window 显示驱动开发-视频内存供应和回收(一)

Windows 显示驱动程序模型 (WDDM) 1.2 及更高版本用户模式显示驱动程序必须使用内存套餐和回收功能（从Windows 8开始提供），以减少本地内存和系统内存中临时表面所需的内存开销。

最低 WDDM 版本：1.2

最低 Windows 版本：8

驱动程序实现 - 完整图形和仅呈现：必需

WHCK 要求和测试： Device.Graphics...OfferReclaim

特别是在移动方案中，需要硬件加速的图形密集型应用可能会大量使用 GPU 资源。此外，在许多移动设备中，GPU 集成到 CPU 芯片集中，GPU 使用部分系统内存作为视频内存。为了确保在多个应用大量使用 GPU 进而对系统内存提出大量需求时提供合理的系统性能，应尽量减少显示驱动程序的内存占用。提供/回收设备驱动程序接口 (DDI) 提供执行此操作的机制。

1. 核心目标

减少内存开销：通过动态回收临时表面（Temporary Surfaces）的内存，优化集成GPU（如移动设备）的系统内存利用率。

适用场景：

GPU 共享系统内存（如 Intel HD Graphics、AMD APU、移动 SoC）。
多应用高负载时避免内存耗尽导致的性能下降。

2. 关键机制

(1) 内存套餐（Offer）

作用：驱动程序标记不再需要的内存分配为"可回收"，允许 OS 临时将其分配给其他进程或系统使用。

触发条件：

应用释放资源（如 Direct3D 纹理销毁）。
驱动程序检测到闲置表面（如后台应用的交换链缓冲区）。

(2) 内存回收（Reclaim）

作用：当原始需求恢复时（如应用重新激活），驱动程序尝试收回之前"Offer"的内存。

可能结果：

成功：内存内容可能保留（依赖 DXGI_RECLAIM_RESOURCE_FLAGS）
失败：需重新分配内存并初始化（内容丢失）。

3. 驱动程序实现要求

(1) 必需接口

DDI 函数	描述
`OfferResources`	标记资源为可回收（调用 `DXGK_OFFER_ALLOCATION_LIST`）。
`ReclaimResources`	尝试收回资源（返回 `DXGK_RECLAIM_RESULT` 状态）。

(2) 数据结构

DXGKARGCB_OFFER_ALLOCATION：

包含要 Offer 的分配句柄列表及优先级（DXGK_OFFER_PRIORITY）。

DXGK_RECLAIM_ALLOCATION_LIST：

指定需回收的资源列表及回收标志（如 Discarded 状态）。

4. 用户模式驱动（UMD）与内核模式驱动（KMD）协作

UMD 触发 Offer：调用 IDXGIDevice2::OfferResources（Direct3D 11+）或 vkOfferResources（Vulkan）。
KMD 处理：通过 DxgkCbOfferAllocation 回调通知图形内核。
OS 决策：根据内存压力决定是否实际释放物理内存。
UMD 触发 Reclaim：调用 IDXGIDevice2::ReclaimResources。
KMD 验证：返回资源是否可重用（如 DXGK_RECLAIM_RESULT_OK）。

5. 优先级与策略

Offer 优先级（DXGK_OFFER_PRIORITY）：

Low：缓存数据（可优先回收）。
Normal：常规资源。
High：关键资源（尽量避免回收）。

回收策略：若 ReclaimResources 返回 DXGK_RECLAIM_RESULT_DISCARDED，UMD 需重建资源内容。

6. 代码示例（KMD 侧）

复制代码

// Offer 资源处理（在 DxgkDdiOfferAllocations 中）
NTSTATUS DxgkDdiOfferAllocations(
    DXGKARG_OFFER_ALLOCATIONS* pOfferArgs
) {
    for (UINT i = 0; i < pOfferArgs->NumAllocations; i++) {
        DXGK_ALLOCATION_HANDLE hAlloc = pOfferArgs->pAllocationList[i];
        MarkAsOfferable(hAlloc, pOfferArgs->Priority);
    }
    return STATUS_SUCCESS;
}

// Reclaim 资源处理（在 DxgkDdiReclaimAllocations 中）
NTSTATUS DxgkDdiReclaimAllocations(
    DXGKARG_RECLAIM_ALLOCATIONS* pReclaimArgs
) {
    for (UINT i = 0; i < pReclaimArgs->NumAllocations; i++) {
        if (IsResourceValid(pReclaimArgs->pAllocationList[i])) {
            pReclaimArgs->pResults[i] = DXGK_RECLAIM_RESULT_OK;
        } else {
            pReclaimArgs->pResults[i] = DXGK_RECLAIM_RESULT_DISCARDED;
        }
    }
    return STATUS_SUCCESS;
}

7. 应用层兼容性（DXGI 1.2+）

API 使用示例：

复制代码

// Direct3D 11 应用示例
IDXGIDevice2* pDXGIDevice;
pD3DDevice->QueryInterface(IID_PPV_ARGS(&pDXGIDevice));
pDXGIDevice->OfferResources(1, &pTexture, DXGI_OFFER_RESOURCE_PRIORITY_NORMAL);
// ... 后续可能需要回收 ...
HRESULT hr = pDXGIDevice->ReclaimResources(1, &pTexture, &bDiscarded);

8. WHCK 测试要求

测试项：Device.Graphics.WDDM12.Render.OfferReclaim

验证点：

Offer 后内存压力缓解。
Reclaim 后资源功能正常。
正确处理 DISCARDED 状态。

9. 性能与调试建议

日志记录：跟踪 Offer/Reclaim 调用频率及结果。

内存分析：使用 ETW 事件（如 Microsoft-Windows-DxgKrnl）监控内存回收效率。

Fallback 处理：确保资源回收失败时能优雅重建（如重新上传纹理数据）。

10. 总结

必要性：WDDM 1.2+ 驱动必须实现 Offer/Reclaim 以通过 WHQL 认证。

优势：显著降低集成 GPU 的内存占用，提升多任务性能。

注意：正确处理 DISCARDED 状态是健壮性关键。