AMDGPU: Soporte Inicial Confirmado para Linux 6.16.

Un paso significativo hacia un rendimiento gráfico más eficiente y directo en Linux

Hace apenas unos minutos, AMD envió el último lote de actualizaciones para sus controladores de gráficos AMDGPU y su controlador de cómputo AMDKFD al repositorio de parches DRM-Next, en preparación para la próxima versión del kernel de Linux: la 6.16. Entre los cambios más destacables se encuentra una novedad largamente esperada por la comunidad y los desarrolladores: el soporte inicial —aunque aún en fase experimental— para colas de modo de usuario (User-Mode Queues, UMQ) en AMDGPU.

¿Qué son las colas de modo de usuario?

Desde hace más de dos años, los ingenieros de AMD han trabajado de forma constante en una arquitectura que permita a las aplicaciones comunicarse directamente con la GPU sin pasar por los tradicionalmente pesados programadores del kernel o DRM (Direct Rendering Manager). Esto se conoce como colas de modo de usuario, y su finalidad es optimizar la forma en que las cargas de trabajo —ya sean de gráficos o de cómputo— se envían al hardware.

En esencia, esta tecnología permite que una aplicación cree y maneje su propia cola de trabajo en espacio de usuario y la envíe directamente a la GPU para su ejecución. Esta capacidad podría representar un cambio de paradigma en el rendimiento de juegos en pantalla completa, renderizado en tiempo real y aplicaciones de cómputo de alto rendimiento, al reducir la latencia y evitar intermediarios en la comunicación con el hardware.

Soporte inicial en Linux 6.16

El soporte para estas colas llega por primera vez al kernel en Linux 6.16, aunque de forma limitada y cerrada tras un parámetro de módulo. Esto significa que no estará habilitado por defecto y requerirá una activación manual por parte del usuario o desarrollador que desee probar esta funcionalidad.

Este soporte inicial está dirigido específicamente a las arquitecturas gráficas más recientes de AMD:

• RDNA3 (GFX11)

• RDNA4 (GFX12)

Por ahora, su uso está reservado para pruebas y desarrollo, hasta que tanto el núcleo como el espacio de usuario hayan evolucionado lo suficiente como para garantizar estabilidad y eficiencia.

¿Cómo funciona?

La implementación inicial se detalla en los parches enviados, donde se resume el flujo de trabajo que permitirán estas colas de modo de usuario:

1. La aplicación crea varios objetos necesarios para la ejecución:

   • Un objeto de cola, donde se almacenarán los paquetes de carga de trabajo.

   • Un puntero de lectura y un puntero de escritura.

   • Una página de timbre (doorbell page), que permite a la GPU saber cuándo debe empezar a procesar la cola.

   • Páginas de buffer sombra (shadow buffer pages).

2. La aplicación selecciona un desplazamiento de 32 bits dentro de la página de timbre para su cola específica.

3. Utilizando una nueva llamada IOCTL (user-mode-queue-create) introducida en este parche, la aplicación pasa al kernel las direcciones GPU de estos objetos.

4. El kernel se encarga de crear la cola y mapearla al hardware.

5. Una vez completado este paso, la aplicación ya puede comenzar a enviar datos directamente a la cola.

6. Finalmente, tras llenar la cola con las instrucciones de carga de trabajo, la aplicación escribe en el desplazamiento correspondiente de la página de timbre, lo que notifica a la GPU que puede empezar a procesar los datos.

Este flujo permite evitar el uso del programador del kernel en ciertas situaciones, habilitando un camino más directo y potencialmente más rápido entre la aplicación y el hardware gráfico.

Aplicaciones prácticas y futuro

Aunque todavía en una fase experimental, el impacto potencial de las colas de modo de usuario es significativo. Juegos de alto rendimiento, aplicaciones de gráficos avanzados, y cargas de trabajo de cómputo general podrían beneficiarse enormemente de esta mejora, especialmente en escenarios donde la latencia y la eficiencia energética son críticas.

Esta nueva arquitectura podría allanar el camino para una adopción más amplia de Linux en entornos de juego, además de mejorar notablemente el rendimiento de herramientas de inteligencia artificial, renderizado en GPU y simulaciones científicas que hacen uso intensivo de los recursos de la tarjeta gráfica.

Otros cambios relevantes en AMDGPU y AMDKFD para Linux 6.16

Además del soporte inicial para UMQ, AMD ha introducido una larga lista de mejoras y correcciones en sus controladores gráficos y de cómputo:

• Mejoras en la visualización eDP y compresión de flujo de pantalla (DSC).

• Trabajos de depuración para ReBAR (Resizable BAR).

• Actualizaciones del motor de pantalla DCN 3.5.

• Correcciones en la gestión de energía bajo perfiles de carga.

• Mejoras en el proceso de suspensión del sistema.

• Limpieza y mejora del soporte de shaders para GPU de la serie Vega.

• Correcciones de reinicio para el controlador AMDKFD.

• Eliminación del soporte para el silicio inicial GC 9.4.3 utilizado en algunas GPUs Instinct.

El soporte inicial para las colas de modo de usuario en AMDGPU representa un gran avance técnico, aunque aún es pronto para verlo desplegado en sistemas de producción. Su inclusión en Linux 6.16 abre las puertas a pruebas reales por parte de desarrolladores y entusiastas, y marca un punto de inflexión en la evolución del stack gráfico en Linux. Si AMD y la comunidad logran estabilizar y perfeccionar esta característica, podríamos estar ante una de las mejoras más importantes en el rendimiento gráfico de los últimos años en plataformas Linux.

Fuente: Phoronix