Documentation/gpu/drm-internals.rst

   1 =============
   2 DRM Internals
   3 =============
   4
   5 This chapter documents DRM internals relevant to driver authors and
   6 developers working to add support for the latest features to existing
   7 drivers.
   8
   9 First, we go over some typical driver initialization requirements, like
  10 setting up command buffers, creating an initial output configuration,
  11 and initializing core services. Subsequent sections cover core internals
  12 in more detail, providing implementation notes and examples.
  13
  14 The DRM layer provides several services to graphics drivers, many of
  15 them driven by the application interfaces it provides through libdrm,
  16 the library that wraps most of the DRM ioctls. These include vblank
  17 event handling, memory management, output management, framebuffer
  18 management, command submission & fencing, suspend/resume support, and
  19 DMA services.
  20
  21 Driver Initialization
  22 =====================
  23
  24 At the core of every DRM driver is a :c:type:`struct drm_driver
  25 <drm_driver>` structure. Drivers typically statically initialize
  26 a drm_driver structure, and then pass it to
  27 drm_dev_alloc() to allocate a device instance. After the
  28 device instance is fully initialized it can be registered (which makes
  29 it accessible from userspace) using drm_dev_register().
  30
  31 The :c:type:`struct drm_driver <drm_driver>` structure
  32 contains static information that describes the driver and features it
  33 supports, and pointers to methods that the DRM core will call to
  34 implement the DRM API. We will first go through the :c:type:`struct
  35 drm_driver <drm_driver>` static information fields, and will
  36 then describe individual operations in details as they get used in later
  37 sections.
  38
  39 Driver Information
  40 ------------------
  41
  42 Major, Minor and Patchlevel
  43 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  44
  45 int major; int minor; int patchlevel;
  46 The DRM core identifies driver versions by a major, minor and patch
  47 level triplet. The information is printed to the kernel log at
  48 initialization time and passed to userspace through the
  49 DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
  50
  51 The major and minor numbers are also used to verify the requested driver
  52 API version passed to DRM_IOCTL_SET_VERSION. When the driver API
  53 changes between minor versions, applications can call
  54 DRM_IOCTL_SET_VERSION to select a specific version of the API. If the
  55 requested major isn't equal to the driver major, or the requested minor
  56 is larger than the driver minor, the DRM_IOCTL_SET_VERSION call will
  57 return an error. Otherwise the driver's set_version() method will be
  58 called with the requested version.
  59
  60 Name, Description and Date
  61 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  62
  63 char \*name; char \*desc; char \*date;
  64 The driver name is printed to the kernel log at initialization time,
  65 used for IRQ registration and passed to userspace through
  66 DRM_IOCTL_VERSION.
  67
  68 The driver description is a purely informative string passed to
  69 userspace through the DRM_IOCTL_VERSION ioctl and otherwise unused by
  70 the kernel.
  71
  72 The driver date, formatted as YYYYMMDD, is meant to identify the date of
  73 the latest modification to the driver. However, as most drivers fail to
  74 update it, its value is mostly useless. The DRM core prints it to the
  75 kernel log at initialization time and passes it to userspace through the
  76 DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
  77
  78 Module Initialization
  79 ---------------------
  80
  81 .. kernel-doc:: include/drm/drm_module.h
  82    :doc: overview
  83
  84 Managing Ownership of the Framebuffer Aperture
  85 ----------------------------------------------
  86
  87 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_aperture.c
  88    :doc: overview
  89
  90 .. kernel-doc:: include/drm/drm_aperture.h
  91    :internal:
  92
  93 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_aperture.c
  94    :export:
  95
  96 Device Instance and Driver Handling
  97 -----------------------------------
  98
  99 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_drv.c
 100    :doc: driver instance overview
 101
 102 .. kernel-doc:: include/drm/drm_device.h
 103    :internal:
 104
 105 .. kernel-doc:: include/drm/drm_drv.h
 106    :internal:
 107
 108 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_drv.c
 109    :export:
 110
 111 Driver Load
 112 -----------
 113
 114 Component Helper Usage
 115 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 116
 117 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_drv.c
 118    :doc: component helper usage recommendations
 119
 120 Memory Manager Initialization
 121 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 122
 123 Every DRM driver requires a memory manager which must be initialized at
 124 load time. DRM currently contains two memory managers, the Translation
 125 Table Manager (TTM) and the Graphics Execution Manager (GEM). This
 126 document describes the use of the GEM memory manager only. See ? for
 127 details.
 128
 129 Miscellaneous Device Configuration
 130 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 131
 132 Another task that may be necessary for PCI devices during configuration
 133 is mapping the video BIOS. On many devices, the VBIOS describes device
 134 configuration, LCD panel timings (if any), and contains flags indicating
 135 device state. Mapping the BIOS can be done using the pci_map_rom()
 136 call, a convenience function that takes care of mapping the actual ROM,
 137 whether it has been shadowed into memory (typically at address 0xc0000)
 138 or exists on the PCI device in the ROM BAR. Note that after the ROM has
 139 been mapped and any necessary information has been extracted, it should
 140 be unmapped; on many devices, the ROM address decoder is shared with
 141 other BARs, so leaving it mapped could cause undesired behaviour like
 142 hangs or memory corruption.
 143
 144 Managed Resources
 145 -----------------
 146
 147 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_managed.c
 148    :doc: managed resources
 149
 150 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_managed.c
 151    :export:
 152
 153 .. kernel-doc:: include/drm/drm_managed.h
 154    :internal:
 155
 156 Open/Close, File Operations and IOCTLs
 157 ======================================
 158
 159 .. _drm_driver_fops:
 160
 161 File Operations
 162 ---------------
 163
 164 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_file.c
 165    :doc: file operations
 166
 167 .. kernel-doc:: include/drm/drm_file.h
 168    :internal:
 169
 170 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_file.c
 171    :export:
 172
 173 Misc Utilities
 174 ==============
 175
 176 Printer
 177 -------
 178
 179 .. kernel-doc:: include/drm/drm_print.h
 180    :doc: print
 181
 182 .. kernel-doc:: include/drm/drm_print.h
 183    :internal:
 184
 185 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_print.c
 186    :export:
 187
 188 Utilities
 189 ---------
 190
 191 .. kernel-doc:: include/drm/drm_util.h
 192    :doc: drm utils
 193
 194 .. kernel-doc:: include/drm/drm_util.h
 195    :internal:
 196
 197
 198 Unit testing
 199 ============
 200
 201 KUnit
 202 -----
 203
 204 KUnit (Kernel unit testing framework) provides a common framework for unit tests
 205 within the Linux kernel.
 206
 207 This section covers the specifics for the DRM subsystem. For general information
 208 about KUnit, please refer to Documentation/dev-tools/kunit/start.rst.
 209
 210 How to run the tests?
 211 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 212
 213 In order to facilitate running the test suite, a configuration file is present
 214 in ``drivers/gpu/drm/tests/.kunitconfig``. It can be used by ``kunit.py`` as
 215 follows:
 216
 217 .. code-block:: bash
 218
 219         $ ./tools/testing/kunit/kunit.py run --kunitconfig=drivers/gpu/drm/tests \
 220                 --kconfig_add CONFIG_VIRTIO_UML=y \
 221                 --kconfig_add CONFIG_UML_PCI_OVER_VIRTIO=y
 222
 223 .. note::
 224         The configuration included in ``.kunitconfig`` should be as generic as
 225         possible.
 226         ``CONFIG_VIRTIO_UML`` and ``CONFIG_UML_PCI_OVER_VIRTIO`` are not
 227         included in it because they are only required for User Mode Linux.
 228
 229
 230 Legacy Support Code
 231 ===================
 232
 233 The section very briefly covers some of the old legacy support code
 234 which is only used by old DRM drivers which have done a so-called
 235 shadow-attach to the underlying device instead of registering as a real
 236 driver. This also includes some of the old generic buffer management and
 237 command submission code. Do not use any of this in new and modern
 238 drivers.
 239
 240 Legacy Suspend/Resume
 241 ---------------------
 242
 243 The DRM core provides some suspend/resume code, but drivers wanting full
 244 suspend/resume support should provide save() and restore() functions.
 245 These are called at suspend, hibernate, or resume time, and should
 246 perform any state save or restore required by your device across suspend
 247 or hibernate states.
 248
 249 int (\*suspend) (struct drm_device \*, pm_message_t state); int
 250 (\*resume) (struct drm_device \*);
 251 Those are legacy suspend and resume methods which *only* work with the
 252 legacy shadow-attach driver registration functions. New driver should
 253 use the power management interface provided by their bus type (usually
 254 through the :c:type:`struct device_driver <device_driver>`
 255 dev_pm_ops) and set these methods to NULL.
 256
 257 Legacy DMA Services
 258 -------------------
 259
 260 This should cover how DMA mapping etc. is supported by the core. These
 261 functions are deprecated and should not be used.