MTK Linux DRM分析（七）- KMS drm_plane.c

一、简介

在 Linux DRM（Direct Rendering Manager）子系统中，Plane（平面）代表了一个图像源，可以在扫描输出过程中与 CRTC 混合或叠加显示。每个 Plane 从 drm_framebuffer 中获取输入数据，并负责图像的裁剪、缩放、旋转等变换，最终显示在 CRTC 代表的显示区域上。

Plane 分为三种类型：

  • Primary Plane：主平面，通常用于显示主内容，每个 CRTC 必须有一个主平面。

  • Cursor Plane：光标平面，用于显示硬件光标。

  • Overlay Plane：覆盖平面，用于额外的叠加层（如视频播放）。

二、代码分析

1. drm_plane.c

这是 DRM 核心中 Plane 的主要实现文件，包含了 Plane 的创建、初始化、销毁、属性管理等核心功能。

主要函数及作用：
函数名作用
drm_universal_plane_init初始化一个通用 Plane 对象
__drm_universal_plane_init内部函数，实际执行 Plane 初始化
drmm_universal_plane_alloc分配并初始化一个受 DRM 管理的 Plane
drm_plane_cleanup清理 Plane 资源，不释放结构体本身
drm_plane_force_disable强制禁用 Plane（非原子模式）
drm_mode_setplane处理 DRM_IOCTL_MODE_SETPLANE ioctl
drm_mode_cursor_ioctl处理光标设置 ioctl
drm_mode_page_flip_ioctl处理页面翻转 ioctl
drm_plane_enable_fb_damage_clips启用 Framebuffer 损伤区域属性
drm_plane_create_scaling_filter_property创建缩放滤波器属性

2. drm_plane_helper.c

这个文件提供了一些过渡性的辅助函数，主要用于传统（非原子）模式下的 Plane 操作，帮助驱动逐步迁移到原子模式。

主要函数及作用：
函数名作用
drm_primary_helper_update用于主 Plane 的更新操作（传统模式）
drm_primary_helper_disable用于主 Plane 的禁用操作（传统模式）
drm_primary_helper_destroy用于主 Plane 的销毁操作
drm_plane_helper_check_update检查 Plane 更新参数是否有效
drm_universal_plane_init()-> __drm_universal_plane_init()-> drm_mode_object_add()-> create_in_format_blob()-> drm_object_attach_property() [多次]drm_mode_setplane()-> drm_plane_find()-> drm_framebuffer_lookup()-> setplane_internal()-> __setplane_internal() 或 __setplane_atomic()drm_mode_cursor_ioctl()-> drm_mode_cursor_common()-> drm_mode_cursor_universal()-> __setplane_internal() 或 __setplane_atomic()drm_mode_page_flip_ioctl()-> drm_crtc_find()-> drm_framebuffer_lookup()-> crtc->funcs->page_flip() 或 crtc->funcs->page_flip_target()drm_primary_helper_update()-> drm_plane_helper_check_update()-> crtc->funcs->set_config()drm_primary_helper_disable()-> 返回 -EINVAL（表示需驱动自己实现）drm_primary_helper_destroy()-> drm_plane_cleanup()-> kfree(plane)

  • drm_plane.c 是 Plane 的核心实现，包含生命周期管理、属性控制、IOCTL 处理等。

  • drm_plane_helper.c 提供传统模式下的辅助函数，主要用于过渡期。

  • 现代 DRM 驱动应优先使用原子模式，逐步弃用传统辅助函数。

  • Plane 的类型、格式、修饰符、损伤区域、缩放滤波等属性都由这些函数管理。

drm_plane_helper.c 和 drm_plane.c 代码分析

这两个文件是 Linux 内核 DRM (Direct Rendering Manager) 子系统中与平面 (Plane) 管理相关的核心组件。平面是 DRM KMS (Kernel Mode Setting) 框架中的关键抽象，用于表示图像源，可以在扫描输出过程中与 CRTC (Cathode Ray Tube Controller) 混合或叠加。它们与 GPU 的显示硬件密切相关，支持裁剪、缩放、旋转和 Z 位置等属性。

  • drm_plane_helper.c：这是一个辅助库文件，提供主平面 (Primary Plane) 的实现支持，以及从遗留接口向原子 (Atomic) 接口的过渡函数。文件强调驱动应逐步迁移到原子接口，而这些辅助函数是过渡性的。它处理主平面的更新、禁用和销毁，并与 CRTC 和连接器交互。版权从 2014 年 Intel 开始，主要用于简化驱动开发，但注释警告新驱动不应依赖这些过渡性辅助。
  • drm_plane.c：这是平面管理的核心文件，实现平面的初始化、属性管理、损伤跟踪 (Damage Tracking) 和用户空间接口 (如 ioctl)。它定义了平面的类型 (主平面、覆盖平面、游标平面)，支持修改器 (Modifiers) 和原子模式设置。文件处理平面与帧缓冲区 (Framebuffer) 的关联、标准属性 (如 IN_FORMATS、type) 和遗留 ioctl（如光标和页面翻转）。版权从 2016 年 Intel 开始，强调驱动必须为所有平面设置修改器支持。

这些文件紧密协作：drm_plane_helper.c 依赖 drm_plane.c 中的平面结构和函数（如 drm_plane_cleanup），而 drm_plane.c 提供更底层的平面管理。它们与 GPU 相关，因为平面操作直接映射到 GPU 的硬件平面（如 Intel 的 Universal Planes 或 AMD 的 Overlay），涉及缓冲区格式、修改器和原子更新。

关键函数分析

以下列出两个文件中需要注意和熟悉的关键函数。这些函数是导出的（EXPORT_SYMBOL），常用于驱动实现钩子、初始化或用户空间交互。重点关注：

  • 初始化和清理函数：用于设置平面对象。
  • 更新和检查函数：处理平面状态变化，与原子模式设置相关。
  • 属性管理函数：暴露给用户空间的属性，如损伤剪辑或缩放过滤。
  • ioctl 和遗留支持：处理用户空间请求，如光标移动或页面翻转。
  • 辅助迭代器：用于损伤处理。

我使用表格分类，便于阅读。每个函数包括描述、为什么重要（注意点）和在哪个文件定义。

函数名文件描述为什么需要注意和熟悉
drm_plane_helper_check_updatedrm_plane_helper.c检查平面更新的有效性，包括源/目标矩形、旋转、缩放和可见性，使用 drm_atomic_helper_check_plane_state。这是更新平面前的关键验证函数，确保硬件约束（如缩放范围、位置）。在过渡性驱动中常用，错误可能导致显示异常。熟悉它能帮助调试原子状态检查。
drm_primary_helper_updatedrm_plane_helper.c更新主平面，包括设置模式、连接器和帧缓冲区。调用 CRTC 的 set_config 并处理可见性。主平面是 CRTC 启用必需的，此函数桥接遗留 set_config 接口。注意它不调用 drm_mode_set_config_internal，以避免额外引用计数。迁移到原子接口时需替换。
drm_primary_helper_disabledrm_plane_helper.c禁用主平面，返回 -EINVAL（因为主平面通常不可禁用）。简单但重要：防止用户空间禁用主平面，导致 CRTC 失效。熟悉以理解遗留接口的限制。
drm_primary_helper_destroydrm_plane_helper.c销毁主平面，调用 drm_plane_cleanup 并释放内存。CRTC 销毁时调用，确保平面正确清理。导出函数，驱动常用作销毁钩子。注意内存管理（kfree）。
drm_primary_helper_funcsdrm_plane_helper.c主平面的函数表，包括 update、disable 和 destroy 钩子。这是主平面的标准回调表。驱动通过此表注册钩子。熟悉以实现自定义主平面行为。
drm_universal_plane_initdrm_plane.c初始化通用平面对象，包括分配格式、修改器、属性附件（如 type、IN_FORMATS）。核心初始化函数，所有平面创建必须调用。注意修改器支持（必须设置，即使仅线性）和类型（Primary/Overlay/Cursor）。导出，驱动广泛使用；警告：使用 drmm_ 版本以支持管理资源。
__drm_universal_plane_initdrm_plane.cdrm_universal_plane_init 的内部变体，支持 va_list 命名。内部实现，处理平面名称格式化。熟悉以理解初始化细节，如格式计数限制（<=64）。
drm_plane_enable_fb_damage_clipsdrm_plane.c启用 FB_DAMAGE_CLIPS 属性，允许用户空间指定损伤矩形。损伤跟踪的关键函数，提高虚拟设备效率（如网络传输）。注意：必须显式启用，否则属性不可用。导出，用于优化驱动。
drm_plane_get_damage_clips_countdrm_plane.c返回 FB_DAMAGE_CLIPS 中的矩形数量。简单计数器，但重要于处理用户空间损伤提示。熟悉以迭代损伤区域，避免全平面更新。
drm_plane_get_damage_clipsdrm_plane.c返回 FB_DAMAGE_CLIPS 中的 &drm_mode_rect 数组。获取用户空间损伤矩形。注意坐标是非固定点的（不像 src），且驱动可读取更多区域。导出，与 drm_atomic_helper_damage_iter_* 协作使用。
drm_plane_create_scaling_filter_propertydrm_plane.c创建 SCALING_FILTER 属性，支持默认/最近邻过滤。暴露缩放过滤给用户空间。注意支持掩码（必须包括 DEFAULT）。导出，用于高级缩放硬件的驱动。
drm_mode_cursor_ioctldrm_plane.c处理遗留光标 ioctl，包括设置/移动光标。用户空间光标控制入口。处理遗留和原子模式，支持热区。注意与 drm_mode_cursor2_ioctl 的兼容。
drm_mode_cursor2_ioctldrm_plane.c扩展光标 ioctl，支持热区 (hot_x/hot_y)。与 drm_mode_cursor_ioctl 类似，但添加热区。熟悉以支持旧应用（如 X Server）。
drm_mode_page_flip_ioctldrm_plane.c处理页面翻转，包括目标 VBlank 和事件。核心翻转函数，确保缓冲区切换原子性。注意标志（如 ASYNC）和目标序列。导出，驱动必须实现 CRTC 的 page_flip 钩子。
drm_plane_cleanupdrm_plane.c (隐式引用)清理平面资源，包括列表移除和内存释放。销毁钩子的核心。注意在 drm_primary_helper_destroy 中调用。熟悉以避免内存泄漏。
注意事项和熟悉建议
  • 迁移到原子接口：两个文件强调从遗留（如 set_config）迁移到原子（如 atomic_check/atomic_update）。关键函数如 drm_primary_helper_update 是过渡性的，新驱动应避免。
  • 属性和修改器：IN_FORMATS 和 FB_DAMAGE_CLIPS 是标准属性。熟悉 create_in_format_blob（内部函数），它构建修改器 blob。修改器支持是强制性的，即使仅线性格式。
  • 原子状态：函数如 drm_plane_helper_check_update 与 drm_atomic_helper_* 协作。熟悉 drm_plane_state 和 drm_crtc_state，以处理缩放/旋转。
  • 遗留支持：ioctl 函数（如 drm_mode_cursor_ioctl）处理旧 uAPI。注意与原子模式的混合使用警告（e.g., 不要混用遗留 ioctl 和原子提交）。
  • 错误处理：许多函数返回 -EINVAL/-ENOMEM/-EOPNOTSUPP。注意 WARN_ON（如格式计数 >64）和 drm_modeset_lock 以确保线程安全。
  • GPU 联系：这些函数间接调用驱动的钩子（如 format_mod_supported），映射到 GPU 硬件平面。熟悉 drm_plane_funcs 和 drm_plane_helper_funcs 以自定义硬件行为。
  • 文档和注释：文件有详细 DOC 部分，解释平面类型、属性和损伤。阅读以理解用户空间交互。

在 Linux 内核的 DRM (Direct Rendering Manager) 子系统中，FB_DAMAGE_CLIPS 和 SCALING_FILTER 是与显示平面（Plane）相关的标准属性，定义在 drm_plane.c 中，用于用户空间（如 Wayland、X Server）配置 GPU 显示行为。这两个属性与 GPU 的硬件功能密切相关，分别用于优化显示更新和控制图像缩放质量。以下是对这两个属性的详细解释，包括其定义、用途、实现和使用场景。

1. FB_DAMAGE_CLIPS 属性

定义
  • 属性名称：FB_DAMAGE_CLIPS
  • 类型：Blob 属性，包含一组 drm_mode_rect 结构，表示帧缓冲区（Framebuffer）中的损伤区域（Damage Regions）。
  • 作用：允许用户空间指定帧缓冲区中自上次更新以来发生变化的区域（即“损伤”区域），以优化 GPU 的显示更新。
  • 相关代码：
    • 定义在 include/drm/drm_plane.h 和 drm_plane.c 的 DOC: damage tracking 部分。
    • 关键函数：
      • drm_plane_enable_fb_damage_clips：启用该属性。
      • drm_plane_get_damage_clips_count：返回损伤矩形数量。
      • drm_plane_get_damage_clips：返回损伤矩形数组。
      • 辅助迭代器：drm_atomic_helper_damage_iter_init 和 drm_atomic_helper_damage_iter_next（在 drm_atomic_helper.c）。
理解
  • 什么是损伤（Damage）：
    • 损伤是指帧缓冲区中自上次平面更新（或页面翻转，Page Flip）以来发生变化的区域。例如，在桌面环境中，只有窗口移动或内容更新的区域需要重新绘制。
    • FB_DAMAGE_CLIPS 是一个提示（Hint），用户空间（如 Wayland 合成器）通过提供损伤矩形告诉内核哪些区域需要更新，减少不必要的渲染或数据传输。
  • 数据结构：
    • 属性值是一个 Blob，包含 drm_mode_rect 数组，每个矩形定义为：

      c

      struct drm_mode_rect {__s32 x1, y1; // 左上角坐标（包含）__s32 x2, y2; // 右下角坐标（不包含）};

    • 坐标基于帧缓冲区（非固定点格式，区别于 drm_plane_state.src 的 16.16 固定点格式），不能为负值。
    • 矩形可以重叠，但文档强烈建议避免重叠以提高效率。
  • 用途：
    • 优化性能：对于虚拟化或远程显示设备（如 USB 显示器、网络传输），只更新损伤区域可显著减少数据传输量。例如，VirtIO-GPU 使用损伤跟踪优化帧更新。
    • GPU 渲染效率：GPU 可以仅处理损伤区域的像素，降低渲染负载，节省功耗。
    • 用户空间控制：Wayland 等合成器通过 FB_DAMAGE_CLIPS 提供精确的更新区域，确保高效的显示刷新。
  • 实现细节：
    • 驱动通过 drm_plane_enable_fb_damage_clips 启用该属性：

      c

      void drm_plane_enable_fb_damage_clips(struct drm_plane *plane) {struct drm_device *dev = plane->dev;struct drm_mode_config *config = &dev->mode_config;drm_object_attach_property(&plane->base, config->prop_fb_damage_clips, 0);}

    • 用户空间通过 DRM_IOCTL_MODE_OBJ_SETPROPERTY 设置 FB_DAMAGE_CLIPS，传递 Blob ID。
    • 内核验证 Blob 数据并提供迭代器（如 drm_atomic_helper_damage_iter_next）让驱动访问损伤矩形，剪裁到 drm_plane_state.src。
    • 驱动可选择全平面更新（忽略损伤）或仅更新损伤区域，但必须保证用户空间渲染整个可见区域，否则可能导致显示错误。
  • 注意事项：
    • 可选性：FB_DAMAGE_CLIPS 是可选属性，未启用时驱动执行全平面更新。
    • 正确性：用户空间必须提供准确的损伤区域，否则可能导致显示内容丢失（如未包含实际变化区域）。
    • 驱动自由度：驱动可以读取超过损伤区域的内容（为效率或硬件限制），但用户空间需渲染整个帧缓冲区以避免潜在错误。
    • 调试：drm_plane_get_damage_clips 包含警告，检查是否调用 drm_plane_enable_fb_damage_clips：
      if (!drm_mode_obj_find_prop_id(&state->plane->base, config->prop_fb_damage_clips->base.id))drm_warn_once(dev, "drm_plane_enable_fb_damage_clips() not called\n");

  • 使用场景：
    • 虚拟显示设备（如 QEMU 的 VirtIO-GPU）通过损伤跟踪减少网络传输。
    • 高性能 GPU（如 Intel、AMD）在多平面合成中优化渲染。
    • 嵌入式设备（如 Rockchip）在低功耗场景下减少显示更新开销。

2. SCALING_FILTER 属性

定义
  • 属性名称：SCALING_FILTER
  • 类型：枚举属性，支持的过滤器类型包括 DRM_SCALING_FILTER_DEFAULT 和 DRM_SCALING_FILTER_NEAREST_NEIGHBOR。
  • 作用：允许用户空间指定平面缩放时使用的过滤算法，控制 GPU 硬件缩放的质量。
  • 相关代码：
    • 定义在 drm_plane.c 的 drm_create_scaling_filter_prop 和 drm_plane_create_scaling_filter_property。
    • 关键函数：
      • drm_create_scaling_filter_prop：创建枚举属性。
      • drm_plane_create_scaling_filter_property：为平面附加属性。
理解
  • 什么是缩放过滤：
    • 当平面的源矩形（src_w、src_h）与目标矩形（crtc_w、crtc_h）大小不同时，GPU 需要缩放图像。缩放过滤器决定如何插值像素，影响图像质量。
    • 支持的过滤器：
      • DRM_SCALING_FILTER_DEFAULT：驱动默认的缩放算法（通常是线性插值或硬件优化）。
      • DRM_SCALING_FILTER_NEAREST_NEIGHBOR：最近邻插值，适合像素化效果（如游戏）。
  • 数据结构：
    • 属性是一个枚举类型，值从 drm_prop_enum_list 获取：
      static const struct drm_prop_enum_list props[] = {{ DRM_SCALING_FILTER_DEFAULT, "Default" },{ DRM_SCALING_FILTER_NEAREST_NEIGHBOR, "Nearest Neighbor" },};
    • 驱动通过 supported_filters 位掩码指定支持的过滤器，必须包括 DEFAULT。
  • 用途：
    • 图像质量控制：用户空间（如 Wayland 合成器）可以选择适合场景的缩放算法。例如，视频播放可能选择平滑的线性插值，而像素艺术游戏可能选择最近邻以保留锐利边缘。
    • 硬件优化：某些 GPU（如 Intel Skylake+）支持硬件缩放过滤，SCALING_FILTER 允许驱动利用这些功能。
    • 用户体验：提供一致的缩放行为，适配不同显示分辨率或缩放比例。
  • 实现细节：
    • 驱动通过 drm_plane_create_scaling_filter_property 启用属性：
      int drm_plane_create_scaling_filter_property(struct drm_plane *plane,unsigned int supported_filters) {struct drm_property *prop = drm_create_scaling_filter_prop(plane->dev, supported_filters);if (IS_ERR(prop))return PTR_ERR(prop);drm_object_attach_property(&plane->base, prop, DRM_SCALING_FILTER_DEFAULT);plane->scaling_filter_property = prop;return 0;}

    • 用户空间通过 DRM_IOCTL_MODE_OBJ_SETPROPERTY 设置过滤器值。
    • 驱动在 drm_plane_funcs->atomic_check 或 atomic_update 中处理过滤器，配置 GPU 硬件的缩放寄存器。
    • supported_filters 必须包含 DRM_SCALING_FILTER_DEFAULT，否则返回 -EINVAL：
      if (WARN_ON((supported_filters & ~valid_mode_mask) ||((supported_filters & BIT(DRM_SCALING_FILTER_DEFAULT)) == 0)))return ERR_PTR(-EINVAL);
  • 注意事项：
    • 硬件依赖：不是所有 GPU 支持多种缩放过滤器。例如，嵌入式 GPU 可能仅支持默认过滤器。
    • 默认值：属性默认值为 DRM_SCALING_FILTER_DEFAULT，确保兼容性。
    • 驱动实现：驱动必须在 atomic_check 中验证过滤器是否与硬件兼容，否则返回 -EINVAL。
    • 调试：检查 supported_filters 位掩码，确保只包含有效值（当前仅支持 DEFAULT 和 NEAREST_NEIGHBOR）。
  • 使用场景：
    • 高分辨率显示（如 4K 屏幕）缩放低分辨率内容时，选择高质量过滤器。
    • 游戏或像素艺术应用选择最近邻过滤器以保留清晰像素。
    • 嵌入式设备（如手机）在缩放 UI 时优化性能和质量。

比较与联系

属性FB_DAMAGE_CLIPSSCALING_FILTER
类型Blob（drm_mode_rect 数组）枚举（DEFAULT、NEAREST_NEIGHBOR）
用途优化更新区域，减少 GPU 渲染/传输控制缩放算法，优化图像质量
启用函数drm_plane_enable_fb_damage_clipsdrm_plane_create_scaling_filter_property
用户空间交互通过 DRM_IOCTL_MODE_OBJ_SETPROPERTY 设置 Blob ID通过 DRM_IOCTL_MODE_OBJ_SETPROPERTY 设置枚举值
硬件依赖依赖 GPU 的损伤处理能力（如 VirtIO-GPU）依赖 GPU 的缩放硬件（如 Intel、AMD）
性能影响减少渲染/传输量，适合虚拟显示影响缩放质量和性能，适合高分辨率显示
  • 联系：
    • 两者都是平面属性，通过 drm_object_attach_property 附加到 drm_plane。
    • 都在原子模式设置中起作用，用户空间通过 DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC 配置。
    • 都依赖 GPU 硬件支持，驱动通过 drm_plane_funcs 的钩子（如 atomic_check）验证。
  • 区别：
    • FB_DAMAGE_CLIPS 聚焦于优化更新区域，适合网络/低功耗场景；SCALING_FILTER 聚焦于图像质量，适合动态缩放场景。
    • FB_DAMAGE_CLIPS 是 Blob，处理复杂区域；SCALING_FILTER 是简单枚举，选择预定义算法。

使用建议

  • 用户空间开发：
    • 使用 libdrm 获取和设置这些属性。确保检查驱动是否支持（通过 DRM_CAP_ADDFB2_MODIFIERS 或属性存在性）。
    • 对于 FB_DAMAGE_CLIPS，合成器需精确计算损伤区域，避免遗漏导致显示错误。
    • 对于 SCALING_FILTER，根据应用需求（如视频 vs 游戏）选择合适的过滤器。
  • 驱动开发：
    • 启用 FB_DAMAGE_CLIPS 时，使用 drm_atomic_helper_damage_iter_* 迭代损伤区域，映射到 GPU 硬件的更新逻辑。
    • 实现 SCALING_FILTER 时，在 atomic_check 中验证过滤器支持，配置硬件缩放寄存器。
    • 检查硬件手册（如 Intel 或 AMD 的显示引擎文档）以确认支持的损伤/缩放功能。
  • 调试：
    • 使用 DRM_DEBUG_KMS 日志检查属性设置是否正确。
    • 验证 FB_DAMAGE_CLIPS 的矩形坐标是否有效（非负，x2/y2 独占）。
    • 确保 SCALING_FILTER 的 supported_filters 包含 DEFAULT。

总结

  • FB_DAMAGE_CLIPS：一个 Blob 属性，允许用户空间指定帧缓冲区的变化区域，优化 GPU 渲染和传输效率，特别适合虚拟化或低功耗场景。驱动可选择性更新区域，但用户空间需渲染完整帧缓冲区。
  • SCALING_FILTER：一个枚举属性，控制平面缩放的过滤算法，影响图像质量，适合高分辨率或特定视觉需求（如游戏）。驱动必须支持默认过滤器并验证硬件兼容性。

两者通过 drm_plane.c 的函数暴露给用户空间，与 GPU 的显示硬件（如缩放单元、DMA 引擎）直接交互。

三、Android应用层到DRM Plane的流程

1. Android 与 DRM 的交互位置

在 Android 上，SurfaceFlinger / HWC（Hardware Composer HAL） 并不会直接写寄存器去驱动显示，而是通过内核 DRM/KMS 驱动 提供的 ioctl 接口 来完成显存分配、模式设置、atomic 提交等操作。

这些 ioctl 入口大部分在 drivers/gpu/drm/drm_ioctl.c 和 drivers/gpu/drm/drm_mode_object.c 中实现，核心接口是 drm_mode_* 系列。

2. drm_ioctl.c 里和 Android 相关的 ioctl

关键 ioctl（用户态可调用，HWC/Gralloc 会用到的）包括：

  • 资源查询类

    • DRM_IOCTL_MODE_GETRESOURCES → 获取 CRTC / Connector / Encoder 列表

    • DRM_IOCTL_MODE_GETCRTC / DRM_IOCTL_MODE_GETCONNECTOR / DRM_IOCTL_MODE_GETENCODER → 查询硬件资源状态

  • 缓冲区管理类（Gralloc）

    • DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB → 创建 dumb buffer（简单 framebuffer，用于测试或 fallback）

    • DRM_IOCTL_PRIME_FD_TO_HANDLE / DRM_IOCTL_PRIME_HANDLE_TO_FD → buffer 共享（dma-buf 机制），Android Gralloc 常用

  • 显示模式 / 原子操作类（HWC）

    • DRM_IOCTL_MODE_SETCRTC → legacy 模式设置

    • DRM_IOCTL_MODE_PAGE_FLIP → 翻页显示（传统方式）

    • DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC → 原子操作接口（HWC2 通常走这个）

3. Android HWC / Gralloc 与 DRM 的对应关系

  • Gralloc HAL

    • 负责分配显存 buffer，一般通过 GBM (Generic Buffer Manager) 或 Ion/DMABUF 分配，再通过 PRIME fd 传给 DRM

    • ioctl 重点是 CREATE_DUMB, PRIME_*

  • HWC HAL

    • 负责控制显示输出（overlay 组合、VSync、显示提交）

    • 早期 Android 使用 SETCRTC + PAGE_FLIP，现在多数厂商实现 HWC2 时会调用 DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC 来提交 plane/crtc/connector 的设置

4. DRM 四大对象的 ioctl 操作对应关系

你提到的 CRTC / Connector / Encoder / Plane 这四类对象，在 DRM 内核里都继承自 drm_mode_object，最终都可以通过 drm_mode_* ioctl 系列操作：

  • CRTC（显示控制器） → DRM_IOCTL_MODE_GETCRTC, SETCRTC, ATOMIC

  • Connector（面板/接口，比如 HDMI, DSI） → DRM_IOCTL_MODE_GETCONNECTOR, ATOMIC

  • Encoder（桥接器，CRTC 到 Connector 的转换逻辑） → DRM_IOCTL_MODE_GETENCODER

  • Plane（图层，Primary/Overlay/Cursor） → DRM_IOCTL_MODE_GETPLANE, ATOMIC

最终 Android HWC 调用 atomic 提交时，是把一组 对象 + 属性值（crtc_id, connector_id, plane_id 以及对应的 fb_id, src/dst rect, mode_id 等）一次性传到内核 → drm_mode_atomic_ioctl() → 内核再调用具体厂商驱动的 atomic_check / atomic_commit 来落地。

✅ 总结：
是的，Android 操作 DRM 主要是通过 drm_ioctl.c 中的 drm_mode_* ioctl 来实现对 crtc / connector / encoder / plane 的操作。

  • Gralloc → 侧重 buffer 分配 + PRIME fd handle

  • HWC → 侧重 DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC 原子提交

四、Android DRM历史

1. 背景：Android 显示栈

在 Android 中，显示子系统大概分三层：

  • Gralloc (Graphics Allocator HAL)
    用于分配 GPU/显示 buffer（显存或系统内存中的显存缓冲区），供 SurfaceFlinger、HWC 等使用。

  • HWC (Hardware Composer HAL)
    负责把多个 Layer 合成，最终交给显示控制器（Display Controller / DRM）显示。

  • SurfaceFlinger
    Android 的合成服务，决定哪些图层由 GPU 合成，哪些交给 HWC。

Android 8.0 开始强制 HWC2 接口，Android 10 开始引入 drm_hwcomposer，直接基于 DRM/KMS。

2. DRM Atomic 操作

Linux DRM/KMS 提供两种模式：

  1. Legacy API（早期接口，如 drmModeSetCrtc()）

    • 不支持原子性，单独设置 plane/crtc/connector。

  2. Atomic API（DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC）

    • 支持一次性提交所有显示属性（plane、crtc、connector），保证硬件配置原子更新。

    • 适合 Android 这种多层 buffer 合成的场景。

3. Android HWC 是否使用 DRM Atomic？

是的，现代 Android 的 HWC 主要使用 Atomic API，理由是：

  • 一致性：合成时需要同时更新多个 plane，如果用 legacy API，可能出现 tearing（撕裂）或中间状态。

  • 性能优化：Atomic 支持 非阻塞提交 (async commit) 和 fence (release/acquire fence)，这正好对应 Android HWC/Gralloc 的同步机制。

  • 多显示器支持：Atomic 可以一次提交多个 CRTC 的配置，适合手机 + 外接显示。

具体实现：

  • Android AOSP 有一个 drm_hwcomposer 项目（android_hardware_libhardware/drm_hwcomposer）。

  • 它在底层调用 DRM Atomic API 来实现：

    drmModeAtomicReq *req = drmModeAtomicAlloc(); 
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, FB_ID, fb_id); 
drmModeAtomicCommit(fd, req, DRM_MODE_ATOMIC_NONBLOCK | DRM_MODE_PAGE_FLIP_EVENT, data);

  • 这就把 HWC2 的 presentDisplay() 映射到 DRM atomic commit。

4. Gralloc 和 DRM 的关系

  • Gralloc 本身不直接使用 atomic，它主要负责 buffer 分配和 handle/fd 管理（通常基于 GBM 或 ION/DMABUF）。

  • 但是分配的 buffer 会传给 HWC，HWC 在调用 drmModeAtomicCommit 时使用这些 buffer。

  • 因此 Gralloc → HWC → DRM Atomic 形成完整链路。

5. 小结

  • HWC：是 Atomic 的直接用户，通过 drm_hwcomposer 使用 DRM Atomic API。

  • Gralloc：不直接调用 DRM Atomic，只是提供 buffer（fd/dmabuf），最终由 HWC 交给 DRM。

  • Android 从 Android 10 开始全面切换到 Atomic 模式，之前部分平台可能混用 legacy API。

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【python实用小脚本-194】Python一键给PDF加水印：输入文字秒出防伪文件——再也不用开Photoshop

Python一键给PDF加水印&#xff1a;输入文字秒出防伪文件——再也不用开Photoshop PDF加水印, 本地脚本, 零会员费, 防伪标记, 瑞士军刀 故事开场&#xff1a;一把瑞士军刀救了投标的你 周五下午&#xff0c;你把 100 页标书 PDF 发给客户&#xff0c;却担心被同行盗用。 想加水…
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开源 C++ QT Widget 开发（四）文件--二进制文件查看编辑

开源 C++ QT Widget 开发（四）文件--二进制文件查看编辑

文章的目的为了记录使用C 进行QT Widget 开发学习的经历。临时学习&#xff0c;完成app的开发。开发流程和要点有些记忆模糊&#xff0c;赶紧记录&#xff0c;防止忘记。 相关链接&#xff1a; 开源 C QT Widget 开发&#xff08;一&#xff09;工程文件结构-CSDN博客 开源 C…
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【密码学实战】X86、ARM、RISC-V 全量指令集与密码加速技术全景解析

【密码学实战】X86、ARM、RISC-V 全量指令集与密码加速技术全景解析

前言 CPU 指令集是硬件与软件交互的核心桥梁&#xff0c;其设计直接决定计算系统的性能边界与应用场景。在数字化时代&#xff0c;信息安全依赖密码算法的高效实现&#xff0c;而指令集扩展则成为密码加速的 “隐形引擎”—— 从服务器端的高吞吐量加密&#xff0c;到移动端的…
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2025-08-21 Python进阶2——数据结构

2025-08-21 Python进阶2——数据结构

文章目录1 列表&#xff08;List&#xff09;1.1 列表常用方法1.2 列表的特殊用途1.2.1 实现堆栈&#xff08;后进先出&#xff09;1.2.2 实现队列&#xff08;先进先出&#xff09;1.3 列表推导式1.4 嵌套列表推导式2 del 语句3 元组&#xff08;Tuple&#xff09;4 集合&…
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告别手工编写测试脚本！Claude+Playwright MCP快速生成自动化测试脚本

告别手工编写测试脚本！Claude+Playwright MCP快速生成自动化测试脚本

在进行自动化测试时&#xff0c;前端页面因为频繁迭代UI 结构常有变动&#xff0c;这往往使得自动化测试的脚本往往“写得快、废得也快”&#xff0c;维护成本极高。在大模型之前大家往往都会使用录制类工具&#xff0c;但录制类工具生成的代码灵活性较差、定位方式不太合理只能…
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一款更适合 SpringBoot 的API文档新选择（Spring Boot 应用 API 文档）

一款更适合 SpringBoot 的API文档新选择（Spring Boot 应用 API 文档）

SpringDoc&#xff1a;Spring Boot 应用 API 文档生成的现代化解决方案 概述 SpringDoc 是一个专为 Spring Boot 应用设计的开源库&#xff0c;能够自动生成符合 OpenAPI 3 规范的 API 文档。它通过扫描项目中的控制器、方法注解及相关配置&#xff0c;动态生成 JSON/YAML/HTML…
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文献阅读 250821-When and where soil dryness matters to ecosystem photosynthesis

文献阅读 250821-When and where soil dryness matters to ecosystem photosynthesis

When and where soil dryness matters to ecosystem photosynthesis 来自 <When and where soil dryness matters to ecosystem photosynthesis | Nature Plants> ## Abstract: Background: Projected increases in the intensity and frequency of droughts in the twen…
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React学习（九）

React学习（九）

目录&#xff1a;1.react-进阶-antd-新增2.react-进阶-antd-删除选中1.react-进阶-antd-新增新增代码&#xff0c;跟需改的代码类似&#xff0c;直接copy修改组件代码进行修改userEffect可以先带着&#xff0c;没啥用A6组件用到的函数跟修改的也类似&#xff1a;这个useEffect函…
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零基础从头教学Linux（Day 17）

零基础从头教学Linux（Day 17）

三层交换机一、三层交换机的配置1.关于如何配置三层交换机&#xff0c;首先我们应该先创建VLANSwitch>en Switch#vlan database % Warning: It is recommended to configure VLAN from config mode,as VLAN database mode is being deprecated. Please consult userdocument…
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任务十四 推荐页面接口开发

任务十四 推荐页面接口开发

一、接口准备 在对接qq音乐接口之前，首先要将之前的项目，一定要记得备份一份； 备份完成之后，首先要在vscode终端安装axios，这个是请求后端的工具，和之前的ajax一样，都是请求后端的工具。只不过axios更专业化，跟强大 至于qq音乐接口怎么获取，一般有两个途径，第一个是…
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医疗AI与医院数据仓库的智能化升级：异构采集、精准评估与高效交互的融合方向(下)

医疗AI与医院数据仓库的智能化升级：异构采集、精准评估与高效交互的融合方向(下)

核心功能创新详解： 统一门户与角色化工作台： 统一入口： 用户通过单一URL登录，系统根据其角色和权限自动呈现专属工作台。 角色化工作台： 临床医生工作台： 首屏展示常用患者查询入口、快速统计（如“我的患者检验异常趋势”）、相关临床文献推荐、待处理任务（如报告审核）…
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数据库面试常见问题

数据库面试常见问题

数据库 Delete Truncate Drop 区别 答：这三个操作都是针对数据库的表进行操作，都有删除表的功能，其中的区别在于： Delete：只将表中的数据进行删除，不删除定义不释放空间，是dml语句，需要提交事务，如果不想删除可以回滚。delete每次删除一行，并在事务日志中为所删除…
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用nohup setsid绕过超时断连，稳定反弹Shell

用nohup setsid绕过超时断连，稳定反弹Shell

在We渗透过程中&#xff0c;我们常常会利用目标系统的远程代码执行&#xff08;RCE&#xff09;漏洞进行反弹Shell。然而&#xff0c;由于Web服务器&#xff08;如PHP、Python后端&#xff09;的执行环境通常存在超时限制&#xff08;如max_execution_time或进程管理策略&#…
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Java设计模式-模板方法模式

Java设计模式-模板方法模式

Java设计模式-模板方法模式 模式概述 模板方法模式简介 核心思想&#xff1a;定义一个操作中的算法骨架&#xff08;模板方法&#xff09;&#xff0c;将算法中某些步骤的具体实现延迟到子类中完成。子类可以在不改变算法整体结构的前提下&#xff0c;重定义这些步骤的行为&…
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Centos7物理安装 Redis8.2.0

Centos7物理安装 Redis8.2.0

Centos7物理安装 Redis8.2.0一、准备依赖环境首先安装编译 Redis 所需的依赖&#xff1a;# CentOS/RHEL系统 yum install -y gcc gcc-c make wget 二、下载并编译 Redis 8.2.0# 1. 下载Redis 8.2.0源码包 wget https://download.redis.io/releases/redis-8.2.0.tar.gz# 2. 解压…
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牛津大学xDeepMind 自然语言处理（3）

牛津大学xDeepMind 自然语言处理（3）

条件语言模型无条件语言模型 概率计算&#xff1a;通过链式法则分解为预测下一词概率&#xff08;将语言建模问题简化为建模给定前面词语历史的下一个词的概率&#xff09;基于循环神经网络的无条件语言模型&#xff1a;根据历史词语预测下一个词的概率条件语言模型 定义&#…
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Vue2.x核心技术与实战(一)

Vue2.x核心技术与实战(一)

目录 一、Vue2.x：快速上手+插值表达式+指令上 1.1 Vue快速上手 1.1.1 Vue概念 1.1.2 创建实例 1.1.3 插值表达式 { { }} 1.1.4 响应式特性 1.1.5 开发者工具 1.2 Vue指令 1.2.1 v-html 1.2.3 v-show / v-if v-show v-if 1.2.4 v-else / v-else-if 1.2.5 v-on v…
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