PRIME

PRIME 是一项用于管理现代台式机和笔记本电脑中混合显卡的技术（NVIDIA Optimus，Radeon 的 AMD 动态可切换显卡）。PRIME GPU 卸载和反向 PRIME 是 Linux 内核中用于支持 muxless 混合显卡的技术方案。

PRIME GPU 卸载

我们的目的是在性能更强的显卡上渲染应用程序，并将结果发送到连接了显示器的显卡上。

可以使用命令 xrandr --setprovideroffloadsink provider sink 来让渲染卸载提供程序将其输出发送到接收端（即连接了显示器的提供程序）。提供程序和接收端的标识符可以是数字 (0x7d, 0x56) 或区分大小写的名称 (Intel, radeon)。

注意使用官方仓库中大多数默认的 Xorg DDX（xf86-video-* 或内置的 modesetting）驱动程序时，此设置不再必要，因为它们默认启用了 DRI3，因此会自动进行这些分配。不过，再次显式设置它们也不会造成负面影响。

示例

$ xrandr --setprovideroffloadsink radeon Intel

你也可以使用提供程序索引而不是提供程序名称。

$ xrandr --setprovideroffloadsink 1 0

本文或本节需要在语言、wiki 语法或风格方面进行改进。请参阅 Help:Style 获取参考。

原因： 以下子章节较为混乱，我们将一个子章节命名为 PRIME 渲染卸载，但未说明它是以 NVIDIA 为中心的；我们将针对开源驱动的通用 PCI-E 电源管理混入其中。一旦此处清理完毕并可以链接至此处以获取所需的环境变量，应将 External GPU#Xorg rendered on iGPU, PRIME render offload to eGPU 中的合并标志在此解决。（在 Talk:PRIME 中讨论）

用于开源驱动—PRIME

若要将独立显卡用于最需要的应用程序（例如游戏、3D 建模软件等），请在命令前添加 DRI_PRIME=1 环境变量。

$ DRI_PRIME=1 glxinfo | grep "OpenGL renderer"

OpenGL renderer string: Gallium 0.4 on AMD TURKS

注

除了数值，你也可以指定 PCI 设备名称。格式类似于 /sys/bus/pci/devices/，但需以 pci- 为前缀，并将分号和点替换为下划线，例如 DRI_PRIME=pci-0000_01_00_0。你可以通过 lspci -nnd ::03xx 列出按 PCIe ID 分类的图形设备。
对于 Vulkan 渲染，你可以添加 ! 以仅将所选 GPU 暴露给应用程序，例如 DRI_PRIME=1!。

其他应用程序仍将使用功耗较低的集成显卡。这些设置在 X 服务器重启后即会丢失，你可能希望编写一个脚本并将其在桌面环境启动时自动运行（或者将其放入 /etc/X11/xinit/xinitrc.d/）。但请注意，这可能会缩短电池寿命并增加发热量。

有关更多信息，请参阅 Gentoo:AMDGPU#Identifying which graphics card is in use。

为了使 DRI_PRIME 在 Vulkan 应用程序上工作，需要安装 vulkan-mesa-layers，对于 32 位应用程序，还需要安装 lib32-vulkan-mesa-layers。

关于 Windows 游戏的说明

本文或本章节是与 DXVK 合并的候选对象。

说明： 游戏并不是本页面的主要议题。（在 Talk:PRIME 中讨论）

在 Wine 或 Proton 下运行 Windows DirectX 游戏时，你需要使用环境变量直接指示 DXVK。

DXVK_FILTER_DEVICE_NAME="[your preferred card name]"

通过 vulkaninfo 获取显卡名称；DXVK 使用子字符串匹配。

PRIME 渲染卸载

NVIDIA 驱动程序自 435.17 版本起支持此方法。官方支持的 iGPU 驱动程序包括 modesetting、xf86-video-amdgpu (450.57) 和 xf86-video-intel (455.38)。

若要在 NVIDIA 显卡上运行程序，可以使用 nvidia-prime 提供的 prime-run 脚本。

$ prime-run glxinfo | grep "OpenGL renderer"
$ prime-run vulkaninfo

PCI-Express 运行时 D3 (RTD3) 电源管理

开源驱动

内核 PCI 电源管理会在不使用 PRIME 卸载或反向 PRIME 时关闭 GPU。此功能由 modesetting、xf86-video-amdgpu、xf86-video-intel 和 xf86-video-nouveau 驱动程序支持。

可以使用以下命令检查每个 GPU 的当前 [1] 电源状态：

$ cat /sys/class/drm/card*/device/power_state

NVIDIA

注

对于 Ampere 架构显卡，通常无需配置，因为此功能默认开启。对于部分 Ampere 用户，可能需要 udev 规则。
一些使用混合显卡的用户报告称，在升级到较新的 NVIDIA 驱动程序（似乎 >525）后，其独立 NVIDIA Ampere GPU 无法保持在 D3Cold 电源状态 [2]。
一些使用 Ampere 之前显卡且在较新驱动上 D3 支持损坏的用户报告了一种变通方法：通过 NVreg_EnableGpuFirmware=0 禁用 GSP 固件 [3]。

对于使用 Intel Coffee Lake 或更高版本 CPU 以及部分 Ryzen CPU（如 5800H）的 Turing 架构显卡，可以实现在不使用时完全关闭 GPU 电源。

注意如果你计划使用挂起或休眠，请参阅 NVIDIA/Tips and tricks#Preserve video memory after suspend。

需要根据 NVIDIA 的建议添加以下 udev 规则：

/etc/udev/rules.d/80-nvidia-pm.rules

# Enable runtime PM for NVIDIA VGA/3D controller devices on driver bind
ACTION=="bind", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030000", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto"
ACTION=="bind", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030200", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto"

# Disable runtime PM for NVIDIA VGA/3D controller devices on driver unbind
ACTION=="unbind", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030000", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="on"
ACTION=="unbind", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030200", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="on"

一些用户还报告需要添加以下附加行：

/etc/udev/rules.d/80-nvidia-pm.rules

# Enable runtime PM for NVIDIA VGA/3D controller devices on adding device
ACTION=="add", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030000", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto"
ACTION=="add", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{vendor}=="0x10de", ATTR{class}=="0x030200", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto"

此外，添加以下模块参数：

/etc/modprobe.d/nvidia-pm.conf

options nvidia "NVreg_DynamicPowerManagement=0x02"

注意对于支持该配置的 Ampere 或更新的笔记本电脑，需要使用 NVreg_DynamicPowerManagement=0x03。

或者，你可以安装 nvidia-prime-rtd3pm^AUR，它提供了这两个配置文件。

手动或使用 AUR 包设置好 udev 规则和模块参数后，你需要重启笔记本电脑。

要检查 NVIDIA GPU 是否已关闭，可以使用此命令：

$ cat /sys/bus/pci/devices/0000:01:00.0/power/runtime_status

你将看到 suspended 或 running。如果显示 suspended，说明 GPU 已关闭。此时功耗将为 0 瓦，从而延长电池寿命。

在某些情况下（如 NVIDIA RTX A1000），可能不会列出上述任何选项，结果显示为 active。但这并不意味着 GPU 处于 running 状态。在这种情况下，你可以使用以下命令检查状态：

$ cat /sys/bus/pci/devices/0000:01:00.0/power/runtime_suspended_time

当 GPU 处于 suspended 状态时，每次运行该命令时计数器都会增加。当 GPU 状态变为 running 时，它将停止增加。

如果你注意到 runtime_suspended_time 没有增加，可以使用此命令检查你的 D3 状态：

$ cat /proc/driver/nvidia/gpus/0000:01:00.0/power

如果报告 Runtime D3 status: Not supported：

nvidia-open 用户：请升级到 610 或更高版本的驱动程序，在该版本中，运行时 D3 电源管理已默认获得完全支持。（在较早版本的开源驱动上，即便是下方的变通方法也无效。）
闭源驱动用户：你可能需要按照此论坛帖子中的步骤禁用 GSP 固件。

要检查是什么在使用 GPU，可以使用以下命令：

# lsof +c0 /dev/nvidia*

与 nvidia-smi 不同，它会报告每个使用该设备的进程，并且不会唤醒 GPU。

我们还需要启用 nvidia-persistenced.service，以避免在 NVIDIA 设备资源不再使用时，内核强制拆除设备状态。[4]

配置应用程序使用 GPU 渲染

本文或本章节是与 External GPU#Xorg rendered on iGPU, PRIME render offload to eGPU 合并的候选对象。

说明： 目标章节提到了这些变量。或许可以将其与目标章节合并以避免重复？（在 Talk:PRIME 中讨论）

即使未启用动态电源管理，也需要对应用程序进行渲染卸载 [5]。

要在启用动态电源管理的情况下运行卸载到 NVIDIA GPU 的应用程序，请添加以下环境变量：[6]

__NV_PRIME_RENDER_OFFLOAD=1 __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=nvidia command

在 Steam 游戏上使用时，启动项命令行可以设置为：

__NV_PRIME_RENDER_OFFLOAD=1 __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=nvidia %command%

桌面环境集成

安装 switcheroo-control 并启用 switcheroo-control.service。

GNOME、KDE Plasma、Cinnamon、COSMIC 和 Budgie 桌面环境将遵循桌面入口文件中的 PrefersNonDefaultGPU 属性，并自动在指定的 GPU 上启动应用程序。

此外，在 GNOME、Cinnamon 和 COSMIC 上，你可以通过右键点击图标并分别选择 使用独立显卡启动 (GNOME)、使用专用 GPU 运行 (Cinnamon) 和 使用 (GPU 名称) 运行 (COSMIC) 来启动应用程序。

故障排除

如果你安装了 bumblebee，你应该将其卸载，因为它会列出 nvidia_drm 驱动程序的黑名单，而该驱动程序是 X 服务器进行卸载所必需的。

PRIME 同步

使用 PRIME 时，主 GPU 渲染屏幕内容/应用程序，并将其传递给辅助 GPU 进行显示。引用一个 NVIDIA 论坛帖，"传统的垂直同步 (vsync) 可以将应用程序的渲染与系统内存的复制同步，但需要一种额外的机制将系统内存的复制与 iGPU 的显示引擎同步。与传统的垂直同步不同，这种机制必须涉及 dGPU 和 iGPU 驱动程序之间的通信。"

这种同步通过 PRIME 同步实现。要检查显示器是否启用了 PRIME 同步，请检查 xrandr --prop 的输出。

要启用它，请运行：

$ xrandr --output <output-name> --set "PRIME Synchronization" 1

注

使用 NVIDIA 驱动程序进行 PRIME 同步的前提条件是启用 modesetting。
PRIME 同步不适用于 AMDGPU DDX 驱动程序 (xf86-video-amdgpu)。

反向 PRIME

本文章或章节需要扩充。

原因： 缺少关于为开源和闭源 amdgpu 驱动程序配置 Intel + AMD 反向 PRIME 的信息（在 Talk:PRIME 中讨论）

注

在 470 Beta 之前的 NVIDIA 驱动上，AMD + NVIDIA 不支持反向 PRIME。更多详情请参见 [7]。
目前，当仅启用外部显示器时，你只会获得 1 FPS。更多详情请参见 [8]。

如果第二个 GPU 具有主 GPU 无法访问的输出接口，你可以使用 反向 PRIME 来利用它们。这将涉及使用主 GPU 渲染图像，然后将其传递给第二个 GPU。

它可能开箱即用，但如果没有，请执行以下步骤。

配置

本文或本节需要在语言、wiki 语法或风格方面进行改进。请参阅 Help:Style 获取参考。

原因： 本节前半部分是 Intel + NVIDIA，后半部分是 Intel + Radeon。识别 GPU 总线 ID 应该委托给一个通用章节。（在 Talk:PRIME 中讨论）

首先，确定集成 GPU 的 BusID。

lspci -d ::03xx

00:02.0 VGA compatible controller: Intel Corporation UHD Graphics 630 (Mobile)
01:00.0 VGA compatible controller: NVIDIA Corporation TU117M [GeForce GTX 1650 Mobile / Max-Q] (rev a1)

在上面的示例中，Intel 显卡的地址为 00:02.0，转换为 PCI:0:2:0。

按照如下方式设置你的 xorg.conf 并调整 BusID。

/etc/X11/xorg.conf

Section "ServerLayout"
        Identifier "layout"
        Screen 0 "intel"
        Inactive "nvidia"
        Option "AllowNVIDIAGPUScreens"
EndSection

Section "Device"
        Identifier "nvidia"
        Driver "nvidia"
EndSection

Section "Screen"
        Identifier "nvidia"
        Device "nvidia"
EndSection

Section "Device"
        Identifier "intel"
        Driver "modesetting"
        BusID "PCI:0:2:0"
EndSection

Section "Screen"
        Identifier "intel"
        Device "intel"
EndSection

得益于 AutoBindGPU[9]，辅助 GPU 将自动设置为输出接收端和卸载源。如果未发生这种情况，或者你想自行配置，请运行 xrandr --setprovideroutputsource provider source 将提供程序设置为源的输出。例如：

$ xrandr --listproviders
Providers: number : 2
Provider 0: id: 0x48 cap: 0xf, Source Output, Sink Output, Source Offload, Sink Offload crtcs: 4 outputs: 6 associated providers: 1 name:modesetting
Provider 1: id: 0x257 cap: 0x2, Sink Output crtcs: 4 outputs: 5 associated providers: 1 name:NVIDIA-G0
$ xrandr --setprovideroutputsource NVIDIA-G0 modesetting

完成后，独立显卡的输出接口应出现在 xrandr 中，你可以执行类似以下操作：

$ xrandr --output HDMI-1 --auto --above LVDS1

来配置内部和外部显示器。

已知问题

如果重启后你只有一个提供程序，可能是因为 Xorg 启动时 nvidia 模块尚未加载。你需要启用早期模块加载。详情请参阅 NVIDIA#Early loading。

故障排除

本文或本章节的准确性存在争议。

原因： 没有来源来支持本节中的变通方法（在 Talk:PRIME 中讨论）

XRandR 仅指定 1 个输出提供程序

删除/移动 /etc/X11/xorg.conf 文件以及 /etc/X11/xorg.conf.d/ 中任何与 GPU 相关的其他文件。在此更改后重启 X 服务器。

如果视频驱动程序在 /etc/modprobe.d/ 或 /usr/lib/modprobe.d/ 中被列入黑名单，请加载模块并重启 X。如果你对 NVIDIA GPU 使用 bbswitch 模块，可能会出现这种情况。

另一个可能的问题是 Xorg 可能会尝试自动将监视器分配给第二个 GPU。请检查日志：

$ grep "No modes" ~/.local/share/xorg/Xorg.0.log

AMDGPU(0): No modes.

要解决此问题，请在 xorg.conf 中添加带有 inactive 设备的 ServerLayout 部分：

/etc/X11/xorg.conf

Section "ServerLayout"
  Identifier     "X.org Configured"
  Screen      0  "Screen0" 0 0 # Screen for your primary GPU
  Inactive       "Card1"       # Device for your second GPU
EndSection

当应用程序使用独立显卡渲染时，仅显示黑屏

在某些情况下，PRIME 需要合成管理器才能正常工作。如果你的窗口管理器不处理合成，你可以在其上使用一个合成器。

如果你使用 Xfce，可以进入 菜单 > 设置 > 窗口管理器微调 > 合成器 并启用合成，然后重试你的应用程序。

基于 GL 的合成器黑屏

目前，基于 GL 的合成器和 PRIME 卸载存在问题。虽然基于 Xrender 的合成器（xcompmgr、xfwm、compton 的默认后端、cairo-compmgr 等）可以正常工作，但基于 GL 的合成器（Mutter/muffin、Compiz、带 GLX 后端的 compton、Kwin 的 OpenGL 后端等）最初会显示黑屏，就像没有运行合成器一样。虽然你可以通过调整卸载窗口的大小来强制显示图像，但这并不是一个实用的解决方案，因为它不适用于全屏 Wine 应用程序等情况。这意味着 GNOME3 和 Cinnamon 等桌面环境在使用 PRIME 卸载时存在问题。

此外，如果你使用的是 Intel IGP，你或许可以通过将 IGP 作为 UXA 而不是 SNA 运行来修复 GL 合成问题，但这也可能导致卸载过程出现问题（例如，xrandr --listproviders 可能不会列出独立 GPU）。

详情请参见 FDO Bug #69101。

解决此问题的另一种方法是在 Intel 驱动程序中启用 DRI3。请参阅下面的问题以获取示例配置。

GNOME

你可能会发现禁用全屏取消重定向 (fullscreen undirect) 可以使 PRIME 卸载在全屏应用程序上正常工作。

使用 PRIME 和切换窗口/工作区时发生内核崩溃/oops

注意此问题已在 Intel+AMD 系统上进行了测试。

使用带有集成显卡配置文件的 DRI3 似乎可以解决此问题。

要启用 DRI3，你需要为集成显卡创建一个配置，添加 DRI3 选项：

Section "Device"
    Identifier "Intel Graphics"
    Driver "intel"
    Option "DRI" "3"
EndSection

之后，你可以使用 DRI_PRIME=1 而无需运行 xrandr --setprovideroffloadsink radeon Intel，因为 DRI3 将处理卸载。

使用反向 PRIME 时，第二个显示器出现故障/重影同步问题

当不使用合成管理器（例如在 i3 中）时，此问题可能会影响用户。[10]

如果你在 Gnome 下遇到此问题，一个可能的解决方法是在 /etc/environment 中设置一些环境变量 [11]：

CLUTTER_PAINT=disable-clipped-redraws:disable-culling
CLUTTER_VBLANK=True

启动 GL 应用程序时报错 "radeon: Failed to allocate virtual address for buffer:"

当内核驱动程序中的电源管理正在运行时，会出现此错误。你可以通过在引导加载程序的内核参数中添加 radeon.runpm=0 来克服此错误。

使用闭源驱动和反向 PRIME 时，启用 VSync 的 Vulkan 应用程序/游戏持续卡死/冻结

某些 Vulkan 应用程序（特别是使用 VK_PRESENT_MODE_FIFO_KHR 和/或 VK_PRESENT_MODE_FIFO_RELAXED_KHR 的应用程序，包括使用 DXVK 运行的 Windows 游戏）在反向 PRIME 系统上运行时会导致 GPU 持续锁定（~5-10 秒冻结，~1 秒正常工作）[12]。

GPU 锁定将使任何输入变得不可用（包括切换 TTY 和使用 SysRq 功能）。

目前没有针对此 NVIDIA bug 的已知修复程序，但存在一些变通方法：

关闭 Vsync（某些应用程序无法关闭）。
关闭 PRIME 同步[13]（会导致屏幕撕裂）。

xrandr --output HDMI-0 --set "PRIME Synchronization" 0 #replace HDMI-0 with your xrandr output ID

你可以通过从 vulkan-tools 包运行 vkcube 来简单地验证你的配置是否受此问题影响。

在 Wayland 下打开某些程序时有延迟

如果你启用了 RTD3（来自 #NVIDIA），在使用 Wayland 时，打开某些程序会遇到一些延迟。根据应用程序的不同，这可能由两个源引起：Vulkan 或 OpenGL，但引起延迟的机制相同。两者都必须确定要委托给哪个设备。此决策基于配置文件。对于 OpenGL，配置文件位于 /usr/share/glvnd/egl_vendor.d/，而对于 Vulkan，它们位于 /usr/share/vulkan/icd.d/。实际的延迟是由确定候选者需要迭代所有潜在的渲染配置引起的。即使首选配置出现在其他配置之前（即数字较小，iGPU 在外部 GPU 之前），它仍会遍历所有可用选项。在尝试休眠的（外部）GPU 配置时，它会被唤醒（这需要 ~1 秒或更长时间），然后再委托打开程序，浪费了时间和电池寿命。这是一个 NVIDIA 驱动程序问题。更多详情请点击此处。

一种解决方案是确保独立 GPU 不被启动，即确保它不被迭代。这可以通过将配置显式设置为环境变量来实现。这些变量可以直接在运行程序时传递，也可以全局设置（例如在你的 /etc/environment 文件中）。请注意，全局设置该变量需要你在刻意尝试使用外部 GPU 运行程序时取消设置该变量（或者将其分别设置为 nvidia 文件）。

/etc/environment

__EGL_VENDOR_LIBRARY_FILENAMES=/usr/share/glvnd/egl_vendor.d/50_mesa.json
VK_DRIVER_FILES=/usr/share/vulkan/icd.d/intel_icd.json
__GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=mesa

运行带有 DXVK 的 Wine 游戏时报错

使用 PRIME 卸载时，遇到 Major opcode of failed request: 156 (NV-GLX) 是一个已知问题。唯一的已知变通方法是将 X 会话完全在 NVIDIA GPU 上启动。在仅使用 NVIDIA 和 PRIME 卸载方法之间切换的一种用户友好的方式是使用 optimus-manager 工具，或自己编写一些自动化脚本。

Wayland 上 Vulkan/OpenGL 应用程序段错误 (segfault)

VK_KHR_wayland_surface 需要内核模式设置。如果你正在使用 Wayland 合成器且无法在 dGPU 上启动应用程序而必须强制它们在 Xwayland 下运行，请确保启用了模式设置。

这意味着如果内核参数中存在 nvidia_drm.modeset=0，请将其移除。

参见