当我们在谈论色温调节的时候，我们在谈论什么

总述

前段时间在一个项目里，做了一个色温调节的东西。发现这部分的资料有点少，所幸研究了一段时间，记录一下，免得后面又忘记了。
色温调节是上层发出，最终由显卡驱动处理的一个事件。桌面一般都是采用redshift 调节色温，到xserver，xserver进行一些自己的处理，转由libdrm用drm ioctl陷入内核drm模块，最终到实际的显卡驱动。redshift这边没怎么研究过，本文就先从xserver讲起吧。涉及到具体的显卡驱动，就用radeon驱动为例。

xserver

用户可以直接用xrand命令调节色温：

xrandr --output XXXX --gamma 1:1:1

可以用这个命令看看色温调节是否正常。
gamma参数后面第一个1是红色，第二个1是绿色，第三个1是蓝色。通过调三原色达到调色温的目的。先拉一份xserver的代码来看看xserver是怎么处理参数的。从debian的仓库里直接拉下，非常方便。apt source xorg-server（不要用sudo拉代码，不信你可以试试看）。经验之谈：代码拉下来之后，先打个包替换本地安装的xserver，验证代码的正确性。
dpkg-buildpackage -sa -nc -j40，第一次打包会很慢，稍微等一会。完成之后会在父目录下生成很多个deb包，暂时没分辨分别是什么什么包，所以统统安装，之后重启xserver。重启之后x依然运行正常，那就没什么问题了。
对于xserver而言，上层可以通过两种方式调节色温：一种是redshift；另一种是xrandr提供的gamma参数。这两种方式一开始调用的接口不同，殊途同归，最终通过同一个接口进到libdrm中去。

redshift调节色温xserver函数调用链

ProcVidModeSetGamma
{if (!pVidMode->SetGamma(pScreen, ((float) stuff->red) / 10000.,((float) stuff->green) / 10000.,((float) stuff->blue) / 10000.))return BadValue;return Success;
}->xf86VidModeSetGamma->xf86ChangeGamma->CMapChangeGamma->CMapReinstallMap->CMapRefreshColors->xf86RandR12LoadPalette{for (c = 0; c < config->num_crtc; c++) {xf86CrtcPtr crtc = config->crtc[c];RRCrtcPtr randr_crtc = crtc->randr_crtc;if (randr_crtc) {xf86RandR12CrtcComputeGamma(crtc, colors, reds, greens, blues,randr_crtc->gammaRed,randr_crtc->gammaGreen,randr_crtc->gammaBlue,randr_crtc->gammaSize);} else {xf86RandR12CrtcComputeGamma(crtc, colors, reds, greens, blues,NULL, NULL, NULL,xf86GetGammaRampSize(pScreen));}xf86RandR12CrtcReloadGamma(crtc);}}->xf86RandR12CrtcReloadGamma->drmmode_crtc_gamma_set{drmModeCrtcSetGamma(drmmode->fd, drmmode_crtc->mode_crtc->crtc_id,size, red, green, blue);}

xf86VidModeSetGammaProcVidModeSetGamma接口实现在x扩展中，应该和x协议 xclient有关（细节待补充）。这个函数根据传入的参数，调用实现在xf86中的setgamma钩子函数，钩子上挂的是xf86VidModeSetGamma，这个函数没什么实际功能是个框架：转换参数，调用xf86ChangeGamma->CMapChangeGamma->``CMapReinstallMap->CMapRefreshColors->xf86RandR12LoadPalette。xf86RandR12LoadPalette遍历每个crtc，分别计算gamma和load gamma。用户可能修改一个或者多个gamma参数，在这里全部扫过之后，可以节省调用时间。 load gamma直接调用crtc的gamma set接口——drmmode_crtc_gamma_set，从这里正式进入libdrm里。
xrandr方式调节色温的调用链简单多了，从randr调用带xf86中，余下的和上面一样。

RRCrtcGammaSet->xf86RandR12CrtcSetGamma->xf86RandR12CrtcReloadGamma->drmmode_crtc_gamma_set

libdrm

令人迷惑的xserver终于大概理清楚了，主要是能力有限，分析不清楚。libdrm的代码一般都很简单，做一个基本的判非操作之后，用ioctl陷入内核中。比如刚刚找不到的函数，他的实现是这样的：

drm_public int drmModeCrtcSetGamma(int fd, uint32_t crtc_id, uint32_t size,uint16_t *red, uint16_t *green,uint16_t *blue){struct drm_mode_crtc_lut l;memclear(l);l.crtc_id = crtc_id;l.gamma_size = size;l.red = VOID2U64(red);l.green = VOID2U64(green);l.blue = VOID2U64(blue);return DRM_IOCTL(fd, DRM_IOCTL_MODE_SETGAMMA, &l);}

熟悉内核代码的童鞋都知道，从ioctl开始就陷入内核了。接下来需要去drm驱动里找到对DRM_IOCTL_MODE_SETGAMMAflag的处理即可。

内核drm模块

drm 的ioctl接口都是实现在文件drivers/gpu/drm/drm_ioctl.c中，DRM_IOCTL_MODE_SETGAMMA对应的接口是drm_mode_gamma_set_ioctl：

int drm_mode_gamma_set_ioctl(struct drm_device *dev,void *data, struct drm_file *file_priv)
{struct drm_mode_crtc_lut *crtc_lut = data;struct drm_crtc *crtc;void *r_base, *g_base, *b_base;int size;struct drm_modeset_acquire_ctx ctx;int ret = 0;if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET))return -EINVAL;crtc = drm_crtc_find(dev, file_priv, crtc_lut->crtc_id);if (!crtc)return -ENOENT;if (crtc->funcs->gamma_set == NULL)return -ENOSYS;drm_modeset_acquire_init(&ctx, 0);
retry:ret = drm_modeset_lock_all_ctx(dev, &ctx);if (ret)goto out;size = crtc_lut->gamma_size * (sizeof(uint16_t));r_base = crtc->gamma_store;if (copy_from_user(r_base, (void __user *)(unsigned long)crtc_lut->red, size)) {ret = -EFAULT;goto out;}g_base = r_base + size;if (copy_from_user(g_base, (void __user *)(unsigned long)crtc_lut->green, size)) {ret = -EFAULT;goto out;}b_base = g_base + size;if (copy_from_user(b_base, (void __user *)(unsigned long)crtc_lut->blue, size)) {ret = -EFAULT;goto out;}ret = crtc->funcs->gamma_set(crtc, r_base, g_base, b_base,crtc->gamma_size, &ctx);
......return ret;
}

按照惯例，drm只实现框架代码并不care具体的功能，代码通常比较简单，没什么复杂的调用链。drm进来先判断操作的合法性，检查feature标志、根据用户参数获取crtc，判断显卡是否实现了gamma_set接口。全部正常之后，根据用户传入的参数计算红绿蓝三色的基准值，然后调用显卡自己实现的gamma_set接口。以radeon为例，大致调用链如下所示：

radeon_crtc_gamma_set->radeon_crtc_load_lut{
#define ASIC_IS_DCE5(rdev) ((rdev->family >= CHIP_BARTS))if (ASIC_IS_DCE5(rdev))dce5_crtc_load_lut(crtc);else if (ASIC_IS_DCE4(rdev))dce4_crtc_load_lut(crtc);else if (ASIC_IS_AVIVO(rdev))avivo_crtc_load_lut(crtc);elselegacy_crtc_load_lut(crtc);}->device dependence write registers

radeon gamma_set调用radeon_crtc_load_lut,load lut根据显卡芯片类型确定调用哪个，在load lut中实现写寄存器，这部分就和硬件相关了。不同的显卡芯片、不同给厂家的显卡，这部分实现都是不一样的。

Q & A

1. 为什么有的设备能调节色温，有的设备不能调节色温呢？
  色温调节是要显卡支持的，如上分析，色温调节最终从drm 的gamma_set调用到显卡自身实现的gamma_set中去，真正执行调节功能的是显卡自身的gamma set函数。然而不是所有得到显卡都实现了这个功能，因此给用户看到的现象是：有的卡能调色温，有的卡不支持。