Linux DRM prime机制原理与内核实现详解

1. 背景与意义

1.1 多设备图形系统的挑战

在现代 Linux 图形系统中，CPU、GPU、显示控制器（CRTC）、视频解码器（VPU）、图像信号处理器（ISP）等多个硬件单元需要高效地共享和传递图像帧、视频流等大块数据。尤其在多 GPU、GPU+VPU、GPU+显示等异构场景下，如何实现跨驱动、跨设备的显存零拷贝共享，是提升性能和带宽利用率的关键。

1.2 PRIME 的目标

PRIME 是 Linux DRM（Direct Rendering Manager）子系统为解决“跨驱动显存共享”而设计的标准机制。其核心目标包括：

• 跨 DRM 驱动共享显存对象（buffer object, BO），实现零拷贝数据流转。

• 标准化显存导出、导入、映射、同步等操作，简化驱动开发。

• 与 dma-buf 框架深度集成，复用其通用缓冲区共享能力。

• 支持多种内存类型（系统内存、显存、专用区域等），适应复杂硬件架构。

• 保证多设备并发访问的数据一致性和同步。

2. PRIME 与 dma-buf 的关系

2.1 PRIME 的本质

PRIME 本质上是 DRM 子系