【GPU驱动开发】- mesa编译与链接过程详细分析

前言

不必害怕未知，无需恐惧犯错，做一个Creator！

一、总体框架图

暂时无法在飞书文档外展示此内容

二、Mesa API 处理 OpenGL 函数调用

Mesa API 负责实现 OpenGL 和其他图形 API 的函数接口。Mesa API 表是一个重要的数据结构，用于存储 OpenGL 函数的指针、版本信息、扩展支持等。_glapi_table 包含了大量的函数指针，每个指针对应于一个特定的 OpenGL 函数。这些指针在运行时被动态设置为对应的实现函数，例如 glCompileShader()、glLinkProgram() 等。

src/mesa/shaderapi.c：实现OpenGL API和Mesa函数接口的对应。

三、State Tacker对GLSL代码链接处理

在链接过程，state tracker层协调着色器程序的链接，将多个着色器链接为最终可执行的着色器程序，即NIR。并且将链接后的着色器程序最终传递给gallium驱动。ST层还管理着色器对象的状态，包括编译状态、链接状态等。

src/mesa/state_tracker/st_glsl_to_nir.c：在ST层主要实现了 GLSL 到 NIR 的转换功能，包括 GLSL 程序的链接、NIR 的最终化、优化以及统一变量的处理。

四、GLSL 编译器对GLSL代码编译和链接处理

在编译过程，当应用程序通过OpenGL函数调用提交GLSL着色器源代码时，Mesa API将GLSL代码传递给GLSL编译器，并进行编译生成Mesa IR中间表示。
在链接过程，ST层负责将Mesa IR中间表示传递给GLSL编译器，GLSL编译器将Mesa IR转化成NIR并回传给ST层进行后续处理。
1、编译过程，GLSL源码转化成IR

• src/compiler/glsl/glsl_parser_extras.cpp :提供了对 GLSL 源代码的解析和语法分析所需的额外功能，包括处理预处理指令、处理注释、管理源代码中的位置信息
• src/compiler/glsl/ast_to_hir.cpp: 将抽象语法树（AST）转换为高级中间表示（HIR）的过程。
  

2、链接过程，IR转化成NIR
src/compiler/glsl/glsl_to_nir.cpp:在Compiler层负责将GLSL源码转化成NIR，包括GLSL IR的释放和NIR的创建和验证

五、NIR转换与优化

GLSL IR 通常会被转换为 NIR（New Intermediate Representation）。st_glsl_to_nir.cpp 文件负责 GLSL 到 NIR 的转换，其中 NIR 提供了更抽象和可优化的中间表示。优化后的NIR将提供给gallium层供各个硬件驱动层进行转化。

GLSL编译器转化成NIR后，在ST还需进行以下处理和优化：

• NIR 统一变量处理
• 统一变量的位置分配
• 顶点着色器输入位置分配
• 变量位置的分配
• NIR 向量化和坐标系变换
• NIR 缓存加载和存储
• 释放 NIR 变体

六、核心数据结构

_glapi_table 结构体：
_glapi_table 结构体是 Mesa API 层的核心数据结构，包含了 OpenGL 函数的指针、版本信息、扩展支持等。它被用于表示 OpenGL API 的实现层次。

struct _glapi_table {/* OpenGL function pointers */
    GET_DISPATCH_PTR();
/* Version information */
    GLuint Version; 
/* Extension support */
    GLuint Extensions[32];
};
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st_context结构体：
st_context 是一个表示Gallium3D状态跟踪上下文的结构体，负责跟踪和管理图形状态、与Gallium3D框架进行交互。

struct st_context
{
   struct st_context_iface iface;

   struct gl_context *ctx;

   struct pipe_context *pipe;

   struct draw_context *draw;  /< For selection/feedback/rastpos only */
**   struct draw_stage *feedback_stage;  /**< For GL_FEEDBACK rendermode */
   struct draw_stage *selection_stage;  /< For GL_SELECT rendermode */
**   struct draw_stage *rastpos_stage;  /**< For glRasterPos */
// 省略
};
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