驱动开发系列57 - Linux Graphics QXL显卡驱动代码分析（四）显示区域绘制

一：概述

        前面在介绍了显示模式设置（分辨率，刷新率）之后，本文继续分析下，显示区域的绘制，详细看看虚拟机的画面是如何由QXL显卡绘制出来的。 

二：相关数据结构介绍 

struct qxl_monitors_config {uint16_t count;         // 当前启用的显示器数量（head 数量）uint16_t max_allowed;   // 驱动允许的最大显示器数量，如果为 0，表示没有固定限制，由驱动动态决定struct qxl_head heads[]; // 每个显示器的配置数组（实际大小为 count）
};

struct qxl_head {uint32_t id;           // 显示头（显示器）IDuint32_t surface_id;   // 绑定的 QXLSurface IDuint32_t width;        // 显示区域的宽度（像素）uint32_t height;       // 显示区域的高度（像素）uint32_t x;            // 在绑定 surface 上的 X 偏移（起始坐标）uint32_t y;            // 在绑定 surface 上的 Y 偏移uint32_t flags;        // 标志位，用于额外配置（比如是否启用、旋转等）
};

struct qxl_surface_id {uint32_t surface_id; // 表示 QXL 表面（Surface）的唯一标识符。每个表面都会有一个唯一的 ID，用于区分和识别不同的表面。
};

struct qxl_image {struct qxl_image_descriptor descriptor;  // 图像的描述符，包含图像的基本信息（例如图像类型、大小等）union {  /* 可变长度的数据，根据图像类型选择使用 */struct qxl_bitmap bitmap;        // 图像数据，作为位图（bitmap）表示struct qxl_encoder_data quic;    // 图像数据，作为 QUIC 编码数据表示（用于高效传输）struct qxl_surface_id surface_image; // 图像数据，作为表面图像的 ID 表示（指向一个渲染表面）} u;
};

struct qxl_image_descriptor {uint64_t id;           // 图像的唯一标识符，用于标识该图像在系统中的位置uint8_t type;          // 图像类型，用于指示该图像的具体格式或用途（例如位图、编码图像等）uint8_t flags;         // 图像的标志位，通常用于表示图像的特定属性（例如是否是透明图像等）uint32_t width;        // 图像的宽度，以像素为单位uint32_t height;       // 图像的高度，以像素为单位
};

struct qxl_encoder_data {uint32_t data_size;   // 编码数据的大小，单位是字节。uint8_t data[];       // 可变长度的编码数据，存储编码后的图像或图形数据。
};

struct qxl_palette {uint64_t unique;      // 唯一标识符，用于区分不同的调色板。每个调色板都会有一个唯一的 ID。uint16_t num_ents;    // 调色板条目的数量，即调色板中包含的颜色数。uint32_t ents[];      // 可变长度数组，存储调色板中的颜色值。每个条目代表一个颜色，通常是32位颜色值（例如 RGBA）。
};

struct qxl_bitmap {uint8_t format;        // 位图的格式，表示图像数据的颜色深度或编码方式。uint8_t flags;         // 位图的标志字段，指示位图的附加属性或状态。uint32_t x;            // 位图的 X 坐标，表示位图左上角的位置。uint32_t y;            // 位图的 Y 坐标，表示位图左上角的位置。uint32_t stride;       // 位图每行的字节数，即图像数据的跨度。用于访问像素数据时的步长。QXLPHYSICAL palette;   // 调色板的物理地址，用于与调色板相关的数据。通常这是指向 `qxl_palette` 结构体的指针。QXLPHYSICAL data;      // 图像数据的物理地址。指向存储位图像素数据的内存区域。
};

struct qxl_surface {uint32_t format;      // 图形表面的格式（例如 RGBA，BGRA 等）uint32_t width;       // 表面的宽度uint32_t height;      // 表面的高度int32_t stride;       // 行跨度，表示表面每行数据占用的字节数QXLPHYSICAL data;     // 指向表面数据的物理地址
};

struct qxl_surface_cmd {union qxl_release_info release_info;  // 用于释放的额外信息uint32_t surface_id;                  // 表面ID，标识一个具体的图形表面uint8_t type;                         // 命令类型，指示是创建表面还是销毁表面uint32_t flags;                       // 命令标志，可能用于控制命令的行为union {struct qxl_surface surface_create;  // 创建表面时的相关信息} u;
};

struct qxl_clip_rects {uint32_t num_rects;       // 包含的矩形数量struct qxl_data_chunk chunk;  // 包含矩形数据的内容
};

struct qxl_drawable {// 释放信息，用于释放渲染资源时的管理union qxl_release_info release_info;// 该可绘制对象使用的表面IDuint32_t surface_id;// 绘制效果类型，用于标识渲染操作的效果类型（例如：透明、混合等）uint8_t effect;// 绘制对象类型，定义该对象的类型（例如：填充、文本、复制等）uint8_t type;// 标记是否是自带位图数据，如果是，则会直接使用该位图uint8_t self_bitmap;// 如果是自带位图，定义位图的有效区域struct qxl_rect self_bitmap_area;// 可绘制对象的边界框，定义了渲染的边界范围struct qxl_rect bbox;// 裁剪区域，定义了在渲染时应考虑的区域，超出该区域的部分将被裁剪掉struct qxl_clip clip;// 内存管理时间戳，用于标识该对象的渲染时间uint32_t mm_time;// 目标表面数组，最多支持三个目标表面int32_t surfaces_dest[3];// 每个目标表面的渲染区域矩形struct qxl_rect surfaces_rects[3];// 根据绘制类型选择不同的绘制操作，这里使用联合体来支持多种操作union {// 填充操作，例如使用颜色填充区域struct qxl_fill fill;// 不透明操作，可能表示不透明的填充区域struct qxl_opaque opaque;// 复制操作，将源区域复制到目标区域struct qxl_copy copy;// 透明操作，可能表示透明背景或区域struct qxl_transparent transparent;// alpha混合操作，支持透明度的混合效果struct qxl_alpha_blend alpha_blend;// 复制位图操作，支持特定的位图复制struct qxl_copy_bits copy_bits;// 复制操作的另一种形式struct qxl_copy blend;// 3元逻辑操作，用于图像处理中基于位的像素操作struct qxl_rop_3 rop3;// 描边操作，用于绘制路径的边框struct qxl_stroke stroke;// 文本渲染操作，用于绘制文本struct qxl_text text;// 黑色掩码操作，支持黑色掩码效果struct qxl_mask blackness;// 反转掩码操作，用于像素的反色效果struct qxl_mask invers;// 白色掩码操作，支持白色掩码效果struct qxl_mask whiteness;// 合成操作，用于合成多个图像层struct qxl_composite composite;} u;
};

struct qxl_cursor_header {uint64_t unique;          // 唯一标识符，标识一个光标uint16_t type;            // 光标类型（例如：标准光标、自定义光标）uint16_t width;           // 光标的宽度（以像素为单位）uint16_t height;          // 光标的高度（以像素为单位）uint16_t hot_spot_x;      // 热点位置的 X 坐标（相对于光标左上角）uint16_t hot_spot_y;      // 热点位置的 Y 坐标（相对于光标左上角）
};

struct qxl_cursor {struct qxl_cursor_header header;  // 光标的基本信息uint32_t data_size;              // 光标数据的大小struct qxl_data_chunk chunk;     // 包含光标数据的内容（例如：像素数据）
};

struct qxl_cursor_cmd {union qxl_release_info release_info;  // 释放信息，用于同步或更新uint8_t type;                         // 光标操作类型（例如：设置、移动、隐藏）union {struct {  struct qxl_point_1_6 position;   // 光标的新位置uint8_t visible;                 // 光标是否可见QXLPHYSICAL shape;               // 光标形状数据} set;                              // 设置光标操作struct {  uint16_t length;                 // 光标轨迹的长度uint16_t frequency;              // 光标轨迹的频率} trail;                            // 设置光标轨迹操作struct qxl_point_1_6 position;      // 光标的新位置（在移动或其他命令中使用）} u;uint8_t device_data[QXL_CURSOR_DEVICE_DATA_SIZE];  // 设备特定数据，大小为 128 字节
};

struct qxl_ram_header {uint32_t magic;                            // 魔术数字，用于验证数据结构是否正确uint32_t int_pending;                      // 当前挂起的中断uint32_t int_mask;                         // 中断屏蔽uint8_t log_buf[QXL_LOG_BUF_SIZE];         // 日志缓冲区，用于记录日志struct qxl_ring_header cmd_ring_hdr;       // 命令环头，用于管理命令队列struct qxl_command cmd_ring[QXL_COMMAND_RING_SIZE]; // 命令环，用于存储具体的命令struct qxl_ring_header cursor_ring_hdr;    // 光标环头，用于管理光标队列struct qxl_command cursor_ring[QXL_CURSOR_RING_SIZE]; // 光标环，用于存储光标命令struct qxl_ring_header release_ring_hdr;   // 释放环头，用于管理释放命令uint64_t release_ring[QXL_RELEASE_RING_SIZE]; // 释放环，用于存储释放命令struct qxl_rect update_area;               // 更新区域，表示图形更新的区域/* appended for qxl-2 */uint32_t update_surface;                   // 更新的表面 ID，用于指定目标表面struct qxl_mem_slot mem_slot;              // 内存槽，用于分配图形内存struct qxl_surface_create create_surface;  // 表面创建结构，表示新创建的图形表面uint64_t flags;                            // 标志位，用于存储相关的配置信息/* appended for qxl-4 *//* used by QXL_IO_MONITORS_CONFIG_ASYNC */QXLPHYSICAL monitors_config;               // 显示器配置，用于存储显示器相关的配置信息uint8_t guest_capabilities[64];            // 客户端能力，存储与虚拟机环境相关的信息
};

/* qxl-1 compat: append only */
struct qxl_rom {uint32_t magic;                         // 魔术数，用于验证这是一个有效的 QXL ROMuint32_t id;                            // ROM 的唯一标识符uint32_t update_id;                     // 更新标识符，用于标记 ROM 版本或更新次数uint32_t compression_level;             // 压缩级别，可能指示 ROM 数据的压缩程度uint32_t log_level;                     // 日志级别，控制 QXL 驱动的日志输出详细程度uint32_t mode;                          // 驱动的工作模式（qxl-1 特定）uint32_t modes_offset;                  // 显示模式的偏移量，指向模式数据的位置uint32_t num_io_pages;                  // I/O 页的数量，表示 ROM 中的 I/O 页数量uint32_t pages_offset;                  // 页面的偏移量，指向页面数据的位置（qxl-1 特定）uint32_t draw_area_offset;              // 绘制区域的偏移量，表示绘制区域在 ROM 中的位置（qxl-1 特定）uint32_t surface0_area_size;            // 表面0区域的大小，用于描述第一个图形表面的内存大小（qxl-1 特定，名为 draw_area_size）uint32_t ram_header_offset;             // RAM 头部的偏移量，指向 RAM 头部数据的位置uint32_t mm_clock;                      // 内存时钟频率，控制 RAM 访问的时序，影响性能/* qxl-2 特有字段 */uint32_t n_surfaces;                   // 表面数量，表示支持的图形表面数量uint64_t flags;                         // 标志位，存储驱动的配置特性uint8_t slots_start;                    // 起始槽位，内存槽位的起始位置uint8_t slots_end;                      // 结束槽位，内存槽位的结束位置uint8_t slot_gen_bits;                  // 槽生成位数，用于标识槽位的生成位uint8_t slot_id_bits;                   // 槽 ID 位数，表示槽位的唯一标识符的位数uint8_t slot_generation;                // 槽代号，用于表示槽位的代次（内存管理、版本控制）/* qxl-4 特有字段 */uint8_t client_present;                 // 客户端存在标志，指示客户端是否存在uint8_t client_capabilities[58];        // 客户端的能力位图，描述客户端支持的功能或特性uint32_t client_monitors_config_crc;    // 客户端显示配置的 CRC 校验和，用于验证配置的有效性struct {uint16_t count;                     // 显示器配置的数量uint16_t padding;                   // 填充，保持对齐struct qxl_urect heads[64];         // 显示器配置，最多支持 64 个显示器} client_monitors_config;               // 客户端监视器配置，描述显示器的位置和尺寸
};