VirtIO GPU

本文介绍 virtio-gpu 的设置和使用。它通过 VirtIO 提供半虚拟化 GPU 和显示 控制器，支持从简单二维显示到完整加速三维图形的多种模式。

Linux 客户机内核支持

客户机内核必须启用 CONFIG_DRM_VIRTIO_GPU。

三维加速

虚拟 GPU 三维加速仍在发展。根据所用模式，可能需要以更新版本替换发行版库， 或启用特定构建选项。主机必须满足若干要求：QEMU 能访问 GPU，且为获得最佳 性能，能够可靠地与客户机共享 GPU 内存。详细要求见后文。

QEMU virtio-gpu 变体

变体形式为：

• virtio-vga[-BACKEND]

• virtio-gpu[-BACKEND][-INTERFACE]

• vhost-user-vga

• vhost-user-pci

后端： 提供默认二维后端，以及 virglrenderer（gl）和 rutabaga_gfx （rutabaga）两个加速后端。vhost-user 后端可将图形栈放在独立进程，提高隔离。

接口： 根据客户机接口分为 VGA 和非 VGA。前者以前缀 virtio-vga 或 vhost-user-vga 表示，后者为 virtio-gpu 或 vhost-user-gpu。

VGA 始终使用 PCI。非 VGA 可选 MMIO 或 PCI：-device 后缀表示 MMIO，但 vhost-user-gpu 不支持；-pci 表示 PCI。无后缀则选择平台默认接口。

virtio-gpu 二维后端

默认后端只执行二维操作，三维需客户机软件渲染器。

通常使用 Mesa 或 SwiftShader。Mesa 的 LLVMpipe、Lavapipe 及下文的 virgl 在典型现代 Linux 发行版上可直接使用。

-device virtio-gpu

virtio-gpu virglrenderer

客户机使用 virgl 加速时，OpenGL 调用转换为中间表示，见 Gallium3D， 传到主机后由 virglrenderer 转回 OpenGL 调用。

客户机默认最高 OpenGL 4.3。启用 4.6 需开启 host blob，即 hostmem 和 blob。 hostmem 是主机内存窗口大小，通常 256M 到 8G。

-device virtio-gpu-gl
-device virtio-gpu-gl,hostmem=8G,blob=true

virglrenderer 1.0.0 起通过 venus 支持 Vulkan 转换。Venus capset 要求 hostmem、blob，并通过 venus 字段启用。主机窗口通常为 256M 到 8G。

-device virtio-gpu-gl,hostmem=8G,blob=true,venus=true

同版本起通过 drm 协议支持 DRM 原生上下文。DRM capset 同样要求 hostmem、 blob，通过 drm_native_context 启用，窗口通常为 256M 到 8G。

-device virtio-gpu-gl,hostmem=8G,blob=on,drm_native_context=on

Linux 主机要求

功能	内核版本	Libvirglrenderer 版本
OpenGL 直通	不用 host blob 时为任何兼容 QEMU 的 Linux，否则为 6.13+	0.8.2+
Vulkan 直通	Linux 6.13+	1.0.0+
AMDGPU DRM 原生上下文	Linux 6.13+	1.1.0+
Freedreno DRM 原生上下文	Linux 6.4+	1.0.0+
Intel i915 DRM 原生上下文	Linux 6.13+	1.3.0+
Asahi DRM 原生上下文	Asahi Linux 内核的 Downstream version	1.2.0+
Panfrost 原生上下文	Linux 6.13+	1.3.0+

Linux 客户机要求

功能	内核版本	Mesa 版本
OpenGL 直通	任何支持 virtio-gpu 的 Linux	16.0.0+
Vulkan 直通	Linux 5.16+	24.2.0+
AMDGPU DRM 原生上下文	Linux 6.14+	25.0.0+
Freedreno DRM 原生上下文	Linux 6.14+	23.1.0+
Intel i915 DRM 原生上下文	Linux 6.14+	26.1.0+
Asahi DRM 原生上下文	Linux 6.14+	24.2.0+
Panfrost 原生上下文	Linux 6.14+	mr36814

virtio-gpu rutabaga

rutabaga_gfx 提供 gfxstream 渲染和 Wayland display passthrough。 gfxstream 以最少修改将 GLES 和 Vulkan 调用转发到主机。

crosvm 手册介绍如何构建 gfxstream-enabled rutabaga 和运行 guest Wayland proxy。

此设备要求 host blob 支持，hostmem 指定主机窗口，通常 256M 到 8G。

启动时至少指定一个 capset。Linux 支持 gfxstream-vulkan 和 cross-domain； Android 还支持实验性的 x-gfxstream-gles、x-gfxstream-composer。

启用 cross-domain 时自动探测 Wayland 套接字，非标准路径可用 wayland-socket-path 指定。

wsi 可为 surfaceless 或 headless。前者不创建原生窗口，但收到 virtio-gpu 二维 hypercall 时，会从渲染目标复制到 Pixman 缓冲；后者连这一步也不做。 未指定时默认 surfaceless。

-device virtio-gpu-rutabaga,gfxstream-vulkan=on,cross-domain=on,
   hostmem=8G,wayland-socket-path=/tmp/nonstandard/mock_wayland.sock,
   wsi=headless

Linux 主机要求

功能	内核版本
Vulkan+Wayland 直通	Linux 6.13+

Linux 客户机要求

功能	内核版本	Mesa 版本
Vulkan+Wayland 直通	Linux 5.16+	24.3.0+