Android 图形系统（3）---- DRM 显示框架初步
DRM框架简介
DRM 是目前主流的图形显示框架，Linux 内核中已经有Framebuffer 驱动用于管理显示设备的 Framebuffer, Framebuffer 框架也可以实现Linux 系统的显示功能，但是缺点如下：
- 不支持VSYNC
- 不支持DMA-BUF
- 不支持异步更新
- 不支持Fence机制
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不支持和GPU的通信
这些功能DRM框架都支持, 可以统一管理GPU和Display驱动，使得软件架构更为统一，方便管理和维护。
Framebuffer显示框架.png
下面是Linux graphic system 的框架，基于Wayland的Windowing system，在DRI框架下，通过两条路径（DRM和KMS），分别实现Rendering和送显两个显示步骤，注意观察 DRM 框架在其中的作用
Linux Wayland DRI 显示框架.png
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Application（如3D game）根据用户动作，需要重绘界面，此时它会通过OpenGL|ES、EGL等接口，将一系列的绘图请求，提交给GPU。
注意：
a）OpenGL|ES、EGL的实现，可以有多种形式，这里以Mesa 3D为例，所有的3D rendering请求，都会经过该软件库，它会根据实际情况，通过硬件或者软件的方式，响应Application的rendering请求。
b）当系统存在基于DRI的硬件rendering机制时，Mesa 3D会通过libGL-meas-DRI，调用DRI提供的rendering功能。
c）libGL-meas-DRI会调用libdrm，libdrm会通过ioctl调用kernel态的DRI驱动，这里称作DRM（Direct Rendering Module）。
d）kernel的DRM模块，最终通过GPU完成rendering动作。 -
GPU绘制完成后，将rendering的结果返回给Application。
rendering的结果是以image buffer的形式返回给应用程序。 -
Application将这些绘制完成的图像buffer（可能不止一个）送给Wayland compositor，Wayland compositor会控制硬件，将buffer显示到屏幕上。
Wayland compositor会搜集系统Applications送来的所有image buffers，并处理buffer在屏幕上的坐标、叠加方式后，直接通过ioctl，交给kernel KMS（kernel mode setting）模块，该模块会控制显示控制器将图像显示到具体的显示设备上。
DRM 基本概念
DRM 框架的基本流程框图如下：
drm 显示流程.png
软件角度框图：
drm 软件框图.png
DRM框架涉及到的元素很多，大致如下：
KMS：CRTC，ENCODER，CONNECTOR，PLANE，FB，VBLANK，property
GEM：DUMB、PRIME、Fence
下面一一介绍
libdrm:
应用层的一个动态链接库，对底层接口进行封装，向上层提供通用的API接口，主要是对各种IOCTL接口进行封装。
KMS:
Kernel mode setting 简而言之做两件事：更新画面 + 设置显示参数
更新画面： 显示buffer 的切换，多图层之间的合成方式，每个图层的显示位置
设置显示参数：包含 刷新率，分辨率，电源状态 休眠唤醒等等。
GEM:
Graphic Execution Manager，主要负责显示buffer的分配和释放，也是GPU唯一用到DRM的地方。
| 元素 | 说明 |
|---|---|
| CRTC | 对显示buffer 进行扫描产生时序的硬件模块，通常是指 Display Controller |
| Encoder | 负责将CRTC输出的Timing 转换为外部设备需要信号的硬件模块，比如 HDMI 转换器，LVDS转换器，MIPI/DSI 转换器等 |
| Connector | 连接物理显示设备的连接器，比如 HDMI接口，LVDS 接口等，通常和 Encoder 绑定在一起 |
| Plane | 硬件图层，一个 plane 对应于一张显示buffer,有的 显示设备支持多图层显示（overlay mode),但所有的Display Controller至少要有1个plane |
| FB | Framebuffer ，单个图层的显示buffer,对应于一段显存 |
| VBlank | 软件和硬件的同步机制，LCD时序中两帧之间的垂直消隐区，软件通常使用硬件VSYNC来实现 |
| Property | DRM 中用于设置显示参数的数据结构，所有设置到显示设备的参数都可以抽象为 property |
| Dump | 表示连续物理内存，基于kernel中通用CMA API实现，多用于小分辨率简单场景 |
| Prime | 连续、非连续物理内存都支持，基于DMA-BUF机制，可以实现buffer共享，多用于大内存复杂场景 |
| Fence | Buffer 之间的同步机制，基于内核dma_fence机制实现，用于防止显示内容出现异步问题 |
学习 drm 就是学习上面这些概念的用法和实现。
