【Rust日报】2025-08-14 《在内核中编写 Rust GPU 驱动系列：GPU 如何工作》

苦瓜小仔发表于 2025-08-11 19:54

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文章《在内核中编写 Rust GPU 驱动系列：GPU 如何工作》

本文是 Tyr Rust GPU 驱动系列的第二篇，聚焦 Linux 内核中 Arm Mali CSF GPU 的运作原理。

作者以 VkCube 为例，分阶段阐述用户态驱动 UMD（panvk）如何与内核态驱动 KMD（Tyr）协同：UMD 负责将 Vulkan 指令转换为 GPU 可执行的命令缓冲并管理着色器、纹理与几何数据；KMD 则承担 GPU 内存分配与隔离、作业调度、命令队列提交及完成通知等核心任务。

文章重点介绍了 Tyr 向用户空间暴露的紧凑 ioctl 接口，包括设备查询、虚拟内存与缓冲对象管理、调度组生命周期及作业提交五大类别，并指出大部分复杂度仍集中在 UMD。

下一篇将深入 CSF 架构与 MCU 启动流程。

Asahi Linux 是一个开源项目，旨在让 Linux 原生运行在苹果的 Apple Silicon Mac 设备上。该项目已经在 GPU 驱动、音频支持、电源管理等方面取得了显著进展。并探索使用 Rust 编写 GPU 驱动程序，以提高性能和可靠性。

涵盖了多个方面的重大更新和改进：

图形栈的全面上游化：Asahi Linux 的 Mesa 驱动程序已完全集成到上游，消除了对下游补丁的依赖。DRM Native Context 实现已合并到 upstream virglrenderer 项目中，将在 Mesa 25.2 中启用，标志着 Asahi Linux 图形栈的全面上游化完成。
性能优化：随着 Mesa 驱动程序的全面上游化，性能优化工作迅速推进。大量合并请求已上游化，显著提升了 GPU 性能，尤其是在与 FEX 的 JIT 改进配合使用时。
32 位 Windows 应用支持：Mesa 25.2 新增了对 VK_EXT_map_memory_placed 的支持，使得 WINE 能够在 AArch64 上运行 32 位 Windows 应用程序和游戏，而无需使用 muvm。这大大简化了运行 Windows 应用的复杂性，减少了对模拟和协议代理的需求。
Linux 内核进展：Linux 6.16 引入了 SPMI 控制器驱动程序，这对于 M3 及以上型号的 Mac 机器的 USB 功能至关重要。此外，音频相关补丁已合并，为上游化支持扬声器铺平了道路。核心 SMC 驱动程序也被接受，使得上游内核能够支持 Apple Silicon Mac 的关机、重启、WiFi/蓝牙模块和 USB Type A 端口。
上游化进展：Asahi Linux 团队在上游化方面取得了显著进展，目前下游补丁数量已降至 1000 以下，表明已有超过 20% 的补丁成功上游化。