Mesa 打点分析

目标

以外部动态链接库的形式实现打点工具，并且在mesa合适的位置嵌入打点代码，分析glmark2运行过程中mesa执行情况，核心为分析调用栈和执行时间，最终定位到glmark2跑分不高的瓶颈点。

使用动态链接库并不会让事情更加简单或者更加困难，只是方便维护，可以将打点的记录和分析工具和为一个，并且可以分开编译mesa和打点工具。

注意：除了对zink进行打点分析，也要对dri进行打点分析，以便于对两者执行效率差别进行对比。

基本流程

编译debug版本的glmark2和mesa
在glmark2的Canvas.clear()、Scene.setup()、Scene.draw()、Scene.update()几个核心函数处添加gdb断点，输出从glmark2到mesa的stacktrace。
通过CGO编写独立线程运行的分析工具，以动态链接库的形式提供给mesa使用
根据gdb调用栈，在mesa代码中合适位置添加分析工具函数（Zink和硬件驱动都需要添加）
根据分析工具得到的统计信息，分析Zink运行瓶颈

debug版本编译方法

编译脚本都以shell脚本文件的形式放在了对应项目目录中。

如果要重新编译安装，最好先卸载以前的安装

ninja -C build uninstall

glmark2 和 mesa 的 debug 版本编译方式是一致的，通过 meson 进行配置。

meson build
meson configure build -D c_args=-g
meson configure build -D cpp_args=-g
meson configure build -D buildtype=debug

需要注意的是，编译mesa过程中还需要进行以下额外配置

meson configure build -D vulkan-drivers=intel
meson configure build -D gallium-drivers=swrast,zink

配置完成后重新安装即可

ninja -C build install

gdb调试

运行 gdb 调试 glmark2

gdb glmark2

以下指令均在gdb shell内执行。

运行程序

r arg1 arg2 ...
# 如运行build场景
r -b build

添加断点

b 函数名 # 函数名可以通过 func 或者 class::func 指定
b 行号 # 默认为main的行号，可以通过 filename:linenum 指定特定文件特定行号

分析工具

github链接

使用go+cgo编写，主要考虑和设计包括：

利用go语言对多线程的良好支持和对c语言的兼容性。
编译成动态链接库供mesa和glmark2调用，能够方便的做到同时对mesa和glmark2打点分析。
使用宏定义做到接口尽量简单（目前接口cgoAddTrace(cgoType C.int)只需要传入单个整型作为参数，整型值则有宏定义提供）。
能够复用打点和分析的代码。
使用多线程减少对mesa效率的影响。

在glmark2中使用动态链接库

所以需要将动态链接库的头文件libMesaTracer.h放到glmark2/src/下。

另外为了让meson编译过程中能够找到libMesaTracer，需要在根目录和src目录下的meson.build中添加依赖项。

# glmark2/meson.build
libMesaTracer = cpp.find_library('MesaTracer',
               dirs : ['/usr/local/lib'])

# glmark2/src/meson.build
common_deps = [
    m_dep,
    dl_dep,
    libjpeg_dep,
    libpng_dep,
    libmatrix_headers_dep,
    libMesaTracer,
]

在mesa中使用动态链接库

首先需要明确的一点是，mesa本身也是以动态链接库的形式提供给其他函数使用的，mesa并不是可执行程序，而通常的动态链接的发生时间是“加载程序后，执行程序前”，所以，mesa并不会调用动态链接库。这也是为什么在动态链接库init过程中启动的全局线程，即使被mesa引用，由于实际只在程序运行时发生了一次链接，所以线程也只存在这一个，全局变量也是一样的道理。

但是，依然需要以依赖的方式将链接库提供给mesa，要不然mesa就无从知道当mesa的函数被call的时候，该去找哪个动态链接库。

具体来说，需要

以dependency的方式把libMesaTracer.so加到根目录meson.build里面，从而让meson可以在编译过程中找到依赖。需要注意的是mesa用的编译器是cc。
```
libMesaTracer = cc.find_library('MesaTracer',
            dirs : ['/usr/local/lib'])
```

把上一步找到的依赖libMesaTracer加到需要这个依赖项的编译对象里，当前添加的地方包括：

# mesa-zink-12.5/src/mesa/meson.build
libmesa_common = static_library(
     'mesa_common',
     files_libmesa_common,
     c_args : [c_msvc_compat_args, _mesa_windows_args],
     cpp_args : [cpp_msvc_compat_args, _mesa_windows_args],
     gnu_symbol_visibility : 'hidden',
     include_directories : [inc_include, inc_src, inc_mapi, inc_mesa, inc_gallium, inc_gallium_aux, inc_libmesa_asm, include_directories('main')],
     dependencies : [libMesaTracer, idep_nir_headers, idep_mesautil],
     build_by_default : false,
 )

 # mesa-zink-12.5/src/mesa/drivers/x11/meson.build
 libgl = shared_library(
     'GL',
     files(
         'fakeglx.c', 'glxapi.c', 'xfonts.c', 'xm_api.c', 'xm_buffer.c', 'xm_dd.c',
         'xm_line.c', 'xm_tri.c',
     ),
     include_directories : [
         inc_include, inc_src, inc_mesa, inc_mapi, inc_gallium, inc_gallium_aux
     ],
     link_with : [libmesa_classic, libglapi_static, gl_link_with],
     dependencies : [idep_mesautil, dep_x11, dep_xext, dep_xcb, dep_thread, libMesaTracer],
     version : '1.6.0',
     install : true,
 )

 # mesa-zink-12.5/src/glx/meson.build
 libglx = static_library(
     'glx',
     [files_libglx, glx_generated],
     include_directories : [inc_include, inc_src, inc_mapi, inc_mesa, inc_gallium, inc_gallium_aux, inc_glapi, inc_loader],
     c_args : [
         gl_lib_cargs,
         '-DGL_LIB_NAME="lib@0@.so.@1@"'.format(gl_lib_name, gl_lib_version.split('.')[0]),
     ],
     gnu_symbol_visibility : 'hidden',
     link_with : [
         libloader, libloader_dri3_helper,
         extra_libs_libglx,
     ],
     dependencies : [
         idep_mesautil, idep_xmlconfig,
         dep_libdrm, dep_dri2proto, dep_glproto, dep_x11, dep_glvnd, libMesaTracer,
     ],
     )

 libgl = shared_library(
     gl_lib_name,
     [],
     link_with : [libglapi_static, libglapi],
     link_whole : libglx,
     link_args : [ld_args_bsymbolic, ld_args_gc_sections, extra_ld_args_libgl],
     dependencies : [
         dep_libdrm, dep_dl, dep_m, dep_thread, dep_x11, dep_xcb_glx, dep_xcb,
         dep_x11_xcb, dep_xcb_dri2, dep_xext, dep_xfixes, dep_xdamage, dep_xxf86vm,
         dep_xcb_shm, extra_deps_libgl, libMesaTracer,
     ],
     version : gl_lib_version,
     install : true,
 )

 # /home/songyiran/MesaWorkspace/mesa-zink-12.5/src/gallium/auxiliary/meson.build
 libgallium = static_library(
     'gallium',
     [files_libgallium, u_indices_gen_c, u_unfilled_gen_c],
     include_directories : [
         inc_loader, inc_gallium, inc_src, inc_include, include_directories('util')
     ],
     c_args : [c_msvc_compat_args],
     cpp_args : [cpp_msvc_compat_args],
     gnu_symbol_visibility : 'hidden',
     dependencies : [
         dep_libdrm, dep_llvm, dep_dl, dep_m, dep_thread, dep_lmsensors,
         idep_nir, idep_nir_headers, idep_mesautil, libMesaTracer,
     ],
     build_by_default : false
 )

 libgalliumvl_stub = static_library(
     'galliumvl_stub',
     'vl/vl_stubs.c',
     c_args : [c_msvc_compat_args],
     cpp_args : [cpp_msvc_compat_args],
     gnu_symbol_visibility : 'hidden',
     include_directories: [inc_gallium, inc_include, inc_src],
     dependencies : [idep_mesautil, libMesaTracer],
     build_by_default : false,
 )

 libgalliumvl = static_library(
     'galliumvl',
     files_libgalliumvl,
     c_args : [c_msvc_compat_args],
     cpp_args : [cpp_msvc_compat_args],
     gnu_symbol_visibility : 'hidden',
     include_directories : [inc_gallium, inc_include, inc_src],
     dependencies : [idep_mesautil, libMesaTracer],
     build_by_default : false,
 )

 libgalliumvlwinsys = static_library(
     'galliumvlwinsys',
     files_libgalliumvlwinsys,
     include_directories : [inc_gallium, inc_include, inc_loader, inc_src],
     dependencies : [dep_libdrm, vlwinsys_deps, idep_mesautil, libMesaTracer],
     build_by_default : false,
 )

 # /home/songyiran/MesaWorkspace/mesa-zink-12.5/src/gallium/frontends/dri/meson.build
 libdri = static_library(
     'dri',
     files_libdri,
     include_directories : [
         inc_include, inc_util, inc_mesa, inc_mapi, inc_src, inc_gallium,
         inc_gallium_aux, inc_dri_common,
     ],
     c_args : [libdri_c_args],
     gnu_symbol_visibility : 'hidden',
     dependencies : [
         dep_libdrm,
         idep_mesautil,
         libMesaTracer,
     ],
 )

 #/home/songyiran/MesaWorkspace/mesa-zink-12.5/src/gallium/drivers/zink/meson.build
 libzink = static_library(
     'zink',
     [files_libzink, zink_device_info, zink_nir_algebraic_c],
     gnu_symbol_visibility : 'hidden',
     include_directories : [inc_include, inc_src, inc_mapi, inc_mesa, inc_gallium, inc_gallium_aux, inc_vulkan_wsi, inc_vulkan_util],
     dependencies: [dep_vulkan, idep_nir_headers, idep_mesautil, libMesaTracer],
 )

 #/home/songyiran/MesaWorkspace/mesa-zink-12.5/src/amd/vulkan/meson.build
 libvulkan_radeon = shared_library(
     'vulkan_radeon',
     [libradv_files, radv_entrypoints, radv_extensions_c, amd_vk_format_table_c, sha1_h],
     include_directories : [
         inc_include, inc_src, inc_mapi, inc_mesa, inc_gallium, inc_gallium_aux, inc_amd, inc_amd_common, inc_amd_common_llvm, inc_compiler, inc_util, inc_vulkan_wsi,
     ],
     link_with : [
         libamd_common, libamd_common_llvm, libamdgpu_addrlib, libvulkan_wsi,
     ],
     dependencies : [
         dep_llvm, dep_libdrm_amdgpu, dep_thread, dep_elf, dep_dl, dep_m,
         dep_valgrind, radv_deps, idep_aco,
         idep_mesautil, idep_nir, idep_vulkan_util, idep_amdgfxregs_h, idep_xmlconfig,libMesaTracer,
     ],
     c_args : [no_override_init_args, radv_flags],
     cpp_args : [radv_flags],
     link_args : [
         ld_args_build_id, ld_args_bsymbolic, ld_args_gc_sections, libvulkan_radeon_ld_args,
     ],
     link_depends : [libvulkan_radeon_link_depends,],
     gnu_symbol_visibility : 'hidden',
     install : true,
 )

把头文件libMesaTracer.h加到它被调用的位置，当前它被加到了以下几个位置：
- mesa-zink-12.5/src/mesa/main/libMesaTracer.h
- mesa-zink-12.5/src/mesa/state_tracker/libMesaTracer.h
- mesa-zink-12.5/src/mesa/drivers/x11/libMesaTracer.h
- mesa-zink-12.5/src/glx/libMesaTracer.h
- mesa-zink-12.5/src/gallium/auxiliary/util/libMesaTracer.h
- mesa-zink-12.5/src/gallium/drivers/zink/libMesaTracer.h
- mesa-zink-12.5/src/amd/vulkan/libMesaTracer.h
比起哪里需要挪到哪里，修改meson.build中的include选项可能是个更明智的方案，但在对meson编译工具理解有限的当前，还是希望尽量减少不必要的编译选项修改。
部分库会指定自己的源文件和头文件，这时候需要把libMesaTracer.h加到需要的列表里。当前加了libMesaTracer.h的源文件列表包括：
- /home/songyiran/MesaWorkspace/mesa-zink-12.5/src/mesa/meson.build: files_libmesa_common
- /home/songyiran/MesaWorkspace/mesa-zink-12.5/src/glx/meson.build: files_libglx
- /home/songyiran/MesaWorkspace/mesa-zink-12.5/src/gallium/auxiliary/meson.build: files_libgallium
- /home/songyiran/MesaWorkspace/mesa-zink-12.5/src/amd/vulkan/meson.build: libradv_files

radeontop使用方法

运行glmark2程序的同时将radeontop结果倒入csv文件： radeontop -d test.csv

将目录下csv文件中的空格替换为逗号：

sed -i 's/ /,/g' `ls`

使用Excel打开相应csv文件用公式统一计算平均值即可

ARB timer query

OpenGL3.2支持的扩展，Mike在他的这篇博客中提到了zink中对该扩展的实现，扩展文档介绍了该扩展作用和使用方法。

比较特定优化前后结果

Resource object 前后
buffer memcpy

buffer memcpy

优化点博客
OpenGL PBO

实际修改的内容是zink_resource.c/resource_object_create()，函数最终返回的是zink_resource_object结构体，结构体中包含了

union {
    VkBuffer buffer;
    VkImage image;
};

即 vulkan 层面的 buffer 和 image 都用的这个结构体。

最终调用来说，追溯到zink_resource.c/zink_resource_create()，用来创建给gallium使用的pipe_resource。

创建pipe_resource的一个重要的用处是在zink_resource.c/zink_transfer_map()过程中，用来创建destination。

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基本流程

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分析工具

在glmark2中使用动态链接库

在mesa中使用动态链接库

radeontop使用方法

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