Nvidia Treiber, KDE-Plasma-Desktop 4.14, Tearing-Effekt: Triple Buffering einschalten!

Meine Leser wissen, dass ich bzgl. des Linux-Desktops auf KDE setze. Den HW-technischen Unterbau liefern in meinen privaten Systemen, die ich meist selbst aufbaue, Nvidia-Grafikkarten. In der Regel verwende ich dafür den proprietären Treiber, dessen Modul ich über das Installationsskript von Nvidia kompilieren und installieren lasse. (Mit der unangenehmen Konsequenz eines "tainted" Kernel - aber das nur nebenbei).

Dieser Artikel betrifft ein Plasma-Problem, das ich auf Desktop-Systemen hatte. (Der Artikel bezieht sich nicht auf Laptop-Systeme mit Optimus-Technologie.) Seit geraumer Zeit (schätzungsweise seit KDE 4.12 bis heute unter KDE 4.14.9) plagte mich folgender, immer wiederkehrender Fehler:

Nach dem Starten des KDE Plasma Desktops mit aktivierten 3D-Effekten (OpenGL) - kam es bei der Bewegung von bestimmten Fenstern immer wieder zum sogenannten "Tearing"-Effekt. Besonders deutlich sichtbar wurde der für Fensterbegrenzungslinien von "konsole" oder Fenstern mit komplexeren GTK-Anwendungen. Dies erwies sich als unabhängig von der Voreinstellung der des OpenGL Composite Typs und des Qt-Grafiksystems ("native" oder "raster" Rendering)

Erstaunlicherweise verschwand dieser Effekt bei mir ebenso regelmäßig, wenn ich unter den KDE Systemeinstellungen auf dem Panel zu "Arbeitsflächen-Effekte" >> "Erweitert" eine der dortigen Einstellungen änderte und auf "Anwenden" drückte. Danach war für diese X-Sitzung Ruhe. Bei der Einstellungsänderung wurde offenbar etwas erkannt, was beim normalen KDE-Start nicht der Fall war). Aber solche manuellen Eingriffe bei jedem Start von KDE sind natürlich nervig.

Zufällig bin ich in anderem Zusammenhang vor ein paar Tagen über folgende Bug-Artikel gestolpert:
https://bugs.kde.org/show_bug.cgi?id=322060
https://bugs.kde.org/show_bug.cgi?id=330794
https://bugs.kde.org/show_bug.cgi?id=343184

Dadurch animiert habe ich nun mal "Triple Buffering" explizit in die "xorg.conf" eingetragen. Der Installer von Nvidia tut das nämlich nicht von sich aus. Er bewegte aber den einmal vorgenommenen händischen Eintrag bei der nächsten Treiber-Installation interessanterweise aus der "Device Section" in die "Screen Section":

Auszug aus der /etc/X11/xorg.conf":

Section "Screen"

    Identifier     "Screen0"
    Device         "Device0"
    Monitor        "Monitor0"
    DefaultDepth    24
    Option         "Stereo" "0"
    Option         "nvidiaXineramaInfoOrder" "DFP-0"
    Option         "metamodes" "DVI-I-1: nvidia-auto-select +5120+0, HDMI-0: nvidia-auto-select +0+0, HDMI-1: nvidia-auto-select +2560+0"
    Option         "SLI" "Off"
    Option         "MultiGPU" "Off"
    Option         "BaseMosaic" "off"
    Option         "TripleBuffer" "true"
    SubSection     "Display"
        Depth       24
    EndSubSection
EndSection

 
Man erkennt hier, das ich Xinerama für 3 Schirme nutze. Der interessante Eintrag ist aber:

Option "TripleBuffer" "true"

Ich kann nur sagen:

Seitdem ist jegliches Tearing auf meinem 3-Schirme-Desktop verschwunden - ohne weitere Zusatzmaßnahmen und egal, was ich unter "Arbeitsflächen-Effekte" >> "Erweitert" für Einstellungen zum Punkt "Einzelbild-Zerreißen (Tearing) verhindern (Vsync)" einstelle. Auch ein spezieller Export der Umgebungsvariablen "__GL_YIELD" wie in einem der Bug-Reports beschrieben, erwies sich unter KDE 4.14 als überflüssig - diese Umgebungsvariable ist bei mir gar nicht gesetzt.

So einfach - man muss es halt nur wissen! Mein Dank an alle, die sich um diesen Bug in seinen verschiedenen Ausprägungen gekümmert haben! Ein schönes Beispiel dafür, dass der Open Source Prozess auch im Zusammenspiel mit Closed Source Komponenten funktioniert - auch wenn es manchmal etwas dauert.

Opensuse 11.4, XEN, Nvidia, uvesafb

Wie bekommt man auf einem System mit einer Nvidia-Karte

  • Opensuse 11.4,
  • den zugehörigen XEN-Kernel
  • und einen graphischen Desktop mit 3D-Beschleunigung in der Dom0 des XEN-Systems

zum Laufen ?

Dieses Thema mag auf den ersten Blick fast esoterisch erscheien. Aber es gibt tatsächlich Entwickler für graphische Applikationen, die auf einem System virtualisierte Gäste laufen lassen und gleichzeitig in der Dom0 3D-Grafik betreiben wollen.

Siehe auch:
http://www.nvnews.net/vbulletin/showthread.php?t=60125

Ferner ist es so, dass man bei einem laufenden 3D-beschleunigten X-Server (z.B. in der Dom0) auch 3D-Output der virtuellen Maschinen beschleunigt darstellen kann: Das X-System beherrscht ja schon seit langem beschleunigten 3D-Ouput auch über ein Netzwerk.
Also kann man den graphischen Output der virtuellen Maschine über das (virtuelle gebridgte) Netzwerk des Hosts auch auf dem X-Server des Hosts beschleunigt darstellen. Bei einem leistungsstarken System geht das besser als man meinen möchte. Dazu mehr in einem künftigen Beitrag.

Ich habe selbst schon vor 3 Jhren bei meinen ersten Versuchen mit XEN Anläufe unternommen, um eine 3D-Beschleunigung mit Nvidia-Karten in der Dom0 irgendwie und halbwegs stabil hinzubekommen. Aber ich bin regelmäßig gescheitert. Nun hat sich inzwischen aber einiges getan (s. das oben angegebene Forum) und jetzt hat es endlich auch auf meinen XEN-Systemen unter Opensuse 11.4 so funktioniert wie ich mir das vorstelle. Meinen Lösungsansatz findet ihr im Original unter

http://www.nvnews.net/vbulletin/showthread.php?t=60125&page=10

als Beitrag des Users "moenchmeyer".

Hier stelle ich als Ergänzung eine deutsche Variante der von mir angegebenen Schritte ins Netz.

Das Testsystem von mir hat einen Q9550 Quad Core Prozessor einen Raid10 Plattenverbund und eine Nvidia 9800 GTX+ Grafikkarte sowie 8 GByte RAM. Es wird als 64-Bit-System mit den entsprechenden x86_64-Kernelvarianten und Kernelmodulen betrieben.

Es sind zwei Hürden zu überwinden :

  1. Die Installation (inkl. Kompilation) des Nvidia-Treibers für den XEN-Kernel von Opensuse 11.4
  2. Der Einsatz von "uvesafb" statt des normalen Vesa Framebuffer-Verfahrens für die TTYs tty1 bis tty6 des XEN hosts.

Ohne Punkt 2 erhält man beim Umschalten von der graphischen Desktop-Umgebung, die typischerweise auf tty7 läuft, zu einem der textorientierten Terminals (tty1 bis tty6, tty10) nämlich nur schwarze Schirme. Und das mag zumindest ich nicht. Wie also kann man das vermeiden?

Schritt 1: Installation von Opensuse 11.4 mit den Xen und Virtualisierungspaketen (libvirt etc.)

Man installiere auf dem künftigen XEN-System Opensuse 11.4 zunächst ganz regulär. Vor dem eigentlichen Installationsvorgang wählt man bei der SW-PaketKonfiguration am besten gleich die Option "hostserver für Xen Virtual Machine" aus. Dann spart man sich die spätere Nach-Installation. Zusätzlich installiert man die notwendigen Compiler und Zutaten einer elementaren Entwicklungsumgebung sowie die Kernelquellen, um später Kernelmodule kompilieren zu können.

Schritt 2: Installationsversuch bzgl. des Nvidia-Kernel-Moduls nach dem Booten des Default-Kernels (nicht des Xen-Kernels)

Auf dem frisch installierten System werkelt der Nouveau-Treiber für Nvidia-Karten und erlaubt den Zugang zu einer graphischen Desktop-Umgebung. Im Gegensatz zum proprietären Nvidia-Treiber erlaubt dieser offene Treiber aber keine 3D-Beschleunigung. Daher holen wir uns nun den aktuellen Nvidia-Treiber (270.41.06) vom Nvidia-Portal.

Anschließend wechseln wir in den "runlevel 3". Dort starten wir im Verzeichnis mit dem Treiber die Installation:

sh NVIDIA-Linux-x86_64-270.41.06.run

Diese schlägt fehl - die Installationsroutine beklagt sich über den bereits laufenden Nouveau-Treiber. Die Frage, ob ein File zur Deaktivierung des Nouveau-Treibers installiert werden soll, beantworten wir positiv.

Schritt 3: Deaktivierung von KMS und Installation des Nvidia-Kernel-Moduls für den Default-Kernel (nicht Xen-Kernel)

Wir deaktivieren nun KMS - z.B. mit Hilfe von YAST und des dortigen Editors für die Files in "/etc/sysconfig". Wir setzen die Option "NO_KMS_INITRD" unter "system > kernel" auf "yes". (Alternativ kann man den Eintrag auch direkt im File "/etc/sysconfig/kernel" editieren.)

Anschließend führen wir einen Reboot in den Runlevel 3 durch. Dabei setzen wir im Menü des Grub Bootloaders neben "linux 3" noch den Parameter "nomodeset" - dann sind wir hinsichtlich der Deaktivierung von KMS auf der sicheren Seite.

Jetzt steht einer erfolgreichen Installation des NvidiaTreibers nichts mehr im Wege. Wir führen sie durch, wechseln danach in den Runlevel 5 und testen das korrekte Arbeiten der 3D-Beschleunigung in unserer grafischen Desktop-Umgebung über "glxinfo" oder die Einstellungen in der Applikation "nvidia-settings". Natürlich können wir auch mal "glxgears" staren oder einen 3D-Effekt des KDE-Desktops anschalten.

Damit haben wir uns von der Funktionstüchtigkeit des Nvidia-Treibers für den normalen Kernel des Opensuse 11.4-Systems überzeugt. Jetzt kann man auch die Pakete für den Nouveau-Treiber deinstallieren - wenn man will.

Schritt 4: Booten des XEN-Kernels und Installation des Nvidiatreibers in der Dom0
Wir rebooten das System. Im Grub-Menü wählen wir nun aber die Option für den XEN-Kernel und geben erneut "linux 3" als Option an, um in den Runlevel 3 zu gelangen. Ein Booten in den Runlevel 5 würde scheitern, da der Nvidia-Treiber bislang nicht für den XEN-Kernel kompliert wurde.

Im Runlevel 3 führen wir daher die Installation des Nvidia-Treibers erneut durch - diesmal aber mit einer speziellen Art der Kompilation:

cd Your_Directory_With_THE_Nvidia_Driver
export IGNORE_XEN_PRESENCE=1 SYSSRC=/usr/src/linux-2.6.37.6-0.5 SYSOUT=/usr/src/linux-2.6.37.6-0.5-obj/x86_64/xen

sh ./NVIDIA-Linux-x86_64-270.41.06.run

Die Environment-Variablen IGNORE_XEN_PRESENCE, SYSSRC und SYSOUT werden von der Installationsroutine ausgewertet: Die Präsenz des XEN-Kernels wird ignoriert, die Kompilation erfolgt gegen die Sourcen und Einstellungen des Standard-Kernels - der resultierend Output (das Modul) wird aber gem. der Vorgaben für den XEN-Kernel gelinkt und installiert.

Die Versionsangaben in den obigen Statements müssen ggf. an die tatsächlichen Verhältnissen auf dem System angepasst werden. Sie gelten wie angegeben nur für eine Opensuse 11.4 Installation ohne Kernel-Updates.

Nun haben wir ein geeignetes und bereits geladenes Nvidia-Kernelmodul in der Dom0.

Schritt 5: Starten des X-Servers durch Wechsel in den Runlevel 5
Wir wechseln nun in den Runlevel 5 (init 5). Der XServer sollte anstandslos auf dem tty7 starten. Wir können uns dort einloggen und uns von der Funktionstüchtigkeit der 3D-Beschleunigung überzeugen. Damit ist die erste Hürde für den XEN-Kernel genommen.

Unglücklicherweise hat die Sache einen gravierenden Makel:

Ein Wechsel von der graphischen Oberfläche zu einem der textorientierten Terminals tty1 bis tty6 führt zu schwarzen Bildschirmen. Hier lernen wir gerade die 2te Hürde kennen: Die Ausgabe des angesprungenen Terminals wird nicht auf dem Schirm dargestellt und ist somit nicht sichtbar - obwohl die Terminals als Prozesse faktisch aktiv sind und sogar auf Tastatureingaben reagieren. So ist ein Wechsel zum grafischen tty7 jederzeit durch CTRL ALT F7 oder durch ein Einloggen im Blindflug und anschließendes Tippen von "chvt 7" möglich.

Schritt 6: Prüfe die Existenz des Moduls "uvesafb"
Wieder in unserer grafischen Umgebung angelangt, überzeugen wir uns davon, dass das Modul "uvesafb.ko" im Verzeichnis "/lib/modules/2.6.37.6-0.5-xen/kernel/drivers/video" vorhanden ist.

Opensuse's XEN-Kernel ist zusammen mit diesem Modul kompiliert und installiert worden. Das Modul sollte also an seinem Platz zu finden sein. Wenn nicht, bleibt leider nichts anderes übrig, als selbst den Kernel zusammen mit diesem Modul neu zu konfigurieren, zu kompilieren und zu implementieren.

Schritt 7: Installation von "v86d"
"uvesafb" benötigt für seinen Einsatz zwingend den sogenannten Helper Daemon "v86d". Dieser Daemon ermittelt Daten zum Framebuffer System der Grafikkarte und den Fähigkeiten des Schirms. Ohne "v86d" läuft "uvesafb" nicht !

Leider gibt es zu "v86d" kein geeignetes RPM-Paket, das sich unter Opensuse 11.4 installieren ließe. Zumindest habe ich keines gefunden.

Also müssen wir uns die Sourcecodes besorgen - und zwar von folgender Adresse:

http://dev.gentoo.org/~spock/projects/uvesafb/

Wir laden uns das Archiv "v86d0.1.10.tar.bz2" herunter und expandieren es in einem Verzeichnis unserer Wahl. Wir wechseln dorthin und führen dann die Stadardschritte "./configure" und "make" durch. "./configure" ergänzen wir dabei um die Option "--with-x86emu".

Die Kompilation und das Linken sollten problemfrei vor sich gehen. Das resultierende Executable "v86d" kopieren wir dann als root in das Verzeichnis "/sbin/".

Schritt 8: Identifizieren möglicher "uvesafb"-Modes"
Wir informieren uns über mögliche "uvesafb"-Modes durch Absetzen des Befehls

cat /sys/bus/platform/drivers/uvesafb/uvesafb.0/vbe_modes

an irgendeinem Pseudo-Terminal der grafischen Oberfläche.

Schritt 9: Konfigurationsdatei für das "uvesafb"-Modul
Als root erzeugen wir nun ein File "uvesafb.conf" im Verzeichnis "/etc/modprobe.d/". Wir legen dann den künftig von uns gewünschten "uvesafb"-Modus für die TTYs - z.B. den Modus 1280x800-32 - fest, indem wir folgende Zeile in die Datei einfügen:

options uvesafb mode_option=1280x800-32 scroll=ywrap

Schritt 10: Eliminieren aller Vesa "vga"-Parameter aus der Bootloader-Konfiguration
Als nächstes ändern wir unsere Grub Bootloader-Konfiguration. Dazu könen wir Yast benutze oder aber die Konfigurationsdateien unter "/boot/grub" auch direkt editieren:

Wir eliminieren aus den Zeilen, die den Grub-Eintrag für das Booten des XEN-Kerels beschreiben, alle "vga"-Parameter - etwa "vga=mode-0xnnn" oder "vga=0xnnn". "nnn" steht hier für den bei der Installation des SUSE-Systems festgelegten Standard VESA Framebuffer Modus für die TTYs.

Diese Entfernung der vga-Paramter ist ein sehr wichtiger Schritt: Die Vesa-Modes sind mit den "uvesafb"-Modes nicht kompatibel. Ein Starten der Standard-Vesa-Modes würde später ein erfolgreiches Laden des "uvesafb"-Moduls und ein Setzen des gewünschten "uvesafb"-Modus verhindern! Das Standard Vesa Setup ist nicht mit "uvesafb" verträglich !

Schritt 11: Erneutes Booten des XEN-Kernels und Laden des "uvesafb"-Moduls
Wir booten den XEN-Kernel erneut in den Runlevel 3. Da wir die vga-Optionen eliminiert haben, erschienen die Boot-Meldungen nun natürlich in der wenig ansehnlichen Terminal-Auflösung von 80x25 Spalten/Zeilen. Davon lassen wir uns aber nicht abschrecken, denn gleich werden wir unseren "uvesafb"-Modus anschalten.

Im Runlevel 3 loggen wir uns als root ein und versuchen dann, das "uvesafb"-Modul zu laden:

modprobe uvesafb

Das Terminal-Layout sollte sich nun deutlich zum Besseren ändern. Zur Sicherheit (oder im Fehlerfall zur Analyse) sehen wir uns nun die letzten Meldungen in "/var/log/messages" zum Laden des Moduls an. "uvesafb" sollte nicht nur geladen worden sein - der "v86d"-Daemon sollte relevante Information zur Vesa-Implementierung der Graka und zu Schirm verraten haben. Ferner sollte der Speicherpunkt für den Modus gesetzt worden sein.

May 20 17:24:50 xen kernel: [ 27.172094] uvesafb: NVIDIA Corporation, G92 Board - 03910050, Chip Rev , OEM: NVIDIA, VBE v3.0
May 20 17:24:50 xen kernel: [ 27.288417] uvesafb: VBIOS/hardware supports DDC2 transfers
May 20 17:24:50 xen kernel: [ 27.445892] uvesafb: monitor limits: vf = 75 Hz, hf = 94 kHz, clk = 210 MHz
May 20 17:24:50 xen kernel: [ 27.446342] uvesafb: scrolling: redraw
May 20 17:24:50 xen kernel: [ 27.838652] Console: switching to colour frame buffer device 160x64
May 20 17:24:50 xen kernel: [ 27.870389] uvesafb: framebuffer at 0xf7000000, mapped to 0xffffc90005980000, using 14336k, total 14336k
May 20 17:24:50 xen kernel: [ 27.870390] fb0: VESA VGA frame buffer device

Durch "CTRL ALT Fx" probieren wir nun, ob wir zwischen den TTYs tty1 bis tty6 hn und her wechseln können und das alle Terminals sich im gleichen "uvesafb"-Modus präsentieren.

Schritt 12: Wechsel zwischen der 3D-beschleunigten grafischen Oberfläche der Dom0 und den TTYs im Framebuffer-Modus
Abschließend starten wir nun den Runlevel 5, loggen uns in die grafische Desktop-Umgebung ein, die ja wegen des Nvidia-Treibers 3D-beschleunigt ist. Dort probieren jetzt einen Wechsel zu den anderen TTYs - z.B. zum Konsolen-Terminal tty1. Das sollte nun anstandslos klappen - der Output des Terminals tty1 muss sichtbar sein (im gewählten "uvesafb"-Modus). Auch eine Wechsel zurück zum tty7 sollte nun problemfrei funktionieren.

Damit haben wir unser Ziel erreicht. In der XEN Dom0 von Opensuse 11.4 läuft nun der prorietäre Nvidia-Treiber und verhilft uns zum Genuß einer grafischen Oberfläche mit 3D-Beschleunigung. Zudem können wir den uvesafb-Framebuffer-Modus unserer anderen TTYs über eine Konfigurationsdatei kontrollieren und wie gewohnt zwischen allen Terminals hin und her wechseln.

Bleibt nur noch, den Bootvorgang in den Runlevel 5 durch Manipulation entsprechender Startup-Skripts zu automatisieren. Wir müssen eigentlich nur dafür sorgen, dass das "uvesafb"-Modul vor dem Starten des X-Servers geladen wird. Das führen wir hier aber nicht weiter aus, sondern überlassen es dem Leser, das durch ein entsprechendes Skript unter /etc/init.d/rc5d hinzubekommen.

Nützliche Links:
https://wiki.archlinux.org/index.php/Uvesafb
http://dev.gentoo.org/~spock/projects/uvesafb/

Viel Spaß nun mit XEN und einer grafischen Desktopumgebung der Dom0, bei der auch 3D-Effekte und 3D-Programme hardware-beschleunigt laufen.

Nvidia driver 173.14.05 – Positives – Negatives

Ich habe vor kurzem den Nvidia Treiber 173.14.05 über ein rpm aus dem SuSE Repository installiert. Meine Erfahrungen sind durchaus gemischt:

Positiv: Compiz Fusion läuft gefühlsmäßig besser und spritziger, wenn die dortige "Sync to Vblank" Option aktiviert ist. Hier ist das Zusammenspiel zwischen Nvidia-Treiber und Compiz irgendwie harmonischer geworden.

Negativ: Andererseits sieht man dramatische FPS-Einbrüche für glxgears (von über 14000 Fps runter auf unter 2000 Fps). Im Nvidia Forum meinte ein User, das sei mit der Version 173.14.09 wieder besser. Wir werden sehen.

Negativ: Eine ärgerliche Kleinigkeit: Ohne Zusatzmaßnahmen zeigt die Applikation "nvidia-settings" jetzt beim Aufruf des Menüpunktes "X Server Display Configuration" folgende Fehlermeldung:

******
Unable to load X Server Display Configuration page:

Failed to parse the following modeline of display device
0x00010000 'Samsung SyncMaster' connected to GPU-0 'GeForce 7800 GTX':

source=edid :: "nvidia-auto-select" 154.000 1920 1968 2000 2080 1200 1203 1209 1235 +HSync -VSync

******

Man kann das beheben, indem man "nvidia-settings" jetzt mit folgendem Zusatz startet:

LANG=C nvidia-settings