在Rust中使用Linux的直接渲染管理器调用mmap时失败

Question

一段时间以来，我一直在玩Linux的Direct Rendering Manager，它允许人们进行一些非常低级的图形管理。这通常是在C语言中，在libdrm的帮助下完成的，或者直接使用DRM头。

我正在尝试在Rust中创建一个与libdrm等效的，它不仅仅是绑定到C库，而是直接使用系统调用。考虑到DRM几乎没有留档，这不是一项容易的任务，但我正在使用C中的这个示例来获取从哪里开始的提示。

我现在已经到了应该创建一个哑缓冲区并将其映射到内存中的地步，这样我就可以修改屏幕上显示的每像素的内容。为此，我必须使用mmap，但我得到了一个非常奇怪的错误。

下面是C语言中的一段最基本的工作代码：

#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <drm/drm.h>
#include <drm/drm_mode.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/mman.h>

int main()  {

    // STEP 1: GET ACCESS TO DRM

    int fd = open("/dev/dri/card0", O_RDWR | O_CLOEXEC);
    if (fd < 0) {
        printf("Error in function open(): %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }

    // STEP 2: CREATE DUMBBUFFER

    struct drm_mode_create_dumb dreq;
    dreq.height = 1080,
    dreq.width  = 1920,
    dreq.bpp    = 32,
    dreq.flags  = 0,
    dreq.handle = 0,
    dreq.pitch  = 0,
    dreq.size   = 0;
    int ret = ioctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB, &dreq);
    if (ret == -1)  {
        printf("Call to DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB failed: %s\n",
            strerror(errno));
        return 1;
    }

    // STEP 3: ADD FRAMEBUFFER

    struct drm_mode_fb_cmd creq;
    creq.fb_id  = 0;
    creq.width  = dreq.width;
    creq.height = dreq.height;
    creq.pitch  = dreq.pitch;
    creq.bpp    = dreq.bpp;
    creq.depth  = 24;
    creq.handle = dreq.handle;
    ret = ioctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_ADDFB, &creq);
    if (ret == -1)  {
        printf("Call to DRM_IOCTL_MODE_ADDFB failed: %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }

    // STEP 4: PREPARE FOR MAPPING

    struct drm_mode_map_dumb mreq;
    mreq.handle = dreq.handle;
    mreq.pad    = 0;
    mreq.offset = 0;
    ret = ioctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMB, &mreq);
    if (ret == -1)  {
        printf("Call to DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMB failed: %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }

    // STEP 5: MAPPING PROPER

    void *map = mmap(0, dreq.size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, 
        fd, mreq.offset);
    if (map == MAP_FAILED)  {
        printf("Error in function mmap(): %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    } else {
        printf("Address of mapped data: 0x%x\n", map);
    }

    return 0;
}

这是Rust中完全相同的代码。当然，我的真实代码中有更多的东西，但这个最小的代码足以得到错误：

#![feature(libc)]

extern crate libc;
use self::libc::{c_char, c_int, c_ulong, c_void, off_t, size_t};

extern {
    pub fn ioctl(fd : c_int, request : c_ulong, arg : *mut c_void) -> c_int;
}

fn errno() -> c_int {
    unsafe { *libc::__errno_location() }
}

fn get_c_error() -> String  {
    unsafe {
        let strerr = libc::strerror(errno()) as *mut u8;
        let length = libc::strlen(strerr as *const c_char) as usize;

        let mut string = String::with_capacity(length);

        for i in 0..length   {
            let car = *strerr.offset(i as isize) as char;
            if car == (0 as char)   { break; }
            string.push(car);
        }

        string
    }
}

#[repr(C)]
struct CCreateDumb  {
    height : u32,
    width  : u32,
    bpp    : u32,
    _flags : u32,
    handle : u32,
    pitch  : u32,
    size   : u64,
}

#[repr(C)]
struct CFrameBuffer {
    _fb_id  : u32,
    _width  : u32,
    _height : u32,
    _pitch  : u32,
    _bpp    : u32,
    _depth  : u32,
    _handle : u32,
}

#[repr(C)]
struct CMapDumb {
    _handle : u32,
    _pad    : u32,
    offset  : u32,
}

fn main()   {

    // STEP 1: GET ACCESS TO DRM

    let pathname = "/dev/dri/card0".to_string();
    let fd : c_int = unsafe {
        libc::open(pathname.as_ptr() as *const c_char,
                    libc::O_RDWR | libc::O_CLOEXEC)
    };
    if fd < 0 {
       panic!("Error in call of C function open(): {}", get_c_error());
    }

    // STEP 2: CREATE DUMBBUFFER

    let mut dreq = CCreateDumb {
        height : 1080,
        width  : 1920,
        bpp    : 32,
        _flags : 0,
        handle : 0,
        pitch  : 0,
        size   : 0,
    };
    // NB : 0xc02064b2 = DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB
    let mut ret = unsafe { 
        ioctl(fd, 0xc02064b2 as c_ulong, &mut dreq as *mut _ as *mut c_void)
    };
    if ret == -1    {
        panic!("Call to DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB failed: {}", get_c_error());
    }

    // STEP 3: ADD FRAMEBUFFER

    let mut creq = CFrameBuffer {
        _fb_id  : 0,
        _width  : dreq.width,
        _height : dreq.height,
        _pitch  : dreq.pitch,
        _bpp    : dreq.bpp,
        _depth  : 24,
        _handle : dreq.handle,
    };
    // NB : 0xc01c64ae = DRM_IOCTL_MODE_ADDFB
    ret = unsafe { 
        ioctl(fd, 0xc01c64ae as c_ulong, &mut creq as *mut _ as *mut c_void)
    };
    if ret == -1    {
        panic!("Call to DRM_IOCTL_MODE_ADDFB failed: {}", get_c_error());
    }

    // STEP 4: PREPARE FOR MAPPING

    let mut mreq = CMapDumb {
        _handle : dreq.handle,
        _pad    : 0,
        offset  : 0,
    };
    // NB : 0xc01064b3 = DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMB
    ret = unsafe { 
        ioctl(fd, 0xc01064b3 as c_ulong, &mut mreq as *mut _ as *mut c_void)
    };
    if ret == -1    {
        panic!("Call to DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMB failed: {}", get_c_error());
    }

    // STEP 5: MAPPING PROPER

    let map = unsafe { 
        libc::mmap(
            0 as *mut c_void,
            dreq.size as size_t,
            libc::PROT_READ | libc::PROT_WRITE,
            libc::MAP_SHARED,
            fd,
            mreq.offset as off_t
        )
    };
    if map == libc::MAP_FAILED  {
        panic!("Error in call of C function mmap(): {}", get_c_error());
    } else {
        println!("Address of mapped data: 0x{:p}", map);
    }
}

它编译得很好，但是当我执行它时，我得到了这个错误。

线程"在'调用C函数mmap（）时出错：无效参数'时惊慌失措，memmapping.rs:139注意：使用RUST_BACKTRACE=1运行回溯。

使用extern块直接链接原始的Cmmap函数，而不是cratelibc的生锈函数，不会改变任何东西。

我看了这个名为mmap的项目，并尝试做同样的事情，以确保size和偏移是页面对齐的，但它没有改变任何东西，因为它们已经是页面对齐的。

这个SO问题使用了一个名为std::os::MemoryMap的stdlib工具，但它已经不存在了。

Answer 1

因此，我按照Shepmaster的建议使用了strace，并发现了问题：CMapDumb结构的offset字段应该是u64而不是u32（我从C原件复制的速度太快了）。DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMBIOCTL返回的实际偏移量是33位，我丢失了最重要的一位。现在可以了。