PRIME 是一種用於管理最新一些台式機和筆記本電腦上的混合圖形的技術(NVIDIA 的 Optimus,Radeon 的 AMD 動態可切換圖形)。PRIME GPU 分載(offloading)和反向 PRIME(reverse PRIME)是在 Linux 內核中支持無復用混合顯示的嘗試。
- 本文出現的一些不常用縮寫的解釋:
- iGPU - integrated GPU,集成顯卡
- dGPU - discrete/dedicated GPU,獨立/專用顯卡
PRIME GPU 分載
用戶希望在更強大的顯卡上渲染應用程式,並將結果發送到連接顯示器的顯卡。
命令 xrandr --setprovideroffloadsink provider sink
可用於讓渲染分載提供程序(offload provider)將其輸出發送到接收端(sink)提供程序(也就是連接了顯示器的提供程序)。提供程序和接收端標識符可以是數字(0x7d、0x56)或區分大小寫的名稱(Intel、radeon)。
xf86-video-*
或內置內核級顯示模式設置)驅動程序時,不再需要此設置,因為它們默認啟用 DRI3,因此會自動地這樣設置。不過,再次顯式設置它們一次也不會有什麼害處。樣例:
$ xrandr --setprovideroffloadsink radeon Intel
命令中的提供程序也可以用序號代替名字:
$ xrandr --setprovideroffloadsink 1 0
對於開源程序 - PRIME
要將獨立顯卡用於最需要它的應用程式(例如遊戲、3D 建模器...),請在程序的啟動命令前面加上環境變量 DRI_PRIME=1
:
$ DRI_PRIME=1 glxinfo | grep "OpenGL renderer"
OpenGL renderer string: Gallium 0.4 on AMD TURKS
/sys/bus/pci/devices/
,但前綴為 pci-
並將分號和點替換為下劃線,例如 DRI_PRIME=pci-0000_01_00_0
。其他應用程式仍將使用功耗較低的集成顯卡。一旦 X 伺服器重新啟動,這些設置就會丟失,可能需要製作一個腳本並在桌面環境啟動時自動運行(或者將其放在 /etc/X11/xinit/xinitrc.d/
目錄下面)。不過,這樣可能會縮短電池壽命並增加熱量。
更多信息可以參考 Gentoo:AMDGPU#Identifying which graphics card is in use。
為了讓 DRI_PRIME
在 Vulkan 應用程式上工作,需要安裝 vulkan-mesa-layers包,以及用於 32 位應用程式的 lib32-vulkan-mesa-layers包。
PRIME 渲染分載
NVIDIA 驅動程序從版本 435.17 開始支持這個方案。iGPU 驅動程序 xf86-video-amdgpu包(450.57)和 xf86-video-intel包(455.38)官方支持內核級顯示模式設置(modesetting)。
要在 NVIDIA 顯卡上運行程序,您可以使用 nvidia-prime包 軟體包提供的 prime-run
腳本:
$ prime-run glxinfo | grep "OpenGL renderer" $ prime-run vulkaninfo
PCI-Express Runtime D3 (RTD3) 電源管理
開源驅動程序
在 GPU 不和 PRIME 分載或反向 PRIME 一起使用的時候,內核 PCI 電源管理就會關閉該 GPU。
內核級顯示模式設置、xf86-video-amdgpu包、xf86-video-intel包、xf86-video-nouveau包 驅動程序都支持此功能。
以下命令可用於檢查每個 GPU 當前的電源狀態:
$ cat /sys/class/drm/card*/device/power_state
NVIDIA
對於在 Intel Coffee Lake 或更高版本 CPU 以及某些 Ryzen CPU(如 5800H)平台上運行的圖靈(Turning)架構顯卡,可以在不使用的時候完全關閉 GPU。
需要以下 udev 規則,如 NVIDIA 所建議的:
/etc/udev/rules.d/80-nvidia-pm.rules
# Enable runtime PM for NVIDIA VGA/3D controller devices on driver bind ACTION=="bind", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030000", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto" ACTION=="bind", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030200", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto" # Disable runtime PM for NVIDIA VGA/3D controller devices on driver unbind ACTION=="unbind", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030000", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="on" ACTION=="unbind", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030200", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="on"
一些用戶還報告以下附加行也是必要的:
/etc/udev/rules.d/80-nvidia-pm.rules
# Enable runtime PM for NVIDIA VGA/3D controller devices on adding device ACTION=="add", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030000", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto" ACTION=="add", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030200", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto"
同時設置以下模塊參數:
/etc/modprobe.d/nvidia-pm.conf
options nvidia "NVreg_DynamicPowerManagement=0x02"
此外,您可以安裝 nvidia-prime-rtd3pmAUR,它提供了這兩個配置文件。
在設置好 udev 規則和模塊參數 後,您需要重新啟動筆記本電腦。
要檢查 NVIDIA GPU 是否已關閉,可以使用以下命令:
$ cat /sys/bus/pci/devices/0000:01:00.0/power/runtime_status
您將看到 suspended
或 running
。如果顯示 suspended
,則 GPU 已關閉,現在功耗將為 0 瓦,從而延長電池壽命。
在某些情況下,例如 NVIDIA RTX A1000,可能不會列出上述任何選項,而是顯示 active
。這並不一定意味著 GPU 處於 running
狀態。在這種情況下,您可以使用以下命令檢查狀態:
$ cat /sys/bus/pci/devices/0000:01:00.0/power/runtime_suspended_time
當 GPU 處於 suspended
狀態時,每次運行該命令時計數器都會遞增。當 GPU 的狀態變為 running
時,它將停止遞增。
如果您注意到 runtime_suspended_time
沒有遞增,您可以使用以下命令檢查您的 D3 狀態。
$ cat /proc/driver/nvidia/gpus/0000:01:00.0/power
如果它顯示 Runtime D3 status: Not supported
,您可能需要按照 此論壇帖子 中的步驟禁用它。一位用戶指出禁用 GpuFirmware
僅適用於閉源驅動程序,不適用於 nvidia-open包。
還需要啟用 nvidia-persistenced.service
服務以避免內核在 NVIDIA 設備資源不再使用時清空設備狀態[3]。
配置應用程式使用 GPU 渲染
即使沒有啟用動態電源管理,應用程式的渲染分載也要啟用[4]。
要在動態電源管理啟用時將應用程式分載到 NVIDIA GPU,需添加以下環境變量:[5]
__NV_PRIME_RENDER_OFFLOAD=1 __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=nvidia command
在 Steam 遊戲上使用時, 啟動命令行選項可以設置為:
__NV_PRIME_RENDER_OFFLOAD=1 __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=nvidia %command%
__NV_PRIME_RENDER_OFFLOAD
的值可能需要根據系統設置為 0
。建議檢查哪個 GPU 是 0
,哪個是 1
,因為此變量指定將使用哪個 GPU。GNOME 集成
安裝 switcheroo-control包 並啟用 switcheroo-control.service
以使用 GNOME 集成。
GNOME 尊重桌面項中的 PrefersNonDefaultGPU
屬性。或者也可以通過右鍵單擊圖標並選擇 Launch using Discrete Graphics Card 來使用 GPU 啟動應用程式。
疑難解答
如果安裝了 bumblebee包,則需要將其刪除,因為它將 nvida_drm
列入黑名單,該驅動程序由 X 伺服器加載 NVIDIA 驅動程序來實現渲染分載。
PRIME 同步
當使用 PRIME 時,主 GPU 渲染屏幕內容/應用程式,並將其傳遞給備用 GPU 進行顯示。參考an NVIDIA thread 此帖,"傳統的 vsync 可以將應用程式的呈現與系統內存中的副本同步,但需要一種額外的機制來將系統內存中的副本與 iGPU 的顯示引擎同步。與傳統的垂直同步不同,這種機制必須涉及到 dGPU 和 iGPU 驅動之間的通信。"
這種同步是使用 PRIME 同步實現的。要檢查顯示系統是否啟用了 PRIME 同步,可以查看 xrandr --prop
的輸出。
使用下面的命令啟用(PRIME 同步):
$ xrandr --output <output-name> --set "PRIME Synchronization" 1
- 在 NVIDIA 驅動程序上使用 PRIME 同步的先決條件是啟用 NVIDIA#DRM 內核級顯示模式設置。
- PRIME 同步無法在 AMDGPU DDX 驅動上使用(xf86-video-amdgpu包)。
反向 PRIME
如果第二個 GPU 的輸出無法被主 GPU 訪問,可以使用反向 PRIME來使用它們。這將涉及使用主 GPU 渲染圖像,然後將它們傳遞給第二個 GPU。
它可能開箱即用,但如果不能,則需要按照以下步驟進行配置。
配置
首先, 識別集成顯卡的總線 ID(BusID)
lspci -d ::03xx
00:02.0 VGA compatible controller: Intel Corporation UHD Graphics 630 (Mobile) 01:00.0 VGA compatible controller: NVIDIA Corporation TU117M [GeForce GTX 1650 Mobile / Max-Q] (rev a1)
在上面的示例中,Intel 集成顯卡的總線 ID 是 00:02.0 ,翻譯到 pci 總線上為 PCI:0:2:0。
如下設置您的 xorg.conf
並調整總線 ID。
/etc/X11/xorg.conf
Section "ServerLayout" Identifier "layout" Screen 0 "intel" Inactive "nvidia" Option "AllowNVIDIAGPUScreens" EndSection Section "Device" Identifier "nvidia" Driver "nvidia" EndSection Section "Screen" Identifier "nvidia" Device "nvidia" EndSection Section "Device" Identifier "intel" Driver "modesetting" BusID "PCI:0:2:0" EndSection Section "Screen" Identifier "intel" Device "intel" EndSection
命令 xrandr --setprovideroutputsource provider source
將提供程序設置為源輸出。 例如:
$ xrandr --setprovideroutputsource radeon Intel
完成後,獨立顯卡的輸出應該在 xrandr 中可用,可以執行以下操作來配置內部和外部顯示器:
$ xrandr --output HDMI-1 --auto --above LVDS1
已知問題
如果重啟後你只有一個提供程序,可能是因為當 Xorg 啟動時nvidia
模塊還沒加載。您需要啟用早期模塊加載。 有關詳細信息,請參閱NVIDIA#早啟動。
疑難解答
XRandR 只識別出一個顯卡
刪除或者移走 /etc/X11/xorg.conf
以及 /etc/X11/xorg.conf.d/
目錄下任何與 GPU 有關的文件
當程序使用獨立顯卡渲染時,程序黑屏
某些情況下 PRIME 的正常工作需要一個混合窗口管理器。如果你的窗口管理器不進行混合渲染,你可以在其基礎上使用 混合窗口管理器。
如果你使用 Xfce,你可以進入菜單 > 設置 > 窗口管理器調整 > 混合器並啟用混合渲染,然後再次嘗試你的應用程式。
在基於 GL 的渲染合成器下黑屏
目前基於 GL 的渲染合成器和 PRIME 分載渲染還有一些問題。當基於 Xrender 的渲染合成器(xcompmgr、xfwm、compton的默認後端,cairo-compmgr 和一些其他的合成器)可以正常工作,基於 GL 的渲染合成器(Mutter/muffin、Compiz、使用 GLX 後端的 compton、Kwin 的 OpenGL 後端等)一開始會顯示黑屏,就好像沒有運行渲染合成器一樣。雖然也可以通過調整使用渲染分載的程序窗口大小來強制顯示圖像,但這並不是一個實用的解決方案,因為它不適用於全屏的 Wine 應用程式。這意味著像 GNOME3 和 Cinnamon 這樣的桌面環境在使用 PRIME 分載時存在問題。
此外,如果使用的是英特爾 IGP,也許可以通過把 IGP 當作 UXA 而不是 SNA 運行來修復 GL合成問題,然而這可能會導致渲染分載進程出現問題(例如,xrandr --listproviders
可能不會列印獨立 GPU)。
某些程序在 Wayland 下打開時有延遲
如果你啟用了 RTD3(來自#NVIDIA),在使用 Wayland 時,程序打開時會感到一些延遲,這是因為它會先嘗試啟動 GPU(這需要大約1秒或更長時間),然後才嘗試打開程序,浪費了時間和電池壽命。這是 NVIDIA 驅動的問題。更多細節參見此帖。
欲解決該問題,請在您的 /etc/environment
文件中添加以下兩行:
/etc/environment
__EGL_VENDOR_LIBRARY_FILENAMES=/usr/share/glvnd/egl_vendor.d/50_mesa.json __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=mesa
使用 DXVK 運行 Wine 遊戲時出錯
當使用 PRIME 分載時,遇到 Major opcode of failed request: 156 (NV-GLX)
是一個已知問題。目前唯一的解決方法是啟動X會話時完全使用 NVIDIA GPU。一個用戶友好的方式是在 NVIDIA 獨顯和PRIME分載方法之間切換是使用 optimus-manager 工具或自己編寫一些自動化腳本。