目录
- 1. 前言
- 2. syncobj 相关 IOCTLs概览与典型流程
- 3. 创建与销毁
- 3.1 创建同步对象
- 3.1.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_CREATE
- 3.2 销毁同步对象
- 3.2.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_DESTROY
- 4. 导入与导出
- 4.1 导出同步对象到文件描述符
- 4.1.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_HANDLE_TO_FD
- 4.2 从文件描述符导入同步对象
- 4.2.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_FD_TO_HANDLE
- 5. 信号与重置
- 5.1 信号同步对象
- 5.1.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_SIGNAL
- 5.2 重置同步对象
- 5.2.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_RESET
- 6. 时间线操作
- 6.1 timeline syncobj 简介
- 6.2 timeline 信号
- 6.2.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_TIMELINE_SIGNAL
- 6.3 timeline 等待
- 6.3.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_TIMELINE_WAIT
- 等待与事件通知
- 7.1 普通等待
- 7.1.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_WAIT
- 8. 应用示例
- 9. 总结
1. 前言
在博文：linux drm_syncobj 机制原理与应用中介绍了内核drm_syncobj机制的相关原理，本篇是用户态libdrm中的syncobj的API实现分析。
syncobj 的设计初衷是为用户空间提供一种高效、灵活的 GPU 任务同步原语。
它具备如下特点：
- 对象化管理：同步状态以对象（syncobj）形式存在，用户空间可通过句柄引用和操作。
- 多次信号/等待：支持多次信号和等待，适合异步和多阶段任务。
- 跨进程同步：支持同步对象的导入/导出，实现进程间同步。
- timeline 扩展：部分驱动支持 timeline syncobj，可表示多个时间点的同步状态。
传统 fence 仅能表示单次同步事件，且生命周期受限。而 syncobj 支持多次信号/等待，且可导入/导出，适合复杂的同步场景。timeline syncobj 更是将同步扩展到多时间点，极大提升了灵活性。
2. syncobj 相关 IOCTLs概览与典型流程
syncobj 的所有操作都通过 ioctl 与内核 DRM 驱动交互。
和内核实现一文中的维度划分保持一致，把ioctl划分如下。
| 维度 | IOCTL 名称 | 功能描述 |
|---|---|---|
| 创建与销毁 | DRM_IOCTL_SYNCOBJ_CREATE | 创建同步对象，分配资源并返回句柄 |
| DRM_IOCTL_SYNCOBJ_DESTROY | 销毁同步对象，释放资源 | |
| 导入与导出 | DRM_IOCTL_SYNCOBJ_HANDLE_TO_FD | 将同步对象句柄导出为文件描述符，实现跨进程同步 |
| DRM_IOCTL_SYNCOBJ_FD_TO_HANDLE | 从文件描述符导入同步对象句柄，实现跨进程同步 | |
| 信号与重置 | DRM_IOCTL_SYNCOBJ_SIGNAL | 将同步对象设为已完成（signaled）状态 |
| DRM_IOCTL_SYNCOBJ_RESET | 将同步对象设为未完成（unsignaled）状态 | |
| 时间线操作 | DRM_IOCTL_SYNCOBJ_TIMELINE_SIGNAL | 对 timeline syncobj 的指定时间点进行信号 |
| DRM_IOCTL_SYNCOBJ_TIMELINE_WAIT | 等待 timeline syncobj 的指定时间点完成 | |
| DRM_IOCTL_SYNCOBJ_TIMELINE_QUERY | 查询 timeline syncobj 当前时间点状态 | |
| 等待与事件通知 | DRM_IOCTL_SYNCOBJ_WAIT | 等待同步对象变为已完成状态，支持阻塞/非阻塞及超时 |
| DRM_IOCTL_SYNCOBJ_QUERY | 查询同步对象的当前状态 |
典型流程：
- 创建 syncobj：通过
drmSyncobjCreate创建同步对象，获得句柄。将该句柄随任务传递给内核驱动。 - 导入/导出：如需跨进程同步，通过
drmSyncobjHandleToFd和drmSyncobjFdToHandle实现句柄与 fd 的转换。 - 信号/重置：根据任务完成情况，调用
drmSyncobjsignal或drmSyncobjReset设置同步对象状态。 - timeline 操作：如需多时间点同步，使用 timeline 相关 API 进行信号、等待和查询。
- 等待/通知：通过
drmSyncobjWait或drmSyncobjTimelineWait等待任务完成（任务完成后，会signal该任务关联的步android骤1的同步对象），驱动后续处理。 - 销毁：任务完成后，调用
drmSyncobjDestroy释放资源。
3. 创建与销毁
3.1 创建同步对象
3.1.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_CREATE
该 ioctl 用于在内核中分配一个同步对象，并返回其句柄。
用户空间通过 libdrm 的 drmSyncobjCreate API 调用。
- 支持普通 syncobj 和 timeline syncobj 创建
- 句柄在用户空间唯一标识同jNFmpM步对象
- 可指定初始状态（已信号/未信号）
drm_public int drmSyncobjCreate(int fd, uint32_t flags, uint32_t *handle)
{
struct drm_syncobj_create args;
int ret;
memclear(args);
args.flags = flags;
args.handle = 0;
ret = drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_SYNCOBJ_CREATE, &args);
if (ret)
return ret;
*handle = args.handle;
return 0;
}
fd：打开的DRM 设备文件描述符flags：可选标志，如 DRM_SYNCOBJ_CREATE_SIGNALED（初始为已信号状态）、DRM_SYNCOBJ_CREATE_TIMELINE（创建 timeline syncobj）handle：返回的同步对象句柄
3.2 销毁同步对象
3.2.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_DESTROY
该 ioc编程客栈tl 用于释放同步对象资源。libdrm 封装为 drmSyncobjDestroy。
drm_public int drmSyncobjDestroy(int fd, uint32_t handle)
{
struct drm_syncobj_destroy args;
memclear(args);
args.handle = handle;
return drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_SYNCOBJ_DESTROY, &args);
}
fd：DRM 设备文件描述符handle：要销毁的同步对象句柄
后续的API我不再给出具体实现，感兴趣的朋友请查看源码。
4. 导入与导出
4.1 导出同步对象到文件描述符
4.1.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_HANDLE_TO_FD
该 ioctl 用于将 syncobj 句柄导出为文件描述符，实现跨进程同步。
libdrm 封装为 drmSyncobjHandleToFd。
int drmSyncobjHandleToFd(int fd, uint32_t handle, int *out_fd);
4.2 从文件描述符导入同步对象
4.2.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_FD_TO_HANDLE
该 ioctl 用于将文件描述符导入为 syncobj 句柄。
libdrm 封装为 drmSyncobjFdToHandle。
drmSyncobjFdToHandle(fd, syncobj_fd, &imported_handle);
5. 信号与重置
5.1 信号同步对象
5.1.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_SIGNAL
该 ioctl 用于将同步对象设为已完成（signaled）状态。
libdrm 封装为 drmSyncobjSignal。
int drmSyncobjSignal(int fd, const uint32_t *handles, uint32_t count);
5.2 重置同步对象
5.2.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_RESET
该 ioctl 用于将同步对象设为未完成（unsignaled）状态。
libdrm 封装为 drmSyncobjReset。
int drmSyncobjReset(int fd, const uint32_t *handles, uint32_t count);
6. 时间线操作
这个高级用法，我还没有在项目中用到过，有用例的朋友欢迎分享。
6.1 timeline syncobj 简介
timeline syncobj 是对传统同步对象的扩展，允许一个 syncobj 维护多个时间点（value），每个 value 都可单独信号和等待。
适用于多帧渲染、批量任务调度等复杂场景。
6.2 timeline 信号
6.2.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_TIMELINE_SIGNAL
该 ioctl 用于对 timeline syncobj 的指定时间点进行信号。
libdrm 封装为 drmSyncobjTimelineSignal。
int drmSyncobjTimelineSignal(int fd, const uint32_t *handles,
const uint64_t *points, uint32_t count);
fd：DRM 设备文件描述符handles：syncobj 句柄数组points：对应时间点数组count：数量
6.3 timeline 等待
6.3.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_TIMELINE_WAIT
该 ioctl 用于等待 timeline syncobj 的指定时间点完成。
libdrm 封装为 drmSyncobjTimelineWait。
int drmSyncobjTimelineWait(int fd, const uint32_t *handles,
const uint64_t *points, uint32_t count,
uint64_t timeout_nsec, uint32_t flags,
uint32_t *first_signaled);
fd：DRM 设备文件描述符handles：syncobj 句柄数组points：对应时间点数组count：数量timeout_nsec：超时时间（纳秒）flags：等待标志first_signaled：返回第一个完成的 syncobj 索引
等待与事件通知
7.1 普通等待
7.1.1 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_WAIT
该 ioctl 用于等待普通 syncobj 变为已完成状态。
libdrm http://www.devze.com封装为 drmSyncobjWait。
- 支持阻塞和非阻塞等待
- 可批量等待多个同步对象
int drmSyncobjWhttp://www.devze.comait(int fd, const uint32_t *handles,
uint32_t count, uint64_t timeout_nsec,
uint32_t flags, uint32_t *first_signaled);
fd：DRM 设备文件描述符handles：syncobj 句柄数组count：数量timeout_nsec：超时时间flags：等待标志（如阻塞/非阻塞）first_signaled：返回第一个完成的 syncobj 索引
8. 应用示例
应用场景：要使用DMA引擎给一个大buffer填充数据，即buffer填充任务；然后把该buffer交给GPU的渲染任务，渲染任务要等待填充任务完成后在进行。
填充任务的执行是一个DMA引擎设备；渲染任务的执行是一个GPU设备。CPU负责给这两个设备发送任务和数据。涉及到跨设备、跨驱动的异步操作的同步问题。
该场景的实现代码如下。
- 用户态：
uint32_t dma_syncobj; //创建drm_syncobj对象，获取句柄 drmSyncobjCreate(fd, flags, &dma_syncobj); //将句柄随transfer任务传递给内核 dma_transfer(bo, size, data, dma_syncobj）； //其他准备工作 ..... //等待transfer的任务完成，即dma_syncobj同步对象被signal drmSyncobjWait(fd, &dma_syncobj, 1, ...); submit_render_jobs(fd, jobs);
- 内核驱动：
do_dma_transfer(bo, size, data, dma_syncobj)
{
//使用dma引擎传输数据到bo
dma_transfer(bo, size, data);
//signal dma_syncobj同步对象
drm_syncobj_replace_fence(syn_obj, signaled_fence);
}
9. 总结
drm_syncobj 作为 libdrm 用户空间的同步对象抽象，通过一系列 DRM_IOCTL_SYNCOBJ_* ioctl，为开发者提供了高效、灵活的 GPU 任务同步机制。其支持创建与销毁、导入与导出、信号与重置、时间线操作、等待与事件通知等多种操作，适用于多队列渲染、跨进程同步、异步任务调度等多种应用场景。
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持编程客栈(www.devze.com)。
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