NVIDIA Optimus (简体中文)

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翻译状态:本文是 NVIDIA_Optimus翻译。上次翻译日期:2017-09-13。如果英文版本有所更改,则您可以帮助同步翻译。

NVIDIA Optimus 是一项允许英特尔(Intel)集成图形处理器(GPU)和英伟达(NVIDIA)独立图形处理器置入并通过一台笔记本电脑访问的技术。

可用方法

这里有几种可行的方法:

  • #仅使用英特尔显卡 - 能节约用电,因为此时英伟达图形处理器是完全关闭(不通电)的。
  • #仅使用英伟达显卡 - 能比英特尔显卡提供更强的性能表现,但是电量流失也更快(这对移动设备不太友好)。此方法和 optimus-manager 以及 nvidia-xrun 两者一样采用了相同的底层处理,所以在选用一种更自动化的方法之前,应该先利用这个方法来排除故障和验证一些常规功能。
  • 两者兼用 (在需要的时候使用英伟达图形处理器,其他时候关闭它以节省电量):
    • #使用 PRIME 渲染卸换(render offload) - 英伟达官方支持方法。
    • #使用 optimus-manager - 用一个简单的命令切换显卡(需要注销重新登录来生效)。这可实现需要时使用英伟达图形处理器达到最大性能,不用时则将后者关闭。
    • #使用 nvidia-xrun - 使用英伟达显卡在另外的 TTY 上运行单独的 X 会话。这可实现需要时使用英伟达图形处理器达到最大性能,不用时则将后者关闭。
    • #使用大黄蜂(Bumblebee) - 提供了与 Windows 下相似的功能,可以选择需要的程序使用英伟达显卡,而其他的程序则用英特尔显卡运行。不过大黄蜂有重大的性能问题。
    • #使用 nouveau - (与英伟达官方提供的专有驱动相比)提供的性能较差,而且可能导致睡眠和休眠问题。不适用于最新的英伟达图形处理器。
注意: 所有这些方法选择都是互斥的,如果测试了一种方法后又决定使用另一种方法,则必须确保在尝试另一种方法之前,还原通过遵循前一种方法所做的所有配置更改,否则可能会发生文件冲突和不定行为。

仅使用英特尔显卡

如果只考虑使用某一张显卡而不用切换的话,请检查电脑的 BIOS,那里应该有禁用某一显卡的选项。有些笔记本只允许禁用独立显卡,另一些则相反。但如果只想用两张显卡中的一张的话,还是值得去检查一下 BIOS 的。

如果 BIOS 不允许禁用掉英伟达显卡,那么可以从 Linux 内核本身禁用它。请参阅 Hybrid graphics#Fully Power Down Discrete GPU

在不切换渲染提供程序情况下使用 CUDA

您可以在不切换渲染到英伟达显卡的情况下使用 CUDA。所要做的就是确保在启动 CUDA 程序前英伟达显卡已经打开(通电),详情请参见 Hybrid graphics#Fully Power Down Discrete GPU

现在,当启动 CUDA 程序时,会自动加载必要的内核模块。在使用 CUDA 后要关闭英伟达显卡,请必须先将 nvidia 内核模块卸载:

# rmmod nvidia_uvm
# rmmod nvidia

使用 nvidia

闭源 NVIDIA 驱动并不像 nouveau 驱动一样支持动态切换 (意味着它只能使用 NVIDIA 设备). 它还有一些已被 NVIDIA 承认但仍未修复的显著问题,然而,它使用独立显卡并 (自2013年10月) 在性能上相比 nouveau 驱动有显著优势。

首先,安装官方源的驱动包 nvidia 和软件包 xorg-xrandr.

然后,你必须创建一个 xorg.conf. 你需要提供 NVIDIA 显卡的 PCI 地址,可通过以下命令获取:

$ lspci | grep -E "VGA|3D"

PCI 地址是提到 NVIDIA 的输出行的前7个字符,看起来像 01:00.0. 在 xorg.conf 中,需转换为 #:#:# 格式;例如 01:00.0 应该写成 1:0:0.

注意: 在一些设置中,此设置要通过对NVIDIA的驱动程序通过EDID文件来中断对显示器值的自动检测。可查看该文章——#分辨率和屏幕扫描错误“EDID errors in Xorg.log”以了解详情

如果安装了1.17.2或者更高版本的X服务([1])

/etc/X11/xorg.conf
Section "Module"
    Load "modesetting"
EndSection

Section "Device"
    Identifier "nvidia"
    Driver "nvidia"
    BusID "PCI:<BusID for NVIDIA device here>"
    Option "AllowEmptyInitialConfiguration"
EndSection

之后,把以下内容添加到 ~/.xinitrc 开头:

~/.xinitrc
xrandr --setprovideroutputsource modesetting NVIDIA-0
xrandr --auto

现在重启以加载驱动,X 也应该启动了。 如果你的DPI显示不正确,在上面的~/.xinitrc配置中指定dpi(实际dpi以你的设备为准),如:

 xrandr --dpi 96

如果在启动 X 时黑屏,确保 ~/.xinitrc 的两个 xrandr 命令后没有 & 符号;如果有,可能是窗口管理器在 xrandr 命令执行完成之前启动导致了黑屏。

如果依然黑屏,参考下文#可选配置

可选配置

如果你使用1.17.1以上版本的Xorg服务出现崩溃,修改/etc/X11/xorg.conf配置如下(Intel设备):

# nano /etc/X11/xorg.conf
Section "Device"
    Identifier  "intel"
    Driver      "modesetting"
    BusID       "PCI:0:2:0"
    Option      "AccelMethod"  "sna"
    #Option      "TearFree" "True"
    #Option      "Tiling" "True"
    #Option      "SwapbuffersWait" "True"
EndSection

上面文件中的BusID必须和lspci命令的输出相匹配。搜索带有“VGA兼容控制器”的行,其中包含英特尔的内容。例如:

$ lspci |grep VGA
00:02.0 VGA compatible controller: Intel Corporation Haswell-ULT Integrated Graphics Controller (rev 0b)
提示: 上面配置文件中后三项的选项如果不注释掉可能导致画面撕裂,但(注释掉)换取的是一定的性能损失。注意, TearFree 选项只用于"sna" 加速, 参看 Intel graphics (简体中文)"AccelMethod" 选项中,你可以使用 "sna""uxa"

如果X服务启动后屏幕上什么也没有出现,检查/var/log/xorg.conf,确保该文件含有类似此行内容:

/var/log/xorg.conf
[ 16112.937] (EE) Screen 1 deleted because of no matching config section.

如过具有类似上诉内容,更改/etc/X11/xorg.conf文件的serverlayout段,问题可能会消失:

/etc/X11/xorg.conf
Section "ServerLayout"
    Identifier "layout"
    Screen 1 "nvidia"
    Inactive "intel"
EndSection

显示管理器

如果你使用显示管理器 (Display Manager, DM),你需要创建或编辑启动管理器的脚本而不是使用 ~/.xinitrc.

LightDM

对于 LightDM:

# nano /etc/lightdm/display_setup.sh
xrandr --setprovideroutputsource modesetting NVIDIA-0
xrandr --auto

赋予脚本可执行权限:

# chmod +x /etc/lightdm/display_setup.sh

编辑 /etc/lightdm/lightdm.conf[Seat:*] 部分以配置 lightdm 运行这个脚本:

# nano /etc/lightdm/lightdm.conf
[Seat:*]
display-setup-script=/etc/lightdm/display_setup.sh

重启,你的 DM 应该启动了。

SDDM

对于 SDDM:

# nano /usr/share/sddm/scripts/Xsetup
xrandr --setprovideroutputsource modesetting NVIDIA-0
xrandr --auto

GDM

对于GDM,创建以下两个.desktop文件:

/usr/share/gdm/greeter/autostart/optimus.desktop
/etc/xdg/autostart/optimus.desktop
[Desktop Entry]
Type=Application
Name=Optimus
Exec=sh -c "xrandr --setprovideroutputsource modesetting NVIDIA-0; xrandr --auto"
NoDisplay=true
X-GNOME-Autostart-Phase=DisplayServer

确保GDM使用Xorg作为后端

检验 3D

你可通过安装 mesa-demos 并运行以下命令来检验 NVIDIA 是否被使用:

$ glxinfo | grep NVIDIA

更多信息

更多信息参见 NVIDIA 官方页面的这个主题。

疑难问题

垂直同步撕裂

xorg-server需要 1.19 或更高版本,linux内核需要4.5 或更高版本,nvidia需要370.23更高版本。还需要开启DRM kernel mode setting设置项以修复撕裂问题。

官方论坛查看详细信息:forum thread

Failed to initialize the NVIDIA GPU at PCI:1:0:0 (GPU fallen off the bus / RmInitAdapter failed!)

添加 rcutree.rcu_idle_gp_delay=1 到内核参数。原始话题见[2]

分辨率和屏幕扫描错误“EDID errors in Xorg.log”

这是由于NVIDIA的驱动程序没有检测显示器的EDID。你需要手动指定路径的EDID文件或以类似的方式提供相同的信息。

增加这些线路和变化部分反映你自己的系统:

/etc/X11/xorg.conf
Section "Device"
       	Option		"ConnectedMonitor" "CRT-0"
       	Option		"CustomEDID" "CRT-0:/sys/class/drm/card0-LVDS-1/edid"
	Option		"IgnoreEDID" "false"
	Option		"UseEDID" "true"
EndSection

如果xorg不会开始尝试更换所有CRT到DFB。显示器连接通过LVDS,card0是标识为英特尔卡。EDID二进制是这个目录。如果硬件配置不同,CustomEDID的值可能有所不同,但这已得到证实。不管怎样,路径都将从/sys/class/drm开始

或者你可以生成你的工具,如读取read-edid,将驱动点指向这个文件。也可以使用modelines,但是务必要修改 "UseEDID" 和 "IgnoreEDID"。

锁定问题(lspci 挂起)

问题:lspci挂起,系统暂停失败,关机时挂起,optirun挂起。多出现在新的笔记本电脑或使用了类似bbswitch GTX的965m时(例如bumblebee)以及nouveau的情况。

当独立显卡接通电源,可能出现这种情况,参见 (kernel bug 156341)。

具体解决方法参见 this issue。 你可以添加acpi_osi="!Windows 2015"acpi_osi=! acpi_osi="Windows 2009"Kernel parameters中。

笔记本电脑未发现屏幕/NVIDIA Optimus

检查$ lspci | grep VGA输入内容是否类似:

00:02.0 VGA compatible controller: Intel Corporation Core Processor Integrated Graphics Controller (rev 02)
01:00.0 VGA compatible controller: nVidia Corporation Device 0df4 (rev a1)

NVIDIA驱动自319.12 Beta [3]起已经包含在内核(版本3.9级以上)中。

另一个解决方案是安装Intel驱动进行显示,如果需要运行3D软件,可以使用 Bumblebee (简体中文)来使用NVIDIA显卡。

使用 nouveau

开源 nouveau 驱动 (xf86-video-nouveau) 能靠一种叫 PRIME 的技术动态切换到 Intel 驱动 (xf86-video-intel). 更多信息见 wiki 的 PRIME 页面。

使用 Bumblebee

如果你想使用 Bumblebee, 并实现省电和其他有用特性,见 wiki 的 Bumblebee 页面。

使用 nvidia-xrun

安装nvidia-xrun-gitAUR。github上查看该项目 https://github.com/Witko/nvidia-xrun