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Linux 多显卡设备中的显卡指定

Linux 多显卡设备中的显卡指定

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前言
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当 Linux 中存在多张显卡时，理所当然的会存在程序显卡选择上的问题。

例如游戏选择了核显而非独显运行，浏览器选择了解码单元较弱且较为耗电的独显运行。

这些是用户所不希望的行为，所幸，mesa 给我们提供了一些可以手动指定显卡设备的环境变量。

默认情况
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我们可以使用 MESA_VK_DEVICE_SELECT=list vulkaninfo 查看当前可用的显卡信息。

selectable devices:
  GPU 0: 1002:67df "AMD Radeon RX 580 Series (RADV POLARIS10)" discrete GPU 0000:10:00.0
  GPU 1: 1002:1638 "AMD Radeon Graphics (RADV RENOIR)" integrated GPU 0000:30:00.0

例如这里拥有两张显卡，GPU 0 为独立显卡 (dGPU)，GPU 1 为核显 (iGPU)。

使用 glxinfo 和 vkcube 来进行 opengl 和 vulkan 应用的简单测试。

❯ glxinfo | rg Device
    Device: AMD Radeon Graphics (radeonsi, renoir, ACO, DRM 3.61, 6.14.2-2-cachyos) (0x1638)

❯ vkcube
Selected WSI platform: xcb
Selected GPU 1: AMD Radeon RX 580 Series (RADV POLARIS10), type: DiscreteGpu

其中 glxinfo 选择了核显，而 vkcube 选择了独显。

根据 mesa #24750 所述，vkcube 似乎总是会优先适用独显

环境变量
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在 mesa 的文档中，我们注意到其中 DRI_PRIME 和 MESA_VK_DEVICE_SELECT 这两个变量是和设备选择相关的。

  • DRI_PRIME

    默认 GPU 是 Wayland/Xorg 使用的或连接到显示器的 GPU。此变量允许选择不同的 GPU。它适用于 OpenGL 和 Vulkan（在这种情况下，“选择”意味着该 GPU 将排在报告的物理设备列表的首位）。支持的语法有：

    • DRI_PRIME=N : 选择第 N 个非默认 GPU（N > 0）。
    • DRI_PRIME=pci-0000_02_00_0 : 选择连接到此 PCIe 总线的 GPU
    • DRI_PRIME=vendor_id:device_id : 选择匹配这些 ID 的第一个 GPU。

    对于 Vulkan，可以附加 ! ，这样只有选定的 GPU 会暴露给应用程序（例如：DRI_PRIME=1!）。

  • MESA_VK_DEVICE_SELECT

    当设置为“list”时，打印设备列表。当设置为“vid:did”时，从 PCI 设备中选择编号。该 PCI 设备将被设为默认设备。默认设备会在 vkEnumeratePhysicalDevices API 中作为第一个设备返回。使用“vid:did!”的效果与使用 MESA_VK_DEVICE_SELECT_FORCE_DEFAULT_DEVICE 变量相同。即被识别为默认的设备将是 vkEnumeratePhysicalDevices API 中唯一返回的设备。

配置
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由于 DRI_PRIME 已经适用于 OpenGL 和 Vulkan，一般情况下只需要配置它就足够了。

经测试，在两者同时设置时，MESA_VK_DEVICE_SELECT 似乎会优先于 DRI_PRIME 对 vkcube 生效

虽然 DRI_PRIME 支持 DRI_PRIME=N 的写法，这里不建议这样使用，因为 DRI_PRIME=N! 并不能强制使应用使用序号为 N 的显卡。

❯ DRI_PRIME=0! vkcube
Selected WSI platform: xcb
Selected GPU 1: AMD Radeon RX 580 Series (RADV POLARIS10), type: DiscreteGpu
❯ DRI_PRIME=1! vkcube
Selected WSI platform: xcb
Selected GPU 0: AMD Radeon RX 580 Series (RADV POLARIS10), type: DiscreteGpu

而使用 DRI_PRIME=vendor_id:device_id! 时正常运作。

❯ DRI_PRIME=1002:1638! vkcube
Selected WSI platform: xcb
Selected GPU 0: AMD Radeon Graphics (RADV RENOIR), type: IntegratedGpu

因此，在我们想要指定显卡的应用程序运行前加上 DRI_PRIME=vendor_id:device_id! 就能强制使其使用指定的显卡了。

显卡睡眠
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在同时拥有核显和独显的笔记本等设备上，有时用户会希望使用核显完成桌面渲染、视频输出等所有工作，只有在游戏/AI 时，显式调用独显，在不使用独显时希望独显能进入睡眠状态省电。

首先查看显卡对应的 card*：

❯ ls -l /dev/dri/by-path/
lrwxrwxrwx 1 root root  8 12月 5日 18:22 pci-0000:10:00.0-card -> ../card1
lrwxrwxrwx 1 root root 13 12月 5日 18:22 pci-0000:10:00.0-render -> ../renderD128
lrwxrwxrwx 1 root root  8 12月 5日 18:22 pci-0000:30:00.0-card -> ../card2
lrwxrwxrwx 1 root root 13 12月 5日 18:22 pci-0000:30:00.0-render -> ../renderD129

❯ lspci -nn | grep -i vga
10:00.0 VGA compatible controller [0300]: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD/ATI] Ellesmere [Radeon RX 470/480/570/570X/580/580X/590] [1002:67df] (rev e7)
30:00.0 VGA compatible controller [0300]: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD/ATI] Cezanne [Radeon Vega Series / Radeon Vega Mobile Series] [1002:1638] (rev c9)

这里得到我的独显是 card1，用自己的替换下列命令中的 card1。

首先确认 cat /sys/class/drm/card1/device/power/control 需要为 auto。

然后用 cat /sys/class/drm/card1/device/power/runtime_status 查看当前显卡状态，active 为显卡正在运行，suspended 为已睡眠，正常情况下闲置 5s 左右就会进入睡眠。

如果显卡无法进入睡眠，可能有多种情况：

  • 被占用 使用 sudo fuser -v /dev/dri/renderD128 查看占用显卡的进程
  • 音频驱动占用 使用 echo '0000:10:00.1' | sudo tee /sys/bus/pci/drivers/snd_hda_intel/unbind 解绑显卡的 HDMI 音频输出驱动，注意执行后此显卡将无法输出声音 0000:10:00.1 使用 lspci -nn | grep -i audio 获取

Vulkan
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Vulkan 存在的问题是，其在初始化时会遍历唤醒所有显卡，即使 Vulkan 程序在后续不会使用这张显卡。

对此没有什么好的手段规避，只能通过 DRI_PRIME=vendor_id:device_id! 的方式强行让程序只在初始化时唤醒一次显卡，后续不再使用。

如果只使用 DRI_PRIME=vendor_id:device_id，程序会在后续依然占用显卡，表现为：

❯ sudo fuser -v /dev/dri/renderD128
                     用户     进程号 权限   命令
/dev/dri/renderD128: sakari    17133 F.... chromium
                     sakari    18849 F.... electron
                     sakari    60517 F...m vkcube

权限多了 m，即 Mapped，有了它显卡就不会进入睡眠。

应用
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使用 MESA_VK_DEVICE_SELECT=list vulkaninfo 查看显卡 id，替换下面样例中的 vid:did

一般情况下，使用带感叹号 DRI_PRIME=vid:did! 的并不必要，其会使 vid:did 对应的设备成为应用程序中唯一可见的设备。

建议仅当指定了设备，但应用仍然默认使用另一张显卡或同时使用多张显卡时才使用 !。

Steam
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右键游戏 - 属性 - 通用 - 启动选项中填入 DRI_PRIME=vid:did %command% 即可。

命令行程序
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DRI_PRIME=vid:did example_binary

或

env DRI_PRIME=vid:did example_binary

通过 drun 或 launcher 启动的软件
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修改其入口 /usr/share/applications/whatever.desktop，在 Exec 字段最前面插入 env DRI_PRIME=vid:did。

例如 Exec=env DRI_PRIME=vid:did whatever %F

建议将对应的 .desktop 文件复制到 ~/.local/share/applications/ 中，避免应用更新后 .desktop 被覆盖

全局
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不太推荐，可能会搞坏一些东西

如果在将显卡 A（例如核显）用作所有的桌面渲染、视频输出（连接显示器）；显卡 B 只在运行游戏、AI 或其他更适合在 B 上运行的任务时手动指定调用，则可以考虑将 DRI_PRIME 设置为全局变量。这样可以将大部分的日常任务负载从显卡 B 上转移到显卡 A，可以维持显卡 B 的长时间休眠以省下一些电以及降低些许温度（理论上）。

编辑 /etc/environment（对系统生效）或者 ~/.profile （对用户生效），添加 DRI_PRIME=vid:did。

包装脚本
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你可以使用一个脚本来更方便地使用环境变量。或者同时使用 mangohud gamemode 等。

在 ~/.local/bin 中创建一个脚本 exec-dgpu。

#!/bin/bash
DRI_PRIME=vid:did "$@"

在运行软件时只需要 exec-dgpu whatever 即可。

Sakari
作者
Sakari

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