一千零一夜之 DRI2 Overview

這個系列是讀書筆記，作者可能沒有跟主題有關的開發經驗。

Linux 的圖形加速一直是個問題，不過這個問題在最近幾版的 kernel 隱約可以看到一些希望。從 2.6.28 的 GEM memory manager 到 2.6.29 的 kernel modesetting，由 Intel 與 RedHat 的開發者所提出的加速架構已經進入 kernel，雖然目前採用這些架構的只有 Intel 自身的驅動程式，但其它繪圖晶片的 open source 驅動程式勢必也得跟隨此架構。在 Intel 與 AMD 相繼釋出 datasheet 後，或許有天所有的使用者都可以享用這些成果，不再依賴私有的驅動程式。

去年年中 GEM 公佈後，許多架構迅速翻新，DRI2 最後也環繞著 GEM 在設計。DRI (Direct Rendering Infrastructure) 是各家 open source 驅動程式所依循的架構，雖然處處都可以看見這個名詞，但是要了解它背後的實作卻不太容易。困難的地方在於 DRI 的組成份子很多，而且大部份來頭都不小。以 Intel 的 945GM 為例，在 kernel 有 drm.ko 與 i915.ko 兩個模組，對映到 userspace，有 drm 提供的libdrm.so 與 libdrm_intel.so；在 xserver 有 libglx.so 與 libdri2.so 這兩個 extension，以及 xf86-video-intel 提供的 intel_drv.so；最後在 mesa 也有 libGL.so 以及 i915_dri.so。習慣上，intel_drv.so 被稱作 2D driver 或 DDX driver，i915_dri.so 則是 3D driver 或 DRI driver。從一個 3D 程式被執行時到顯示在螢幕上，參與這個看似普通的過程背後就是上面這些檔案。

DRI 最重要的內涵在於，一個 X client 可以向 X server 取得視窗的 buffer(s)，並利用硬體加速在上面直接繪圖，不再透過 X server。Kernel 在 DRI 扮演的主要角色是讓多個 process 可以共享 (GEM) buffer，還有接受與執行 process 傳來的硬體指令。這邊困難的地方之一在於 CPU 跟 GPU 都有各自的 MMU 與 cache，所以有許多同步的問題要處理。

libGL.so 在 DRI 架構裡扮演了 loader 的角色，它跑在 client 這邊。就像 OpenGL 與平台無關一樣，DRI driver 也與平台無關。loader 一方面載入 DRI driver，一方面又提供適當的 hook 讓 DRI driver 呼叫，並實作了平台相關的部份。所以在 DRI driver 真的要用到 buffer 的時候，它會呼叫 loader 的 getBuffers 函數取得視窗的 buffer 與大小。libglx.so 跟 libdri2.so 實作了 GLX 與 DRI2 這兩個 X extensions。在 X 的平台上，對於 DRI driver 的要求，libGL.so 會利用 GLX 與 DRI2 協定取得所需的資訊，並傳回給 DRI driver。

一個快速驗證上面說法的方法是直接檢視系統的 /usr/lib/libGL.so 跟 /usr/lib/dri/i915_dri.so。libGL.so 只是 loader，檔案大小應該要比 i915_dri.so 小不少；而 i915_dri.so 與平台無關，所以 ldd 應該不會看到 X11 的函式庫。如果再進一步想，那是不是只要提供適當的 loader，DRI driver 也能用在 X 以外的平台？答案是肯定的。

在 compiz 剛出來的時候，有很多名詞跟著它一起冒出來。像是 XGL、GLX_EXT_texture_from_pixmap、還有 AIGLX 等。在 libGL.so 無法成功跟 X server 溝通使用 DRI 時，client 的 3D 繪圖指令會改經由 GLX 傳給 server 處理，這被稱作 indirect rendering。在早先，libglx.so 會利用純軟體的方式執行這些 3D 指令，所以 indirect rendering 跟 software rendering 是等價的。這個情形在 AIGLX 引入後有很大的改變。在 AIGLX 下，libglx.so 除了提供 GLX extension 實作外，它同時也是一個 DRI loader，可以利用 DRI driver 進行 3D 加速。因為 AIGLX，indirect rendering 不再直接被視為慢、無法接受，雖然它還是多了 client 到 server 的 overhead。AIGLX 即是 Accelerated Indirect GLX 的縮寫，非常直接。

因為我直接從 DRI2 開始看，無法比較它跟 DRI1 的差異。在 DRI2 作者 Kristian Høgsberg 的 blog 可以找到一些關鍵字。Kristian Høgsberg 同時也是之前文章提到的 Wayland 的作者。