Linux aarch64交叉编译之 mesa图形库

对于mesa的交叉编译。该文章的目标是编译一套aarch64 Linux Debian嵌入式版本上可以运行的版本库，接下来就开始趟坑。老套路，先把linux桌面版搞好，然后移植到嵌入式Linux Debian 板子上。

1 mesa简介

Mesa 3D是一个在MIT许可证下开放源代码的三维计算机图形库，以开源形式实现了OpenGL的应用程序接口。OpenGL的高效实现一般依赖于显示设备厂商提供的硬件，而Mesa 3D是一个纯基于软件的图形应用程序接口。由于许可证的原因，它只声称是一个“类似”于OpenGL的应用程序接口。

简而言之，mesa就是一套OpenGL标准的实现库，接口都是一样的。

附上mesa的gitlab项目下载地址：https://gitlab.freedesktop.org/mesa/mesa/-/tree/main

2 Linux 本地编译 & 交叉编译

2.1 Linux（ubuntu20.04）上mesa的编译

mesa是使用meson进行编译的，根据README.md的提示，编译关键步骤如下：

$meson build
$ninja -C build
$ninja -C build install

这里关于安装位置，可以通过--prefix=具体路径来设置。mesa编译后生成的是就是我们常见的OpenGL 的那种库，如下所示：

├── dri
│   ├── armada-drm_dri.so
│   ├── asahi_dri.so
│   ├── etnaviv_dri.so
│   ├── exynos_dri.so
│   ├── hx8357d_dri.so
│   ├── i830_dri.so
│   ├── i915_dri.so
│   ├── i965_dri.so
│   ├── ili9225_dri.so
│   ├── ili9341_dri.so
│   ├── imx-dcss_dri.so
│   ├── imx-drm_dri.so
│   ├── ingenic-drm_dri.so
│   ├── kgsl_dri.so
│   ├── kms_swrast_dri.so
│   ├── lima_dri.so
│   ├── mcde_dri.so
│   ├── mediatek_dri.so
│   ├── meson_dri.so
│   ├── mi0283qt_dri.so
│   ├── msm_dri.so
│   ├── mxsfb-drm_dri.so
│   ├── nouveau_vieux_dri.so
│   ├── panfrost_dri.so
│   ├── pl111_dri.so
│   ├── r200_dri.so
│   ├── r300_dri.so
│   ├── r600_dri.so
│   ├── r600_drv_video.so
│   ├── radeon_dri.so
│   ├── repaper_dri.so
│   ├── rockchip_dri.so
│   ├── st7586_dri.so
│   ├── st7735r_dri.so
│   ├── stm_dri.so
│   ├── sun4i-drm_dri.so
│   ├── swrast_dri.so
│   ├── v3d_dri.so
│   ├── vc4_dri.so
│   ├── virtio_gpu_dri.so
│   └── zink_dri.so
├── libEGL.so -> libEGL.so.1
├── libEGL.so.1 -> libEGL.so.1.0.0
├── libEGL.so.1.0.0
├── libgbm.so -> libgbm.so.1
├── libgbm.so.1 -> libgbm.so.1.0.0
├── libgbm.so.1.0.0
├── libglapi.so -> libglapi.so.0
├── libglapi.so.0 -> libglapi.so.0.0.0
├── libglapi.so.0.0.0
├── libGLESv1_CM.so -> libGLESv1_CM.so.1
├── libGLESv1_CM.so.1 -> libGLESv1_CM.so.1.1.0
├── libGLESv1_CM.so.1.1.0
├── libGLESv2.so -> libGLESv2.so.2
├── libGLESv2.so.2 -> libGLESv2.so.2.0.0
├── libGLESv2.so.2.0.0
├── libGL.so -> libGL.so.1
├── libGL.so.1 -> libGL.so.1.2.0
├── libGL.so.1.2.0
├── libxatracker.so -> libxatracker.so.2
├── libxatracker.so.2 -> libxatracker.so.2.5.0
├── libxatracker.so.2.5.0
└── pkgconfig

说明：这里dri目录下的内容是和平台相关的（比如i915是intel的，lima和panfrost是mali的，只是支持的代数不一样而已。当然，如果该GPU比较新比如G610这种的，mesa如果不支持会使用swrast驱动来使用CPU模拟绘制同时性能会大幅度下降）。如果涉及嵌入式Linux的移植，一般这种dri驱动留一个即可。

2.2 aarch64交叉编译与移植

2.2.1 交叉编译

因为是用aarch64交叉编译，需要提前配置环境，安装如下软件：

sudo apt install binutils-aarch64-linux-gnu-dbg binutils-aarch64-linux-gnu cpp-aarch64-linux-gnu \
g++-10-aarch64-linux-gnu g++-9-aarch64-linux-gnu g++-aarch64-linux-gnu g++ \
gcc-10-aarch64-linux-gnu-base gcc-9-aarch64-linux-gnu-base gcc-aarch64-linux-gnu \
pkg-config-aarch64-linux-gnu qemu-efi-aarch64 gcc arch-test

构建一个sysroot路径需要用到的aarch64虚拟机，方式如下：

#创建一个虚拟fs文件系统
$sudo qemu-debootstrap --arch arm64 bullseye /mnt/data/arm64 http://deb.debian.org/debian/
#进入到文件系统
$sudo chroot /mnt/data/arm64/
#退出文件系统
$exit

在mesa目录下构建一个arm64文件，内容如下：

[binaries]
c = 'aarch64-linux-gnu-gcc'
cpp = 'aarch64-linux-gnu-g++'
ar = 'aarch64-linux-gnu-gcc-ar'
strip = 'aarch64-linux-gnu-strip'
pkgconfig = 'aarch64-linux-gnu-pkg-config'
ld = 'aarch64-linux-gnu-ld'
pcap-config = ''
cmake = 'cmake'

[properties]
skip_sanity_check = true
sys_root = '/mnt/data/arm64'
# Generate binaries that are portable across all Armv8 machines
platform = 'generic'
pkg_config_libdir ='/mnt/data/arm64/usr/lib/aarch64-linux-gnu/pkgconfig:/mnt/data/arm64/usr/share/pkgconfig'

[built-in options]
c_args = ['--sysroot', '/mnt/data/arm64']
c_link_args = ['-Wl,-rpath', '/mnt/data/arm64/usr/lib/aarch64-linux-gnu/', '-Wl,--as-needed']

[host_machine]
system = 'linux'
cpu_family = 'aarch64'
cpu = 'armv8-a'
endian = 'little'

之后在mesa目录下执行：

$meson build --cross-file arm64.txt 
$ninja -C build
$ninja -C build install

注意：这个时候编译有可能出现各种缺库的问题，和之前编译weston时一样，我们需要执行：

$sudo chroot /mnt/data/arm64/
$apt search [缺的库 关键字检索]
$apt-file search [缺少的头文件之类的关键字检索]
$apt install [相关的库]

2.2.2 解决移植中的库链接问题

通过前面的操作，编译成功后可以将mesa其移动到debian开发板上（注意：开发版的库需要和虚拟机运行时缺少的库作同步）。但是这时候发现会有很多链接的错误，找不到库，我们这样调整

mesa在链接库的时候走search_paths变量，因此我们的思路就是调整search_paths变量，mesa的配置文件meson_options.txt，修改内容如下：

diff --git a/meson_options.txt b/meson_options.txt
index 33471f0..95c47bb 100644
--- a/meson_options.txt
+++ b/meson_options.txt
@@ -467,3 +467,10 @@ option(
   value : true,
   description : 'use msse2 flag for mingw x86. Default: true',
 )
+option(
+       'x-default-drv-dir',
+       type: 'string',
+       value: 'default',
+       description: 'x define for different moduledir path'
+)

接下来修改weston配置文件meson.build，将dri-search-path替换成x-default-drv-dir，如下所示：

diff --git a/meson.build b/meson.build
index 0c3d0c7..4d8b589 100644
--- a/meson.build
+++ b/meson.build
@@ -83,7 +83,8 @@ dri_drivers_path = get_option('dri-drivers-path')
 if dri_drivers_path == ''
   dri_drivers_path = join_paths(get_option('prefix'), get_option('libdir'), 'dri')
 endif
-dri_search_path = get_option('dri-search-path')
+#dri_search_path = get_option('dri-search-path')
+dri_search_path = get_option('x-default-drv-dir')
 if dri_search_path == ''
   dri_search_path = dri_drivers_path
 endif

修改好代码后，这次我们重新编译，执行meson时候多了一个宏的设置，详细如下：

$meson build --prefix=[交叉编译输出路径] \
-Dx-default-drv-dir=[开发板 库路径] \
--cross-file arm64.txt 
$ninja -C build
$ninja -C build install

之后编译出来的库文件放到开发板对应位置就可以使用啦～。当然这里dri的库需要根据开发板实际情况调整（比如 RK3399的板子，GPU是T860，拷贝panfrost_dri.so即可，其他的可以不用拷贝）。