nouveau资料整理
nouveau是LINUX内核中NVIDIA显卡的开源驱动，但是它不对CUDA支持，熟悉nouveau对于加强掌握NVIDIA GPU显卡有极大的帮助。本文整理了阅读到的nouveau资料。
首先nouveau官网介绍它是NVidia显卡的加速开源驱动。
要认真读一遍nouveau的wikipedia介绍，它详细介绍了发展历史和支持的软件。
先来学习下入门阶段的介绍
development
nouveau开发也提供了不少的有价值的资料。
NVIDIA挤牙膏式的部分开源资料
NVIDIA挤牙膏式的部分开源资料github版
CodeNames
NVIDIA显卡的代号CodeNames
比如我使用的 GeForce GTX Titan Black 的 Codename就是
NVF1 (GK110B)。
Tegra X1 是 NV110 family (Maxwell) 的
NV12B (GM20B)。
GeForce GTX (1070, 1080) 是 NV134 (GP104)。
riva128.txt
比较老的一个介绍旧显卡的文档，但是阐明了内部的运作。
ContextSwitching
ContextSwitching 上下文切换的重要性和如何切换。
硬件上下文指的是显卡硬件的当前状态，即GPU寄存器和命令FIFO等。
NVidia显卡提供多个命令通道（Command
Channels），每个通道与给定的硬件环境相关联。
这意味着，在使用所有通道之前，每个图形客户端将在显卡上拥有其自己的通道和硬件上下文。
上下文之间的切换的方式在所有显卡中不总是一样的。 最新的Nvidia卡自动完成，但需要特殊的初始化，而较旧的则需要驱动程序自行处理。
在NV10之前，上下文切换由驱动程序完成并且是中断驱动的：每当显卡在当前未激活的通道上获取命令时，它将发送PGRAPH中断（PGRAPH中断是由显卡的图形引擎发送的中断） 到驱动程序，驱动必须保存显卡的寄存器，并恢复新的上下文。
从NV20开始，上下文切换由GPU在硬件上完成，从NV40开始计算，这些卡需要一个特殊的微代码，称为ctxprogs。
上下文切换现在适用于所有卡。 对于需要ctxprog（NV4x +）的卡，我们曾经复制过专有驱动程序发送的ctxprog，但现在已经为它们编写了ctxprog生成器。
fence
GL_NV_fence
解释了 fence 。
fence 是
DRM的TTM的重要概念，本质上是一种管理CPU和GPU之间并发的机制。
当GPU不再使用缓冲区对象时，fence
会跟踪，通常用于通知任何用户空间进程可以访问此缓冲对象。
向上支持的接口
nouveau向用户态支持的库包括 图形渲染API： Mesa 3D、 OpenGL； 计算API：OpenCL、 CUDA。
从图中可以看出，nouveau集成到了DRM的驱动和用户态上。
Coriander
Nouveau本身不支持 CUDA，但是 [Coriander 项目：Build applications written in NVIDIA® CUDA™ code for OpenCL™ 1.2 devices] 在OpenCL 1.2 上支持CUDA，但是需要使用项目提供的编译器。 Coriander一直在维护，github地址在 https://github.com/hughperkins/coriander。
Gdev
发表在顶会 USENIX ATC'12 上的项目Gdev：Open-Source GPGPU
Runtime and Driver Software ，为NVIDIA
GPGPU提供了驱动和运行时库的开源的支持。提供了CUDA driver
API，此项目可以运行在nouveau上。
Gdev停止更新在2014年，因此代码支持到彼时的sm
3.5计算能力的Kepler架构的GTX 780。
nouveau 代码
nouveau由两个内核模块 DRM和 KMS驱动组成，和调用用户空间的libdrm， Mesa 3D。
nouveau 代码的地址
nouveau upstream repository 一直由 skeggsb 维护。
+ nouveau 持续更新代码: https://github.com/skeggsb/nouveau
+ Linux kernel 中的最新 nouveau 更新： https://github.com/skeggsb/linux
- 用户态libdrm中的nouveau代码： https://github.com/tobiasjakobi/libdrm/tree/exynos/nouveau ，libdrm版本 https://dri.freedesktop.org/libdrm/ 。
其他：
+ Linux-4.4 内核代码中 nouveau代码 https://elixir.bootlin.com/linux/v4.4.169/source/drivers/gpu/drm/nouveau
+ Linux-4.4 nouveau 更新日志： https://cgit.freedesktop.org/nouveau/linux-2.6/log/?h=linux-4.4
如果要深入阅读代码，需要记住很多结构体和函数，网上没有什么代码解析的博客，官网也没有什么补充材料，只能靠自己阅读。
补充一些材料。
nouveau变量命名
Nouveau
In Linux 3.20 Will Have A Lot Of Code Cleaning 提到 Linux-3.20
中的更新情况，引入了 NVKM 命名空间，函数用
nvkm_* 代替 nouveau_* 。
但是没有二进制文件改动，这是将DRM驱动划拨出来方便以后虚拟化。改动见这里
比如 struct nouveau_mmu 改动为
struct nvkm_mmu
nvkm is short for NVIDIA Kernel
Module
drm/nouveau: finalise nvkm namespace switch (no binary change)linux-3.20 The namespace of NVKM is being changed to nvkm_ instead of nouveau_, which will be used for the DRM part of the driver. This is being done in order to make it very clear as to what part of the driver a given symbol belongs to, and as a minor step towards splitting the DRM driver out to be able to stand on its own (for virt).
Because there's already a large amount of churn here anyway, this is as good a time as any to also switch to NVIDIA's device and chipset naming to ease collaboration with them.
而对应的 nvif 就是应该是 NVIDIA InterFace的缩写。
GPU设备名称和芯片名称替换Nouveau自己的GPU名字。 如 gk104
替换 nve0 。
其他engine或subdev 的命名规则。
sw: rename from software
msenc: rename from venc
gr: rename from graph
msppp: rename from ppp
ce: rename from copy
pm: rename from perfmon
sec: separate from cipher (formerly crypt)
mmu: rename from vmmgr
pmu: rename from pwr (power)
clk: rename from clock
注： CE is DmaCopy > uevent : user event >e.g.: struct nouveau_event *uevent;
oclass : object class
sclass : subclass, 或者称为 child
libdrm
内核的drm主要是为了实现图形的DRI硬件加速而服务的，通过提供一系列ioctls的操作，使得应用层的软件可以直接对显卡硬件操作。驱动实际使用drm是经过libdrm封装之后的接口。
内核drm主要包括：vblank事件处理，内存管理，输出管理，framebuffer管理，命令注册，fence,suspend/resume
支持，dma服务等。
用户空间程序可以使用DRM
API来命令GPU进行硬件加速的3D渲染和视频解码以及GPGPU计算。
mesa
mesa 3D 的介绍就一句话：
> Open source implementations of OpenGL, OpenGL ES, Vulkan, OpenCL,
and more!
其他可以阅读的资料：
mesa3D
wikipedia：讲了Mesa3D的前生今世。
lago Toral
博客：介绍了很多mesa3d原理和linux图形栈的分析。
Linux图形系统和AMD显卡编程
系列教程
Gallium3D:Gallium3D是Mesa3D的一个非常重要组成部分
mesa source code
tree
mesa
框架与目录结构
以10.1.4版本的Mesa3D为例，主要由mesa主模块、gallium模块、egl模块、glsl模块和glx等模块组成. 其中最重要的模块就是主模块，它主要包括mesa/和mapi/这两个folder. mapi/负责所有API的初始化工作，为各个API设置分发表等；mesa/则是整个Mesa3D图形库的核心，它负责的有vbo相关工作、非Gallium3D支持的驱动DRI实现以及软件实现渲染管道等等. gallium模块则是Mesa3D整合原开源项目Gallium的结果，主要实现驱动无关的硬件加速. egl模块用来实现EGL库，glsl模块用来实现GLSL编译器，glx模块用来实现GLX库.
OpenGL
OpenGL API 是定义了一个跨编程语言、跨平台的应用程序接口(API)的规范，它用于生成2D和3D图像，而它仅仅是定义了一种API，并没有任何实现细节。 而OpenGL API的具体实现有很多，主要分为开源实现和闭源实现， 闭源实现如各大GPU厂商自己实现的闭源OpenGL图形库，例如AMD显卡的Catalyst闭源驱动；而开源实现便是Mesa3D。
Gallium3D
Gallium3D
Technical Overview from freedesktop
Gallium3D
Documentation
Mesa的框架决定了它驱动开发的复杂性：每个显卡厂商的3D驱动都有各自不同的应用后端，通过此调用 Mesa 的 API 来实现 3D 加速。 Intel、AMD 和 NVIDIA 这三大厂商的显卡都具备各自不同的应用后端，造成了开发和维护困难。
Gallium3D 提供一套统一的 API，这套API将标准的硬件特性（而非软件特性）暴露出来（如shader units），也就是说，Gallium3D 直接与统一的硬件级特性打交道，而非充当一个纯软件层。
因此，这些 API 使得 OpenGL 1.x/2.x，OpenGL 3.x，OpenVG，GPGPU 架构甚至 Direct3D 的实现，都只需要通过一个单独的后端即可。而无须各个厂商自行开发各自不同的后端。
这不仅让开发和维护显示驱动带来了极大的方便，而且统一的 API 使得 Mesa的灵活性和扩展性大大增强。
Gallium3D 的目的：
- make driver smaller and smaller
- model modern graphics hardware
- support multiple graphics API's
- Support multiple operating systems
IRC #nouveau
此频道所有的日志文件存放在了 https://people.freedesktop.org/~cbrill/dri-log/index.php 中。
http://webchat.freenode.net/ 频道为
#nouveau
如果要发言，需要提前注册下，IRC 账号注册 。
yuzu emulator
yuzu 是 Nintendo
Switch 的开源模拟器。
Nintendo Switch console 使用的显卡是 Tegra
X1，Maxwell架构，经过开源社区nouveau和yuzu的不懈努力，已经将其成功虚拟化。
yuzu使用OpenGL 和 Vulkan 两种图形API实现。
这对于研究maxwell架构的GPU又进一步提供了资料:D。