GPU/DRM 简介

原文地址：https://www.kernel.org/doc/htmldocs/drm/index.html

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。