DRM/KMS、GBM 和 EGL 是现代 Linux 图形堆栈中紧密关联的组件，常用于无窗口系统的图形开发。它们分别负责不同的功能，但协作完成从底层硬件到图形渲染的整个流程。以下是它们的关系和各自的职责：
1. DRM/KMS (Direct Rendering Manager / Kernel Mode Setting)
职责
-
DRM（Direct Rendering Manager）：
- DRM 是 Linux 内核中的子系统，负责直接与 GPU 硬件交互。
- 它提供了对显示硬件的低级控制（如显存管理、显示模式设置、帧缓冲管理等）。
- DRM 的主要功能包括：
- 帧缓冲管理： 提供一个帧缓冲区，用于存储要显示的图像数据。
- 显示控制： 控制显示器输出，包括分辨率和刷新率的设置。
- 显存分配： 管理 GPU 的内存。
-
KMS（Kernel Mode Setting）：
- KMS 是 DRM 的一部分，专门负责显示模式设置。
- 它允许在内核中设置显示模式（如分辨率、刷新率），从而支持用户空间程序直接绘制到屏幕上。
作用
DRM/KMS 为上层图形应用程序提供了一个硬件无关的接口，允许程序直接控制显示设备。它是 GPU 和用户空间之间的桥梁。
2. GBM (Generic Buffer Manager)
职责
- GBM 是一个用户空间库，负责分配图形缓冲区（buffers）。
- 它与 DRM 结合使用，用于管理帧缓冲区并与 GPU 驱动交互。
- GBM 的主要功能：
- 缓冲区分配： 提供 API 分配和管理图形缓冲区。
- 缓冲区共享： 支持缓冲区在不同图形 API（如 OpenGL 和 DRM/KMS）之间共享。
- 平台独立性： 提供与平台无关的缓冲区管理机制，抽象了底层硬件的细节。
作用
GBM 是连接 DRM/KMS 和图形渲染 API（如 EGL）的关键组件。它负责分配渲染所需的缓冲区，并将其交给 DRM/KMS 进行显示。
3. EGL (Embedded-System Graphics Library)
职责
- EGL 是一个图形库，主要负责图形上下文的创建和管理，以及图形 API（如 OpenGL ES）与底层窗口系统（或无窗口系统）之间的桥梁。
- 它提供了以下功能：
- 上下文管理： 创建 OpenGL ES 的渲染上下文。
- 显示连接： 将渲染输出连接到显示系统（如 DRM/KMS）。
- 缓冲区交换： 提供双缓冲机制，通过
eglSwapBuffers将绘制结果显示到屏幕。
作用
EGL 提供了与渲染 API（如 OpenGL ES）交互的标准接口，并管理 GPU 渲染和显示系统之间的关系。
4. 三者的关系
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关系图：
+-------------------------+ | 应用层 (OpenGL ES) | +-----------+-------------+↓ +-------------------------+ | EGL | ← 渲染上下文管理 +-----------+-------------+↓ +-------------------------+ | GBM | ← 缓冲区分配与管理 +-----------+-------------+↓ +-------------------------+ | DRM / KMS | ← 硬件交互与显示控制 +-------------------------+↓ +-------------------------+ | 显示设备 (HDMI) | +-------------------------+ -
职责分工：
- DRM/KMS 是内核中的组件，负责直接与硬件交互。它提供了帧缓冲设备和显示模式设置功能。
- GBM 位于用户空间，连接 DRM/KMS 和图形 API，负责分配和管理缓冲区。
- EGL 提供了一个标准接口，用于管理图形上下文和与硬件的交互，它通过 GBM 与 DRM/KMS 通信。
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协作流程：
- 应用程序通过 EGL 创建一个 OpenGL ES 渲染上下文。
- EGL 使用 GBM 分配图形缓冲区。
- 渲染完成后，EGL 通过 GBM 将缓冲区交给 DRM/KMS。
- DRM/KMS 将缓冲区内容显示到屏幕上。
5. 示例应用场景
无窗口系统渲染：
- 在嵌入式设备（如树莓派）上，无需传统窗口系统（如 X11）。
- 应用程序使用 EGL 和 OpenGL ES 渲染，GBM 管理缓冲区，DRM/KMS 控制显示输出。
帧缓冲渲染：
- 渲染直接绘制到帧缓冲（
/dev/dri/card0），适合低资源的嵌入式设备。 - 省去了窗口管理器的开销，直接渲染高效。
6. 优势与局限
优势：
- 高效： 直接与硬件交互，减少了窗口系统的开销。
- 灵活： 可用于嵌入式环境和无窗口系统。
- 跨平台： 标准化接口使得程序能在支持 DRM/KMS 的设备上无缝运行。
局限：
- 复杂性： 需要对底层图形堆栈有深入理解。
- 调试困难： 无窗口环境的调试工具有限。
- 兼容性： 某些设备可能不完全支持 DRM/KMS 或 GBM。
总结
- DRM/KMS 提供与硬件的直接交互，是图形显示的核心。
- GBM 在用户空间分配和管理缓冲区，为 DRM/KMS 和渲染 API 提供桥梁。
- EGL 负责创建和管理 OpenGL ES 渲染上下文，并通过 GBM 将渲染结果交给 DRM/KMS。
这三者通过分工与协作，为无窗口系统的高效图形渲染提供了一套完整解决方案。