Direct Rendering Manager

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Berechnungen zur Bildsynthese werden auf den Grafikprozessor verlagert. Computerspiele tun dies über OpenGL in Echt-Zeit. Computerspiele laufen in der Regel im Vollbildmodus und beanspruchen sämtliche Systemressourcen, da wirkt der Direct Rendering Manager überflüssig. Doch Zugriff auf Hardware ist eine fundamentale Aufgabe des Kernels, und er muss regulieren.
Der Direct Rendering Manager und Komponenten im User-space.
Direct Rendering Infrastructure versus indirect rendering in einer früheren Phase: der X server ist gerootet weil ein separater 2D Grafiktreiber Teil von ihm ist und dieser die Hardware aus dem User-space direkt, am DRM vorbei, anspricht.
Nur noch der Direct Rendering Manager hat direkten Zugriff auf die Grafikhardware.
In Linux-Kernel 3.12 wurden render nodes eingeführt und der KMS wurde abgespalten. Wayland implementiert "direct rendering" über EGL.

Der Direct Rendering Manager (abgekürzt DRM) ist ein Hardware-spezifisches Kernelmodul (Treiber), der auch ohne einen X-Server wie X.org-Server Zugriff auf den Speicher (DMA, AGP) der Grafikkarte gewährt. Außerdem stellt der DRM sicher, dass die definierten Sicherheitsregeln eingehalten und die Zugriffe auf die Hardware verwaltet werden. DRM ist ein Teil der Direct Rendering Infrastructure (DRI).

Was macht der DRM[Bearbeiten]

Der DRM unterstützt die DRI in dreierlei Hinsicht:[1]

  1. Da immer mehrere Instanzen der DRI um den direkten Zugriff auf die (Grafik-)Hardware „streiten“, ist es wichtig, diese Zugriffe zu verwalten und zu synchronisieren. Sonst könnte es zu Situationen kommen, in denen zwei Direct-Rendering-Instanzen versuchen, gleichzeitig auf die Hardwareressourcen zuzugreifen. Das könnte zu ungewollten Ergebnissen führen.
    Der DRM stellt dafür „lock-per-hardware“ zur Verfügung.
  2. Der DRM bietet einen Zugriffsmechanismus auf den Speicher, der ähnlich zu /dev/mem ist und so zur Sicherheit beiträgt. Denn der X-Server läuft normalerweise unter root, während dies für die Clientinstanzen nicht zutrifft. Außerdem sind direkte Zugriffe auch gar nicht erwünscht (siehe auch erster Punkt). Allerdings sind diese Zugriffe in drei Punkten eingeschränkt:
    • Es wird einer Instanz nur Zugriff auf die Mechanismen gewährt, wenn die Instanz mit dem X-Server verbunden ist (xauth).
    • Eine Direct-Rendering-Instanz erhält nur dann Zugriff auf den Speicher, wenn sie Zugriff auf /dev/drm? hat. Die Zugriffsrechte können nur von root geändert werden (dies geschieht im Allgemeinen über die X-Server Konfigurationsdatei).
    • Außerdem kann eine solche DRI-Instanz nur dann auf den Speicher zugreifen, wenn der Server dies erlaubt. Der Server kann auch nur Lesezugriffe erlauben.
  3. Der DRM verwaltet per Graphics Execution Manager (GEM) oder TTM den Grafikspeicher
  4. Außerdem stellt der DRM eine generische Zugriffsmöglichkeit für DMA zur Verfügung.

Entwicklung[Bearbeiten]

So wie die Direct Rendering Infrastructure selber, unterliegen auch an ihren Komponenten einer steten Weiterentwicklung.

  • Linux-Kernel Version 3.11 vom 2. September 2013 beinhaltete größere Änderungen am DRM.[2]
  • In den Linux-Kernel 3.12
    • wurde freedreno aufgenommen[3]
    • wurden die Grafikfunktionen des DRM und des KMS (Kernel-mode setting), siehe Mode-Setting, getrennt
    • wurde eine experimentelle Implementation von "Render-Nodes" in den Direct Rendering Manager integriert.[4][5][6][7][8]

Durch die neuen Render-Nodes können Anwendungen über mehr als einen Knotenpunkt im Linux-Kernel auf Grafikeinheiten, auch auf mehrere, zugreifen. Vorher durfte lediglich eine Anwendung, etwa der Displayserver, KMS vornehmen, und das nur mit Root-Rechten. Render-Nodes stellen eine API, über die userspace nicht-privilegierte GPU-Befehle ausführen lassen können, etwa für GPGPU.

Referenzen[Bearbeiten]

  1. A deeper look into GPUs and the Linux Graphics Stack, S. 25
  2. DRM Changes In Linux 3.11 Might Be The Biggest Ever. 30. Juni 2013. Abgerufen am 4. November 2013.
  3. Pull-Request for the mainline Linux kernel 3.12. Abgerufen am 2. Oktober 2013.
  4. Linux-Kernel 3.12: Effizienter rendern mit getrenntem DRM und KMS. Golem.de. 25. Oktober 2013. Abgerufen am 26. Oktober 2013.
  5. drm: implement experimental render nodes. Abgerufen am 4. November 2013.
  6. drm/i915: Support render nodes. Abgerufen am 4. November 2013.
  7. drm/radeon: Support render nodes. Abgerufen am 4. November 2013.
  8. drm/nouveau: Support render nodes. Abgerufen am 4. November 2013.

Siehe auch[Bearbeiten]

  • Mesa 3D – Programmierbibliothek, welche nicht nur APIs (OpenGL, OpenVG, u.a.) implementiert, sondern auch den Userspace-Teil der vorhandenen freien Grafiktreiber

Weblinks[Bearbeiten]