Mesa & Gullium3D 介紹

OpenGL 驅動程式 GPU · 發表 2019-05-09 23:22:37

摘要：一、Mesa 介紹 Mesa （或Mesa3D）是一個 OpenGL/Vulkan 的實現，以及為所有開源圖形驅動提供各種 GL 的入口點，它是一個專案的名字。由它編譯出來的庫是下面這些：或者這些檔案：其中需要注意的是這幾個檔案：libGL.so,libE...

一、Mesa 介紹

Mesa （或Mesa3D）是一個 OpenGL/Vulkan 的實現，以及為所有開源圖形驅動提供各種 GL 的入口點，它是一個專案的名字。由它編譯出來的庫是下面這些：

或者這些檔案：

其中需要注意的是這幾個檔案：libGL.so,libEGL.so,libGLESv2.so，根據名字很顯然，他們分別實現了對應的API。

Mesa有兩個作用：

對接各種GPU硬體，將應用層對GL API的呼叫轉換到對硬體GPU的呼叫上；
各種 GL API 的純軟實現，當沒有可用的硬體時，它可以提供傳軟體的 GL API 的實現；

它可以用於Linux，Windows，Mac等系統平臺。在Windows上執行時它提供OpenGL API over DirectX的轉換。

它實現了 OpenGL,Vulkan以及其他的圖形API。Mesa把這些API呼叫轉換到相應驅動程式（其實並不是真正的驅動程式，是使用者態的DRI驅動程式）呼叫上。AMD和Intel都提供他們對Mesa支援的驅動程式，Nvidia官方沒有提供開源的支援Mesa的驅動程式，只提供了商用的驅動程式，因此開源界開發了 Nouveau 作為支援Nvidia顯示卡的開源版本的支援Mesa的驅動程式。

在Ubuntu上它由libglvnd-dev包提供（vnd=Vendor neutral GL dispatch library），大部分帶圖形介面的Linux發行版會內建Mesa（還沒有找到特例，甚至ChromeOS系統都內建Mesa）。

具體來講它實現了包括但不限於這些API： OpenGL,Vulkan,OpenVG,OpenGL ES,EGL,GLX。對每種API的支援情況如下：

二、Mesa對SL的支援情況

SL指 Shading Language，著色器語言，是用來寫那些跑在GPU上的程式的語言，常見的有微軟的 HLSL，以及OpenGL的 GLSL。他們需要先轉換成IR（類似彙編指令）指令才能跑在GPU上，就像不同的CPU架構會有不同的指令集一樣，各個GPU廠家也都開發了不同的GPU指令集。NIR是Mesa支援的用來統一各種IR的指令集。Intel對它的支援是最完善的。

Mesa中的IR架構：

三、Gallium3D

Gallium3D 是Mesa提出的用於簡化GPU驅動開發的框架。

下面是Mesa結構圖，展示了mesa如何通過libGL庫跟核心打交道，以及展示了新舊兩種使用者態裝置驅動程式的實現方式。

左邊的驅動實現方式非常簡單直接，DeviceDriver部分直接是和硬體相關的，一般由硬體廠商開發，這個方案的mesa就相當於一個OpenGL的轉換器，把上層應用對OpenGL的呼叫轉換到對特定硬體的呼叫上，缺點是裝置廠商需要針對不同的作業系統，不同的GL API開發不同的驅動。

右邊的方案是Gallium3D的方案，特點是添加了分層，它把DeviceDriver部分的上下都給抽象了出來，OS WInSys部分抽象了當前的作業系統使得同一個DeviceDriver可以用於不同的作業系統，API State Tracker部分抽象了上層的不同的GL介面，使得同一個DeviceDriver可以支援不同的GL介面。整體大大降低了DeviceDriver的開發和適配難度。

下圖展示了基於Gallium3D的驅動實現方案的詳細資訊，可以看到各種GL API都可以通過不同的State Tracker來統一和不同的硬體驅動互動，並且不同的硬體驅動也可以通過WinSys和不同的系統對接。