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DRM - Direct Rendering Manager

DRM是一个内核级的设备驱动,既可以编译到内核中也可以作为标准模块进行加载。DRM最初是在FreeBSD中出现的,后来被移植到Linux系统中,并成为Linux系统的标准部分。

DRM可以直接访问DRM clients的硬件。DRM驱动用来处理DMA,内存管理,资源锁以及安全硬件访问。为了同时支持多个3D应用,3D图形卡硬件必须作为一个共享资源,因此需要锁来提供互斥访问。DMA传输和AGP接口用来发送图形操作的buffers到显卡硬件,因此要防止客户端越权访问显卡硬件。


Linux DRM层用来支持那些复杂的显卡设备,这些显卡设备通常都包含可编程的流水线,非常适合3D图像加速。内核中的DRM层,使得这些显卡驱动在进行内存管理,中断处理和DMA操作中变得更容易,并且可以为上层应用提供统一的接口。

DRM代码位置

因为Linux kernel内部接口和数据结构可能随时发生变化,所以DRI模块要针对特定的内核版本进行编译。kernel 2.6.26之后的版本,DRM(DRI kernel模块)源码存放在kernel/drivers/gpu/drm中;在这之前的版本,源码在kernel/drivers/char/drm目录中。

每一个3D硬件加速驱动都包含一个内核模块,并且都需要使用DRM支持代码。


DRI - Direct Rendering Infrastructure

DRI并不是一个软件模块。相反DRI是由一系列的软件模块组成。引入DRI的目的是为了3D图形加速,DRI是一个软件架构,用来协调linux kernel,X windows系统,3D图形硬件以及OpenGL渲染引擎之间的工作。


DRM支持DRI的方式

DRM以三种方式支持DRI

  1. DRM提供到显卡硬件的同步访问。Direct rendering system有多个实体(比如X server,多个direct-rendering客户端,以及kernel)竞争访问显卡硬件。PC类的显卡在多个实体访问显卡硬件时会使用锁。DRM为每个显卡设备提供了一个锁,来同步硬件的访问。比如X server正在执行2D渲染,此direct-rendering客户端执行一个软件回调,这个软件回调会读写frame buffer。对于一些高端卡来说,由于硬件内部本身会对访问命令做排序,因此并不需要使用这个锁。

  2. DRM在访问显卡硬件时,强制执行DRI安全测策略。X server以root权限运行,在访问显卡的framebuffer和MMIO区域时,会用/dev/mem映射这些区域。direct-rendering 客户端,并不是运行在root权限的,但是仍然需要类似的映射。DRM设备接口允许客户端创建这些映射,但是必须遵守以下限制: *仅当客户端连接到X server时才能映射这些区域,这就迫使direct-rendering客户端遵守正常的X server安全策略。 * 仅当客户端能够打开/dev/drm?时才可以映射这些区域。这允许系统管理员可以配置direct rendering访问,仅可信的用户才能访问。 * 客户端只能映射X server允许映射的区域。

  3. DRM提供了一个通用的DMA引擎。大部分现代PC类计算机的显卡硬件提供command FIFO的DMA访问。DMA 访问比MMIO访问有更好的吞吐量性能。对于这些显卡,DRM 提供的DMA引擎包含下面的features: * 

DRM和DRI关系

早期的Direct Rendering Infrastructure



当前的Direct Rendering Infrastructure


我们可以看出DRM是DRI的一个组成部分,DRI同时还包含kms以及OPenGLES DRI driver部分。


KMS(Linux内核模式设置)

传统上,Linux 是由用户空间的程序设置视频模式的,(也就是分辨率)所以,切换终端的时候(Ctrl+Alt + F2)会闪屏并伴随着分辨率的切换,但是, tty2 - tty6 之间的切换又非常的迅速,没有分辨率的切换

这就是 KMS,把 X-server 中切换视频模式的代码移植到内核中来,并在引导的初期就切换视频模式表现就是,终端和X 图形界面使用相同的分辨率!而且,X-server 启动的时候非常平滑!