MTK Linux DRM分析（十九）- KMS drm

一、drm_framebuffer分析

代码主要作用分析

drm_framebuffer.c 是 Linux 内核 DRM（Direct Rendering Manager）子系统的一部分，主要负责管理帧缓冲区（Frame Buffer，简称 FB）。帧缓冲区是抽象的内存对象，用于存储像素数据，供显示控制器（CRTC）扫描输出到显示设备。它是 DRM 内核模式设置（KMS）功能的核心组件之一，允许用户空间通过特定的 ioctl 接口创建、配置和操作帧缓冲区。

主要功能：

帧缓冲区创建与管理：
- 提供接口（如 drm_mode_addfb 和 drm_mode_addfb2）以创建帧缓冲区，支持单平面和多平面格式（通过 drm_mode_fb_cmd2 结构）。
- 验证帧缓冲区参数（如分辨率、像素格式、修饰符等），确保符合硬件和驱动的要求。
- 通过引用计数管理帧缓冲区的生命周期（如 drm_framebuffer_get 和 drm_framebuffer_put）。
帧缓冲区操作：
- 支持查询帧缓冲区信息（drm_mode_getfb 和 drm_mode_getfb2）。
- 支持移除帧缓冲区（drm_mode_rmfb），包括从活动使用中移除并释放资源。
- 支持刷新帧缓冲区（drm_mode_dirtyfb），用于手动更新显示设备（如 USB 显示链接或 EDP 自刷新面板）。
与硬件的交互：
- 帧缓冲区依赖底层的内存管理器（如 GEM 或 TTM）来分配存储空间。
- 支持像素格式转换、修饰符（modifier）处理（如 Samsung 特定 tiling 格式）以及多平面帧缓冲区。
调试与信息输出：
- 提供调试接口（drm_framebuffer_debugfs_init）用于在调试文件系统中输出帧缓冲区信息。
- 通过 DRM_DEBUG_KMS 宏记录调试信息，便于开发者诊断问题。
原子模式设置支持：
- 支持原子模式设置（atomic modeset），通过 atomic_remove_fb 函数在移除帧缓冲区时更新相关 CRTC 和平面状态。
- 提供传统（非原子）模式设置的兼容实现（legacy_remove_fb）。

关键数据结构：

struct drm_framebuffer：表示帧缓冲区对象，包含宽度、高度、像素格式、修饰符、引用计数等信息。
struct drm_mode_fb_cmd 和 struct drm_mode_fb_cmd2：用户空间传递的帧缓冲区创建参数。
struct drm_format_info：描述像素格式的元数据，如平面数量、子采样等。

主要函数分析

以下是代码中的主要函数及其作用：

drm_framebuffer_check_src_coords
- 作用：检查源坐标（src_x, src_y, src_w, src_h）是否在帧缓冲区的边界内。
- 参数：
  - src_x, src_y：源区域的起点坐标（以 16.16 固定点格式）。
  - src_w, src_h：源区域的宽度和高度。
  - fb：帧缓冲区对象。
- 返回值：0 表示有效，-ENOSPC 表示坐标超出边界。
- 用途：确保源坐标合法，防止扫描输出超出帧缓冲区范围。
drm_mode_addfb
- 作用：通过旧版 ioctl（DRM_IOCTL_MODE_ADDFB）添加帧缓冲区，仅支持 RGB 格式。
- 参数：
  - dev：DRM 设备。
  - or：旧版帧缓冲区参数（drm_mode_fb_cmd）。
  - file_priv：DRM 文件句柄。
- 实现：将旧版参数转换为新版格式（drm_mode_fb_cmd2），调用 drm_mode_addfb2。
- 返回值：0 表示成功，负数表示错误码。
drm_mode_addfb2
- 作用：通过新版 ioctl（DRM_IOCTL_MODE_ADDFB2）添加帧缓冲区，支持多平面格式和 fourcc 像素格式。
- 参数：
  - dev：DRM 设备。
  - data：帧缓冲区参数（drm_mode_fb_cmd2）。
  - file_priv：DRM 文件句柄。
- 实现：调用 drm_internal_framebuffer_create 创建帧缓冲区，并将其加入文件句柄的帧缓冲区列表。
- 返回值：0 表示成功，负数表示错误码。
framebuffer_check
- 作用：验证帧缓冲区参数的合法性，包括像素格式、分辨率、修饰符、句柄等。
- 参数：
  - dev：DRM 设备。
  - r：帧缓冲区参数（drm_mode_fb_cmd2）。
- 实现：
  - 检查像素格式是否支持。
  - 验证分辨率是否有效。
  - 检查每个平面的句柄、pitch 和修饰符。
  - 针对特定修饰符（如 DRM_FORMAT_MOD_SAMSUNG_64_32_TILE）进行额外验证。
- 返回值：0 表示通过，负数表示错误码。
drm_internal_framebuffer_create
- 作用：核心函数，用于创建帧缓冲区对象。
- 参数：
  - dev：DRM 设备。
  - r：帧缓冲区参数（drm_mode_fb_cmd2）。
  - file_priv：DRM 文件句柄。
- 实现：
  - 验证参数（调用 framebuffer_check）。
  - 检查分辨率是否在设备配置的范围内。
  - 调用驱动提供的 fb_create 函数创建帧缓冲区。
- 返回值：指向创建的帧缓冲区对象的指针，或错误指针。
drm_mode_rmfb
- 作用：移除指定的帧缓冲区，从活动使用中移除并释放资源。
- 参数：
  - dev：DRM 设备。
  - fb_id：帧缓冲区 ID。
  - file_priv：DRM 文件句柄。
- 实现：
  - 查找帧缓冲区并验证其归属。
  - 如果仍有引用，使用工作队列（drm_mode_rmfb_work_fn）异步移除。
  - 否则直接释放引用。
- 返回值：0 表示成功，负数表示错误码。
drm_mode_getfb 和 drm_mode_getfb2
- 作用：查询帧缓冲区信息，分别支持旧版（单平面）和新版（多平面）ioctl。
- 参数：
  - dev：DRM 设备。
  - data：用户空间传递的查询结构。
  - file_priv：DRM 文件句柄。
- 实现：
  - 查找帧缓冲区。
  - 填充分辨率、像素格式、pitch 等信息。
  - 对于非主控进程，返回无效句柄（0）。
- 返回值：0 表示成功，负数表示错误码。
drm_mode_dirtyfb_ioctl
- 作用：刷新帧缓冲区的受损区域（clip rectangles），用于手动更新显示。
- 参数：
  - dev：DRM 设备。
  - data：包含 clip 矩形列表的结构。
  - file_priv：DRM 文件句柄。
- 实现：
  - 验证 clip 矩形数量和格式。
  - 调用帧缓冲区的 dirty 回调函数进行刷新。
- 返回值：0 表示成功，负数表示错误码。
drm_framebuffer_init
- 作用：初始化帧缓冲区对象，分配 ID 并加入设备的管理列表。
- 参数：
  - dev：DRM 设备。
  - fb：帧缓冲区对象。
  - funcs：帧缓冲区操作函数集。
- 实现：
  - 设置帧缓冲区的函数集和任务名称。
  - 将帧缓冲区加入设备的模式配置列表。
- 返回值：0 表示成功，负数表示错误码。
drm_framebuffer_remove
- 作用：从所有 CRTC 和平面中移除帧缓冲区，并释放引用。
- 参数：
  - fb：帧缓冲区对象。
- 实现：
  - 如果设备支持原子模式设置，调用 atomic_remove_fb。
  - 否则调用 legacy_remove_fb。
  - 最后释放帧缓冲区的引用。
- 用途：在帧缓冲区移除或驱动卸载时清理资源。
drm_framebuffer_cleanup
- 作用：从设备的管理列表中移除帧缓冲区。
- 参数：
  - fb：帧缓冲区对象。
- 实现：从设备的帧缓冲区列表中移除并更新计数。
drm_framebuffer_debugfs_init
- 作用：初始化调试文件系统接口，输出所有帧缓冲区的信息。
- 参数：
  - minor：DRM 次设备。
- 实现：注册调试文件，调用 drm_framebuffer_info 输出信息。

drm_mode_addfb_ioctl
   └── drm_mode_addfb
       └── drm_mode_addfb2
           └── drm_internal_framebuffer_create
               ├── framebuffer_check
               │   ├── fb_plane_width
               │   ├── fb_plane_height
               │   ├── drm_get_format_info
               │   └── __drm_format_info
               └── dev->mode_config.funcs->fb_create

drm_mode_addfb2_ioctl
   └── drm_mode_addfb2
       └── drm_internal_framebuffer_create
           ├── framebuffer_check
           │   ├── fb_plane_width
           │   ├── fb_plane_height
           │   ├── drm_get_format_info
           │   └── __drm_format_info
           └── dev->mode_config.funcs->fb_create

drm_mode_rmfb_ioctl
   └── drm_mode_rmfb
       ├── drm_framebuffer_lookup
       │   └── __drm_mode_object_find
       ├── drm_framebuffer_put
       └── drm_mode_rmfb_work_fn (异步)
           ├── drm_dbg_kms
           └── drm_framebuffer_remove
               ├── atomic_remove_fb (原子模式设置)
               │   ├── drm_modeset_lock_all_ctx
               │   ├── drm_atomic_get_plane_state
               │   ├── drm_atomic_add_affected_connectors
               │   ├── drm_atomic_set_mode_for_crtc
               │   ├── drm_atomic_set_fb_for_plane
               │   ├── drm_atomic_set_crtc_for_plane
               │   ├── drm_atomic_commit
               │   ├── trace_android_vh_atomic_remove_fb
               │   └── drm_modeset_backoff
               ├── legacy_remove_fb (传统模式设置)
               │   ├── drm_modeset_lock_all
               │   ├── drm_crtc_force_disable
               │   └── drm_plane_force_disable
               └── drm_framebuffer_put

drm_mode_getfb
   ├── drm_framebuffer_lookup
   │   └── __drm_mode_object_find
   ├── fb->funcs->create_handle
   └── drm_framebuffer_put

drm_mode_getfb2_ioctl
   ├── drm_framebuffer_lookup
   │   └── __drm_mode_object_find
   ├── drm_gem_handle_create
   ├── fb->funcs->create_handle
   ├── drm_gem_handle_delete
   └── drm_framebuffer_put

drm_mode_dirtyfb_ioctl
   ├── drm_framebuffer_lookup
   │   └── __drm_mode_object_find
   ├── copy_from_user
   ├── fb->funcs->dirty
   ├── kfree
   └── drm_framebuffer_put

drm_fb_release
   ├── drm_framebuffer_put
   └── drm_mode_rmfb_work_fn
       ├── drm_dbg_kms
       └── drm_framebuffer_remove
           ├── atomic_remove_fb
           │   ├── drm_modeset_lock_all_ctx
           │   ├── drm_atomic_get_plane_state
           │   ├── drm_atomic_add_affected_connectors
           │   ├── drm_atomic_set_mode_for_crtc
           │   ├── drm_atomic_set_fb_for_plane
           │   ├── drm_atomic_set_crtc_for_plane
           │   ├── drm_atomic_commit
           │   ├── trace_android_vh_atomic_remove_fb
           │   └── drm_modeset_backoff
           ├── legacy_remove_fb
           │   ├── drm_modeset_lock_all
           │   ├── drm_crtc_force_disable
           │   └── drm_plane_force_disable
           └── drm_framebuffer_put

drm_framebuffer_init
   ├── __drm_mode_object_add
   └── drm_mode_object_register

drm_framebuffer_free
   ├── drm_mode_object_unregister
   └── fb->funcs->destroy

drm_framebuffer_cleanup
   └── list_del

drm_framebuffer_lookup
   └── __drm_mode_object_find

drm_framebuffer_remove
   ├── atomic_remove_fb
   │   ├── drm_modeset_lock_all_ctx
   │   ├── drm_atomic_get_plane_state
   │   ├── drm_atomic_add_affected_connectors
   │   ├── drm_atomic_set_mode_for_crtc
   │   ├── drm_atomic_set_fb_for_plane
   │   ├── drm_atomic_set_crtc_for_plane
   │   ├── drm_atomic_commit
   │   ├── trace_android_vh_atomic_remove_fb
   │   └── drm_modeset_backoff
   ├── legacy_remove_fb
   │   ├── drm_modeset_lock_all
   │   ├── drm_crtc_force_disable
   │   └── drm_plane_force_disable
   └── drm_framebuffer_put

drm_framebuffer_debugfs_init
   └── drm_debugfs_create_files
       └── drm_framebuffer_info
           ├── drm_seq_file_printer
           ├── drm_for_each_fb
           └── drm_framebuffer_print_info
               ├── drm_printf_indent
               ├── drm_framebuffer_plane_width
               ├── drm_framebuffer_plane_height
               └── drm_gem_print_info

总结

drm_framebuffer.c 是 DRM 框架中用于管理帧缓冲区的核心模块，提供创建、移除、查询和刷新帧缓冲区的功能。它通过用户空间的 ioctl 接口与内核交互，支持原子和传统模式设置，并通过引用计数和锁机制确保线程安全。函数调用图展示了主要函数之间的依赖关系，核心逻辑围绕 drm_internal_framebuffer_create 和 drm_framebuffer_remove，并通过 framebuffer_check 确保参数合法性。调试功能和多平面支持进一步增强了其灵活性，适用于现代显示设备和驱动程序。

MTK Linux DRM分析（十九）- KMS drm_framebuffer.c

一、drm_framebuffer分析

代码主要作用分析

主要功能：

关键数据结构：

主要函数分析

总结

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