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 :c:func:`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 :c:func:`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 Driver Features
  43 ~~~~~~~~~~~~~~~
  44
  45 Drivers inform the DRM core about their requirements and supported
  46 features by setting appropriate flags in the driver_features field.
  47 Since those flags influence the DRM core behaviour since registration
  48 time, most of them must be set to registering the :c:type:`struct
  49 drm_driver <drm_driver>` instance.
  50
  51 u32 driver_features;
  52
  53 DRIVER_USE_AGP
  54     Driver uses AGP interface, the DRM core will manage AGP resources.
  55
  56 DRIVER_LEGACY
  57     Denote a legacy driver using shadow attach. Don't use.
  58
  59 DRIVER_KMS_LEGACY_CONTEXT
  60     Used only by nouveau for backwards compatibility with existing userspace.
  61     Don't use.
  62
  63 DRIVER_PCI_DMA
  64     Driver is capable of PCI DMA, mapping of PCI DMA buffers to
  65     userspace will be enabled. Deprecated.
  66
  67 DRIVER_SG
  68     Driver can perform scatter/gather DMA, allocation and mapping of
  69     scatter/gather buffers will be enabled. Deprecated.
  70
  71 DRIVER_HAVE_DMA
  72     Driver supports DMA, the userspace DMA API will be supported.
  73     Deprecated.
  74
  75 DRIVER_HAVE_IRQ; DRIVER_IRQ_SHARED
  76     DRIVER_HAVE_IRQ indicates whether the driver has an IRQ handler
  77     managed by the DRM Core. The core will support simple IRQ handler
  78     installation when the flag is set. The installation process is
  79     described in ?.
  80
  81     DRIVER_IRQ_SHARED indicates whether the device & handler support
  82     shared IRQs (note that this is required of PCI drivers).
  83
  84 DRIVER_GEM
  85     Driver use the GEM memory manager.
  86
  87 DRIVER_MODESET
  88     Driver supports mode setting interfaces (KMS).
  89
  90 DRIVER_PRIME
  91     Driver implements DRM PRIME buffer sharing.
  92
  93 DRIVER_RENDER
  94     Driver supports dedicated render nodes.
  95
  96 DRIVER_ATOMIC
  97     Driver supports atomic properties. In this case the driver must
  98     implement appropriate obj->atomic_get_property() vfuncs for any
  99     modeset objects with driver specific properties.
 100
 101 DRIVER_SYNCOBJ
 102     Driver support drm sync objects.
 103
 104 Major, Minor and Patchlevel
 105 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 106
 107 int major; int minor; int patchlevel;
 108 The DRM core identifies driver versions by a major, minor and patch
 109 level triplet. The information is printed to the kernel log at
 110 initialization time and passed to userspace through the
 111 DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
 112
 113 The major and minor numbers are also used to verify the requested driver
 114 API version passed to DRM_IOCTL_SET_VERSION. When the driver API
 115 changes between minor versions, applications can call
 116 DRM_IOCTL_SET_VERSION to select a specific version of the API. If the
 117 requested major isn't equal to the driver major, or the requested minor
 118 is larger than the driver minor, the DRM_IOCTL_SET_VERSION call will
 119 return an error. Otherwise the driver's set_version() method will be
 120 called with the requested version.
 121
 122 Name, Description and Date
 123 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 124
 125 char \*name; char \*desc; char \*date;
 126 The driver name is printed to the kernel log at initialization time,
 127 used for IRQ registration and passed to userspace through
 128 DRM_IOCTL_VERSION.
 129
 130 The driver description is a purely informative string passed to
 131 userspace through the DRM_IOCTL_VERSION ioctl and otherwise unused by
 132 the kernel.
 133
 134 The driver date, formatted as YYYYMMDD, is meant to identify the date of
 135 the latest modification to the driver. However, as most drivers fail to
 136 update it, its value is mostly useless. The DRM core prints it to the
 137 kernel log at initialization time and passes it to userspace through the
 138 DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
 139
 140 Device Instance and Driver Handling
 141 -----------------------------------
 142
 143 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_drv.c
 144    :doc: driver instance overview
 145
 146 .. kernel-doc:: include/drm/drm_drv.h
 147    :internal:
 148
 149 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_drv.c
 150    :export:
 151
 152 Driver Load
 153 -----------
 154
 155
 156 IRQ Helper Library
 157 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 158
 159 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_irq.c
 160    :doc: irq helpers
 161
 162 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_irq.c
 163    :export:
 164
 165 Memory Manager Initialization
 166 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 167
 168 Every DRM driver requires a memory manager which must be initialized at
 169 load time. DRM currently contains two memory managers, the Translation
 170 Table Manager (TTM) and the Graphics Execution Manager (GEM). This
 171 document describes the use of the GEM memory manager only. See ? for
 172 details.
 173
 174 Miscellaneous Device Configuration
 175 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 176
 177 Another task that may be necessary for PCI devices during configuration
 178 is mapping the video BIOS. On many devices, the VBIOS describes device
 179 configuration, LCD panel timings (if any), and contains flags indicating
 180 device state. Mapping the BIOS can be done using the pci_map_rom()
 181 call, a convenience function that takes care of mapping the actual ROM,
 182 whether it has been shadowed into memory (typically at address 0xc0000)
 183 or exists on the PCI device in the ROM BAR. Note that after the ROM has
 184 been mapped and any necessary information has been extracted, it should
 185 be unmapped; on many devices, the ROM address decoder is shared with
 186 other BARs, so leaving it mapped could cause undesired behaviour like
 187 hangs or memory corruption.
 188
 189 Bus-specific Device Registration and PCI Support
 190 ------------------------------------------------
 191
 192 A number of functions are provided to help with device registration. The
 193 functions deal with PCI and platform devices respectively and are only
 194 provided for historical reasons. These are all deprecated and shouldn't
 195 be used in new drivers. Besides that there's a few helpers for pci
 196 drivers.
 197
 198 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_pci.c
 199    :export:
 200
 201 Open/Close, File Operations and IOCTLs
 202 ======================================
 203
 204 File Operations
 205 ---------------
 206
 207 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_file.c
 208    :doc: file operations
 209
 210 .. kernel-doc:: include/drm/drm_file.h
 211    :internal:
 212
 213 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_file.c
 214    :export:
 215
 216 Misc Utilities
 217 ==============
 218
 219 Printer
 220 -------
 221
 222 .. kernel-doc:: include/drm/drm_print.h
 223    :doc: print
 224
 225 .. kernel-doc:: include/drm/drm_print.h
 226    :internal:
 227
 228 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_print.c
 229    :export:
 230
 231
 232 Legacy Support Code
 233 ===================
 234
 235 The section very briefly covers some of the old legacy support code
 236 which is only used by old DRM drivers which have done a so-called
 237 shadow-attach to the underlying device instead of registering as a real
 238 driver. This also includes some of the old generic buffer management and
 239 command submission code. Do not use any of this in new and modern
 240 drivers.
 241
 242 Legacy Suspend/Resume
 243 ---------------------
 244
 245 The DRM core provides some suspend/resume code, but drivers wanting full
 246 suspend/resume support should provide save() and restore() functions.
 247 These are called at suspend, hibernate, or resume time, and should
 248 perform any state save or restore required by your device across suspend
 249 or hibernate states.
 250
 251 int (\*suspend) (struct drm_device \*, pm_message_t state); int
 252 (\*resume) (struct drm_device \*);
 253 Those are legacy suspend and resume methods which *only* work with the
 254 legacy shadow-attach driver registration functions. New driver should
 255 use the power management interface provided by their bus type (usually
 256 through the :c:type:`struct device_driver <device_driver>`
 257 dev_pm_ops) and set these methods to NULL.
 258
 259 Legacy DMA Services
 260 -------------------
 261
 262 This should cover how DMA mapping etc. is supported by the core. These
 263 functions are deprecated and should not be used.