Hacker News Digest

Это вторая часть серии о разработке Tyr — современного GPU‑драйвера на Rust для ядра Linux с поддержкой Arm Mali на CSF.

Разберем, как работают GPU‑драйверы, на примере VkCube — простого приложения на Vulkan, рисующего вращающийся куб. Простота сцены помогает понять путь данных и команд от приложения к GPU.

UMD и KMD

• UMD (usermode) реализует API вроде Vulkan/OpenGL/OpenCL и преобразует команды приложений в низкоуровневые команды для GPU. В нашем случае это panvk из Mesa.
• KMD (kernel mode) соединяет UMD с железом: инициализирует устройство, управляет памятью, очередями, планированием и уведомлениями. В нашем случае это Tyr, нацеленный попасть в основное дерево Linux.

Что делает UMD

• Подготавливает данные: геометрию, текстуры, машинный код шейдеров, матрицы трансформаций.
• Просит KMD разместить их в памяти GPU, создает VkCommandBuffer с командами отрисовки, настраивает состояние конвейера, указывает, куда писать результат, и как получать сигнал о завершении.

Про шейдеры

• Это полноценные программы на GPU. Для VkCube им нужны хотя бы геометрия, цвета и матрица вращения, чтобы расположить и раскрасить куб и крутить его.

Что делает KMD

• Выделяет и отображает память, изолируя процессы в отдельных контекстах/VM.
• Принимает работу от UMD, ставит в аппаратные очереди, отслеживает зависимости и завершение.
• Планирует выполнение на массово параллельном, асинхронном железе, соблюдая порядок и справедливое распределение ресурса между клиентами.
• Инициализирует устройство: тактирование, питание, стартовые процедуры; обеспечивает совместный и честный доступ приложений к GPU.

Ключевой вывод

• Основная сложность — в UMD, который переводит высокоуровневые API в команды GPU. Но KMD обязан предоставить надежные примитивы: память, очереди, синхронизацию, планирование и разделение ресурсов, чтобы UMD было реально реализовать.

Интерфейс драйвера

• На основе этих задач KMD экспонирует минимальный набор операций: запрос сведений об устройстве, создание/уничтожение VM, привязка/отвязка памяти к VM, получение состояния VM, отправка работ в очереди и механизмы уведомлений — тот же API, что у C‑драйвера Panthor для того же железа.