplay调用时序

eglInitialize调用时序

eglCreateContext调用时序

eglCreateWindowSurface调用时序

eglMakeCurrent调用时序

eglSwapBuffers调用时序

glFlush调用时序

Gallium3D架构

Gallium3D-eglInitialize 时序图

Gallium3D- eglCreateContext时序图

Gallium3D- glFlush时序图

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背景介绍

GPU的user space driver是GPU厂商的技术核心模块，迫于kernel的GPL license 要求kernel的GPU driver必须开源，所以GPU 厂商将GPU的核心技术代码实现在user space的EGL和GLES相关库并以binary的形式发布保护核心IP.

MESA 是一个开源的graphics库，它提供了一个EGL和GLES 的user space driver的参考实现，但MESA不限于支持EGL和GLES，参考https://www.mesa3d.org可以看到它几乎支持所有GPU上的API

本文基于MESA 18.0.5版本对它EGL/GLES的实现进行了架构和关键时序的分析，MESA 代码下载：https://archive.mesa3d.org//

 

MESA 软件架构

MESA 可以分为非-Gallium3D 与 Gallium3D两种架构

非-Gallium3D 架构

MESA 非Gallium3D 架构

早期的MESA架构中，vendor DRI driver（比如上图的intel i915 显卡驱动）和mesa 库耦合比较紧密，跨平台移植较为困难

 

Gallium3D 架构

Intel i915 Backend

MESA Gallium3D 架构 + i915 backend

 MESA演进为Gallium3D架构后，可以通过Gallium模块+不同平台相关的Backend实现，进一步分割了Vendor HW driver 模块以及与平台窗口系统有关的WinSys 模块（软件架构设计模式仁者见仁，是不是搞的更复杂了。。。）

 

VirtIO-GPU Backend

MESA Gallium3D 架构 + VirtIO-GPU Backend

 

Gallium3D架构由于backend模块独立（即Vendor HW driver 模块以及与平台窗口系统有关的WinSys 模块独立），所以Gallium3D可以选择不同的backend，比如上图某个Hypervisor虚拟机的方案商可以通过采用MESA-Gallium3D + virtIO-GPU backend在Guest VM中实现虚拟GPU了功能，在Host VM中通过libvirglrenderer 来替Guest VM的应用响应3D GPU的绘图命令

 

核心数据结构层次关系

核心数据结构层次关系图

 

MESA的核心数据结构很多很复杂，上图列举了一些核心数据结构主要强调了它们的层次关系，即上层使用下层的抽象结构（比如 函数指针调用），下层为上次做具体的实现（比如具体的函数实现），虽然是C代码但设计理念基本上与C++的继承类似

 

MESA 核心函数调用时序

非Gallium3D架构

eglGetDisplay调用时序

eglGetDisplay时序图

 

eglInitialize调用时序

eglInitialize调用时序

 

eglCreateContext调用时序

eglCreateContext调用时序

 

eglCreateWindowSurface调用时序

eglCreateWindowSurface调用时序

 

eglMakeCurrent调用时序

eglMakeCurrent调用时序

 

eglSwapBuffers调用时序

eglSwapBuffers调用时序

 

glFlush调用时序

glFlush调用时序

 

Gallium3D架构

Gallium3D-eglInitialize 时序图

Gallium3D-eglInitialize 时序图

 

 

Gallium3D- eglCreateContext时序图

Gallium3D- eglCreateContext时序图

 

Gallium3D- glFlush时序图

Gallium3D- glFlush时序图

 

从上面的几个Gallium3D的时序图可以看出，对比非Gallium3D架构，Vendor和平台相关的实现移到了HW Vendor Driver和WinSys 模块的具体实现中，libmesa_dri_drivers 面向Gallium3D提供的接口实现EGL和GLES的调用，实现了API OS HW的三层分割