DRM全解析 —— ADD_FB（1）

本文参考以下博文：

DRM驱动（四）之ADD_FB

特此致谢！

在笔者之前的libdrm全解析系列文章中，讲到了drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_ADDFB, &f)以及其封装函数drmModeAddFB。对应的文章链接为：

libdrm全解析三十一 —— 源码全解析（28）

libdrm全解析三十二 —— 源码全解析（29）

文章中讲到drmIoctl函数实际上最终调用了ioctl系统调用，相关代码在xf86drm.c中，代码如下：

/**
 * Call ioctl, restarting if it is interrupted
 */
drm_public int
drmIoctl(int fd, unsigned long request, void *arg)
{
    int ret;
 
    do {
        ret = ioctl(fd, request, arg);
    } while (ret == -1 && (errno == EINTR || errno == EAGAIN));
    return ret;
}

可见，传入的request值就是DRM_IOCTL_MODE_ADDFB。

众所周知，ioctl系统调用会从用户空间进入到内核空间进行相关操作和处理，之后将结果返回用户空间。因此，要以DRM_IOCTL_MODE_ADDFB为线索（关键字）进入到Linux Kernel源码中，看一下与libdrm中此项对应的DRM的相关代码。

笔者的内核版本为6.1。在内核源码中搜索“DRM_IOCTL_MODE_ADDFB”，虽然有几处，但是我们想要的是drivers/gpu/drm/drm_ioctl.c中的这一行代码：

DRM_IOCTL_DEF(DRM_IOCTL_MODE_ADDFB, drm_mode_addfb_ioctl, 0),

DRM_IOCTL_MODE_ADDFB是一个宏，之前在libdrm中讲过。此定义不单在libdrm源码中有，在Linux Kernel代码中同样存在，因为libdrm和DRM要上下对应起来。在DRM即内核源码中对应的文件是include/uapi/drm/drm.h，代码如下：

#define DRM_IOCTL_MODE_ADDFB		DRM_IOWR(0xAE, struct drm_mode_fb_cmd)

宏最终展开后的定义为：

#define DRM_IOCTL_MODE_ADDFB        ( ((3)  << 30) | (('d') << 8) | ((0xAE)   << 0) | ((sizeof(struct drm_mode_fb_cmd)) << 16) )

DRM_IOCTL_DEF是一个宏，在同文件中定义，如下：

#define DRM_IOCTL_DEF(ioctl, _func, _flags)	\
	[DRM_IOCTL_NR(ioctl)] = {		\
		.cmd = ioctl,			\
		.func = _func,			\
		.flags = _flags,		\
		.name = #ioctl			\
	}

DRM_IOCTL_NR也是一个宏，在include/drm/drm_ioctl.h中定义，如下：

#define DRM_IOCTL_NR(n)                _IOC_NR(n)

_IOC_NR的定义在include/uapi/asm-generic/ioctl.h中，如下：

/* used to decode ioctl numbers.. */
#define _IOC_DIR(nr)		(((nr) >> _IOC_DIRSHIFT) & _IOC_DIRMASK)
#define _IOC_TYPE(nr)		(((nr) >> _IOC_TYPESHIFT) & _IOC_TYPEMASK)
#define _IOC_NR(nr)		(((nr) >> _IOC_NRSHIFT) & _IOC_NRMASK)
#define _IOC_SIZE(nr)		(((nr) >> _IOC_SIZESHIFT) & _IOC_SIZEMASK)

_IOC_NRSHIFT、_IOC_NRMASK等宏定义就在上边，如下：

#define _IOC_NRBITS	8
#define _IOC_TYPEBITS	8
 
/*
 * Let any architecture override either of the following before
 * including this file.
 */
 
#ifndef _IOC_SIZEBITS
# define _IOC_SIZEBITS	14
#endif
 
#ifndef _IOC_DIRBITS
# define _IOC_DIRBITS	2
#endif
 
#define _IOC_NRMASK	((1 << _IOC_NRBITS)-1)
#define _IOC_TYPEMASK	((1 << _IOC_TYPEBITS)-1)
#define _IOC_SIZEMASK	((1 << _IOC_SIZEBITS)-1)
#define _IOC_DIRMASK	((1 << _IOC_DIRBITS)-1)
 
#define _IOC_NRSHIFT	0
#define _IOC_TYPESHIFT	(_IOC_NRSHIFT+_IOC_NRBITS)
#define _IOC_SIZESHIFT	(_IOC_TYPESHIFT+_IOC_TYPEBITS)
#define _IOC_DIRSHIFT	(_IOC_SIZESHIFT+_IOC_SIZEBITS)

看过libdrm全解析系列文章的读者会有印象，笔者在其中详细讲过_IOC相关的宏定义，当时讲的是在/usr/include/asm-generic/ioctl.h（注意，此处是系统路径，而非内核源码相对路径）中的以下代码：

#define _IO(type,nr)		_IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)
#define _IOR(type,nr,size)	_IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))
#define _IOW(type,nr,size)	_IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))
#define _IOWR(type,nr,size)	_IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))

此处的_IOC_NR实际上就是_IO、_IOR、_IOW、_IOWR宏的“反宏”。IO、_IOR、_IOW、_IOWR宏是将4部分功能组成一个整体，而_IOC_DIR、_IOC_TYPE、_IOC_NR、_IOC_SIZE宏则是将整体中的4个部分一一拆分出来。

综上，DRM_IOCTL_DEF宏定义逐层展开为：

​#define DRM_IOCTL_DEF(ioctl, _func, _flags)	\
	[_IOC_NR(ioctl)] = {		\
		.cmd = ioctl,			\
		.func = _func,			\
		.flags = _flags,		\
		.name = #ioctl			\
	}

--->

​#define DRM_IOCTL_DEF(ioctl, _func, _flags)	\
	[(((ioctl) >> _IOC_NRSHIFT) & _IOC_NRMASK)] = {		\
		.cmd = ioctl,			\
		.func = _func,			\
		.flags = _flags,		\
		.name = #ioctl			\
	}

--->

​#define DRM_IOCTL_DEF(ioctl, _func, _flags)	\
	[(((ioctl) >> 0) & 0xFF)] = {		\
		.cmd = ioctl,			\
		.func = _func,			\
		.flags = _flags,		\
		.name = #ioctl			\
	}

代入以下实际值：

DRM_IOCTL_DEF(DRM_IOCTL_MODE_ADDFB, drm_mode_addfb_ioctl, 0),

最终得到：

​#define DRM_IOCTL_DEF(ioctl, _func, _flags)	\
	[0xAE] = {		\
		.cmd = DRM_IOCTL_MODE_ADDFB,			\
		.func = drm_mode_addfb_ioctl,			\
		.flags = 0,		\
		.name = "DRM_IOCTL_MODE_ADDFB"
	}

关于内核中的DRM_IOCTL_MODE_ADDFB以及对应的函数drm_mode_addfb_ioctl，余下的部分在后续文章中讲解。