カーネルモード設定
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カーネルモード設定 (KMS) は、ユーザースペースではなくカーネル空間でディスプレイの解像度・色深度を設定する方法です。
Linux カーネルの KMS 実装により、フレームバッファでのネイティブ解像度や素早いコンソール (tty) 切り替えができるようになります。また、アーティファクトの軽減や 3D パフォーマンスの向上、カーネル空間での省電力機能を補助する新しい技術 (DRI2 など) も可能にします。
目次
背景
以前は、ビデオカードをセットアップするのは X サーバーの仕事でした。このため、仮想コンソールで派手なグラフィックを使うことは簡単ではありませんでした。また、X から 仮想コンソール へ切り替えると (Ctrl+Alt+F2)、X サーバーはカーネルにビデオカードのコントロールを移さなくてはならず、動作が重くなりチラツキが生じていました。同じ"痛々しい"挙動はコントロールを X サーバーに戻す (X が VT7 で動作している場合 Alt+F7 ときも起こりました。
Kernel Mode Setting (KMS) によって、現在カーネルはビデオカードのモードを設定することができます。これによって、起動段階での派手なグラフィックや、仮想コンソールと X の早い切り替えなどが可能になりました。
インストール
まず、どの方法を使うにせよ、以下を常時無効にする必要があります:
- ブートローダ内のあらゆる
vga=オプション。KMS によるネイティブ解像度と衝突します。 - フレームバッファを有効にするあらゆる
video=行。ドライバと衝突します。 - 他のフレームバッファドライバ (uvesafb など)。
KMS の早期開始
Intel、Nouveau、ATI、AMDGPU のドライバでは全てのチップセットで、KMS が自動的に有効になるように既になっています。そのため手動で KMS をインストールする必要はありません。
プロプライエタリな NVIDIA ドライバは KMS をサポートしています (364.12 以降)。ただし、手動で有効化する必要があります。
KMS の遅延開始
通常 KMS は initramfs ステージよりも後に初期化されます。しかし、initramfs ステージで KMS を有効化することもできます。ビデオドライバが必要とするモジュールを initramfs の設定ファイルに追加してください:
- AMDGPU の場合は
amdgpu。レガシーな ATI ドライバを使用している場合はradeon。 - Intel Graphics の場合は
i915。 - オープンソースな Nouveau ドライバの場合は
nouveau。 - out-of-tree の nvidia ドライバや nvidia-open ドライバの場合は
nvidia nvidia_modeset nvidia_uvm nvidia_drm。詳細は NVIDIA#DRM カーネルモードセッティング を見てください。
- Matrox グラフィックスの場合は
mgag200。 - 使用している QEMU グラフィックスに依存します (qemu のオプション
-vga typeあるいは libvirt<video><model type='type'>[1]):std(qemu) とvga/bochs(libvirt) の場合はbochsvirtioの場合はvirtio-gpuqxlの場合はqxlvmware(qemu) とvmvga(libvirt) の場合はvmwgfxcirrusの場合はcirrus。
- VirtualBox のグラフィックスコントローラに依存します:
- VMSVGA の場合は
vmwgfx - VBoxVGA と VBoxSVGA の場合は
vboxvideo。
- VMSVGA の場合は
Initramfs の設定手順は、使用する initramfs ジェネレータによって若干異なります。
mkinitcpio
in-tree なモジュールの場合、kms を /etc/mkinitcpio.conf 内の HOOKS 配列に追加してください。
out-of-tree なモジュールの場合、MODULES 配列にモジュール名を追加してください。例えば、NVIDIA グラフィックドライバの early KMS を有効化するには:
/etc/mkinitcpio.conf
MODULES=(... nvidia nvidia_modeset nvidia_uvm nvidia_drm ...)
#モードの強制と EDID の方法をとっている場合、そのカスタムファイルを initramfs にも埋め込む必要があります:
/etc/mkinitcpio.conf
FILES=(/usr/lib/firmware/edid/your_edid.bin)
そして、initramfs を再生成してください。
Booster
Booster を使用している場合、以下の設定変更で必要なモジュールをロードすることができます:
/etc/booster.yaml
modules_force_load: i915
イメージにファイルを追加する場合:
/etc/booster.yaml
extra_files: /usr/lib/firmware/edid/your_edid.bin
そして、ブースターイメージを 再生成 してください。
トラブルシューティング
フォントが小さすぎる
コンソールフォントを大きくする方法については Linux コンソール#フォント を見てください。Terminus フォント (terminus-font) には ter-132n など様々なサイズが含まれています。
もしくはモードセッティングを無効化して解像度を下げることで相対的にフォントは大きくなります。
ブートロードの問題と dmesg
古いシステムでは接続されたディスプレイデバイスのポーリングが重荷になることがあります。ポーリングは定期的に実行されるため、ハードウェアによっては最悪の場合、数百ミリ秒近く時間を取られます。動画を再生するときなど、絵面が止まってしまいます。ビデオが高性能なハイエンド HDP デバイスに出力されているが、ハードウェア構成に HDP ではない出力もある場合も、この問題が発生するかもしれません。10秒毎にディスプレイの出力が固まってしまうようなときは、ポーリングを無効化することで解決するかもしれません。
起動中に 0x00000010 (2) のエラーコードが表示される場合 (10行近くテキストが表示され、最後にエラーコードが含まれているでしょう)、以下の設定を使用してください:
/etc/modprobe.d/modprobe.conf
options drm_kms_helper poll=0
モードの強制と EDID
ネイティブ解像度が自動的に設定されなかったり、ディスプレイが全く検出されなかったりした場合、モニタは何も送信しないか、単に歪んだ EDID ファイルを送信するかもしれません。カーネルはこのケースを捕らえようとし、最も一般的な解像度の一つを設定します。
もしあなたがモニタの EDID ファイルを持っているなら、単にそれを明示的に強制する必要があるだけです (下記参照)。しかし、ほとんどの場合、正常なファイルに直接アクセスできないので、既存のものを取り出して修正するか、新しいものを生成する必要があります。
様々な解像度や設定に対応した新しい EDID バイナリを生成するには、上流のドキュメントに従ってカーネルのコンパイルを行います (簡単なガイドについては [3] も参照してください)。その他の解決策については、このarticleで詳しく説明されています。
例えば、あなたのモニタが Windows で正常に動作するなら、対応するドライバから EDID を抽出できますし、同じ設定で動作する同様のモニタなら read-edid パッケージから get-edid を使うことができます。また、/sys/class/drm/*/edidで探すこともできます。
EDID を用意したら、/usr/lib/firmware の下の edid というディレクトリに置き、そこにバイナリをコピーしてください。
起動時に読み込むには、カーネルコマンドラインで以下を指定します:
drm.edid_firmware=edid/your_edid.bin
4.13 より古いカーネルでは、代わりにこの行を使用します:
drm_kms_helper.edid_firmware=edid/your_edid.bin
特定の接続だけで使うように指定することも可能です:
drm.edid_firmware=VGA-1:edid/your_edid.bin
内臓の解像度の場合、以下の表を参照してください。名前 の列には、その解像度を強制するために使用する名前が記載されています:
| 解像度 | 名前 |
|---|---|
| 800x600 | edid/800x600.bin |
| 1024x768 | edid/1024x768.bin |
| 1280x1024 | edid/1280x1024.bin |
| 1600x1200 (カーネル 3.10 以上) | edid/1600x1200.bin |
| 1680x1050 | edid/1680x1050.bin |
| 1920x1080 | edid/1920x1080.bin |
KMS を初期に実行するようにしている場合は、カスタム EDID ファイルを initramfs に含めないと起動時に問題が発生します。
また、起動後に /sys/module/drm/parameters/edid_firmware に書き込むことで、drm.edid_firmware パラメータの値を変更することができます:
# echo edid/your_edid.bin > /sys/module/drm/parameters/edid_firmware
これは、新しく接続されたディスプレイにのみ有効であり、すでに接続されている画面は引き続き既存の EDID 設定を使用します。ただし、外部ディスプレイの場合は、プラグを差し直すだけで効果を確認できます。
カーネル3.15 以降、起動後に EDID をロードするために、カーネルが ロックダウンモード でない場合は、カーネルコマンドラインパラメーターの代わりに debugfs を使用できます。これは、コネクタのモニターを交換する場合、または単にテストする場合に非常に便利です。上記のように EDID ファイルを取得したら、次を実行します:
# cat correct-edid.bin > /sys/kernel/debug/dri/0/HDMI-A-2/edid_override
無効化するには:
# echo -n reset > /sys/kernel/debug/dri/0/HDMI-A-2/edid_override
強制モード
the nouveau wiki より:
- カーネルコマンドラインでモードを強制することができます。残念ながら、コマンドラインオプションの video は DRM の場合、ドキュメントが不十分です。使い方の断片は、以下のサイトにあります。
フォーマットは
video=<conn>:<xres>x<yres>[M][R][-<bpp>][@<refresh>][i][m][eDd]
<conn>: コネクタ、例: DVI-I-1、使用可能なコネクタは/sys/class/drm/を参照<xres> x <yres>: 解像度M: CVT モードを計算?R: ブランキングを減らす?-<bpp>: 色深度@<refresh>: リフレッシュレートi: インターレース (非CVTモード)m: 余白?e: 出力は強制的にオンにするd: 出力は強制的にオフにされるD: デジタル出力を強制的にオン (例:DVI-I コネクタ)
例えば、video= を複数回使って、DVI を1024x768、85 Hzに、TV-out をオフに強制する、といったように複数の出力モードをオーバーライドすることが可能です:
video=DVI-I-1:1024x768@85 video=TV-1:d
コネクタの名前と現在の状態を取得するには、以下のシェルワンライナーを使用できます:
$ for p in /sys/class/drm/*/status; do con=${p%/status}; echo -n "${con#*/card?-}: "; cat $p; done
DVI-I-1: connected HDMI-A-1: disconnected VGA-1: disconnected
モードセッティングを無効にする
様々な理由で KMS を無効化したい場合があるでしょう。KMS を無効化するには、nomodeset をカーネルパラメータに追加してください。詳細は カーネルパラメータ を見てください。
nomodeset カーネルパラメータと共に、Intel グラフィックカードの場合は i915.modeset=0 も、Nvidia グラフィックカードの場合は nouveau.modeset=0 も追加する必要があります。Nvidia Optimus のデュアルグラフィック環境では、これら3つのカーネルパラメータをすべて追加する必要があります (つまり、"nomodeset i915.modeset=0 nouveau.modeset=0")。