Linux DRM - PRIME과 dma-buf로 버퍼 공유하기

Linux DRM - PRIME과 dma-buf로 버퍼 공유하기

Reqruies

Kernel: Linux v6.19 소스 기준
Library: libdrm 2.4.129
선행 글: Linux DRM 4편 GEM

Introduction

PRIME: Sharing Buffers Between Processes and Devices

dma-buf: exporter · importer · attachment
Mermaid
flowchart TB
    subgraph EXP["Exporter (예: GPU 드라이버 A)"]
        OBJ["drm_gem_object"] --- DB["struct dma_buf<br/>ops = drm_gem_prime_dmabuf_ops"]
    end
    DB --> FD["dma-buf fd<br/>SCM_RIGHTS 로 다른 프로세스에 전달 가능"]
    FD -->|"dma_buf_attach<br/>dma_buf_map_attachment"| ATT
    subgraph IMP["Importer (다른 드라이버 또는 같은 드라이버)"]
        ATT["dma_buf_attachment"] --> SGT["sg_table<br/>(물리 페이지 목록)"] --> OBJ2["drm_gem_object (import)"]
    end

• exporter가 자기 버퍼를 struct dma_buf로 감싸 fd로 내놓습니다.
• importer는 그 fd로 dma_buf_attach()한 뒤 dma_buf_map_attachment()로 sg_table(물리 페이지 목록)을 받아 자기 버퍼 객체를 만듭니다.
• 데이터는 복사되지 않습니다. 두 쪽이 같은 물리 페이지를 봅니다.

export: handle → dma-buf fd

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - drm_prime_handle_to_fd_ioctl() (L533-549)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L533-L549 (Linux v6.19)

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - drm_gem_prime_handle_to_fd() (L510-530)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L510-L530 (Linux v6.19)

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - drm_gem_prime_handle_to_dmabuf() (L431-494)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L431-L494 (Linux v6.19)

1. drm_gem_object_lookup(): handle로 객체를 찾습니다.
2. 이미 이 파일에서 내보낸 적이 있으면(drm_prime_lookup_buf_by_handle) 그 dma-buf를 그대로 돌려줍니다.
3. 가져온(import) 객체면 원래의 dma-buf를 돌려줍니다(obj->import_attach->dmabuf).
4. 이미 obj->dma_buf가 있으면 재사용합니다.
5. 아무것도 없을 때만 새로 만듭니다(export_and_register_object).

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - export_and_register_object() (L375-407)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L375-L407 (Linux v6.19)

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - drm_gem_prime_export() (L916-931)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L916-L931 (Linux v6.19)

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - drm_gem_prime_dmabuf_ops (L827-836)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L827-L836 (Linux v6.19)

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - drm_gem_map_dma_buf() (L666-692)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L666-L692 (Linux v6.19)

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - drm_gem_dmabuf_export() (L239-254)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L239-L254 (Linux v6.19)

drivers/dma-buf/dma-buf.c - dma_buf_export() (L683-759)
c

소스 drivers/dma-buf/dma-buf.c L683-L759 (Linux v6.19)

drivers/dma-buf/dma-buf.c - dma_buf_getfile() (L602-632)
c

소스 drivers/dma-buf/dma-buf.c L602-L632 (Linux v6.19)

drivers/dma-buf/dma-buf.c - dmabuffs_dname() (L126-140)
c

소스 drivers/dma-buf/dma-buf.c L126-L140 (Linux v6.19)

import: dma-buf fd → handle

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - drm_gem_prime_fd_to_handle() (L292-359)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L292-L359 (Linux v6.19)

drivers/gpu/drm/drm_prime.c - drm_gem_prime_import_dev() (L968-1020)
c

소스 drivers/gpu/drm/drm_prime.c L968-L1020 (Linux v6.19)

• 같은 DRM 장치가 내보낸 dma-buf이면(drm_gem_is_prime_exported_dma_buf) 새 객체를 만들지 않고 원래 객체(dma_buf->priv)에 참조만 더합니다. 같은 장치끼리의 공유는 비용이 거의 없습니다.
• 다른 장치가 내보낸 것이면 dma_buf_attach() → dma_buf_map_attachment_unlocked()로 sg_table을 받고, 드라이버 콜백 gem_prime_import_sg_table()이 그 페이지들로 자기 GEM 객체를 만듭니다. obj->import_attach가 채워지므로, 이후 이 객체는 "import된 객체"로 취급됩니다(예: 앞의 drm_gem_dumb_map_offset()는 import된 객체에 -EINVAL을 돌려줍니다).

Hands-on: Dumb Buffers and PRIME

drm_dumb_prime.c - dumb buffer 와 PRIME
c

이 예제는 libdrm 2.4.129로 컴파일되는 것을 확인했습니다. 글을 쓰던 환경에서는 /dev/dri 접근 권한이 없어 실행 결과는 싣지 않았습니다. 직접 실행해 보시면 두 export가 같은 inode로 나오고, 가져온 쪽에서도 같은 픽셀 값이 읽히는 것을 볼 수 있습니다. (참고: 이 PC의 i915 같은 드라이버는 shmem helper 대신 자체 GEM 구현을 쓰지만, 이 글의 코어 부분 — handle 표, PRIME 분기 — 은 똑같이 거칩니다.)

Code Locations

Summary

• dma-buf = 익명 inode 위의 pseudo 파일 + 연산 표 + 사설 데이터입니다. fd이므로 SCM_RIGHTS로 다른 프로세스에 보낼 수 있습니다.
• export(drm_gem_prime_handle_to_dmabuf)는 먼저 캐시를 찾고, 없을 때만 새로 만듭니다. 같은 handle을 여러 번 내보내도 같은 dma-buf가 나옵니다.
• import(drm_gem_prime_import_dev)는 같은 장치가 내보낸 것이면 원래 객체를 그대로 쓰고, 다른 장치 것이면 attach → map_attachment로 sg_table을 받아 드라이버 콜백으로 객체를 만듭니다. 데이터는 복사되지 않습니다.