window 显示驱动开发-线程和同步级别为零级
在零级线程处理和同步中，WDDM 允许以可重入的方式对显示微型端口驱动程序进行零级 DxgkDdi*Xxx 调用。 也就是说，多个线程可以通过调用零级 DDI 同时进入驱动程序。
驱动程序应预期系统中的任何线程会传入，并应相应地保护该线程的数据。
尽管驱动程序中可以同时运行两个或多个线程，但不能有两个线程属于单个进程。
级别零是默认的线程和同步级别，包括以下函数：
- DxgkDdiCheckMultiPlaneOverlaySupport3 (或 DxgkDdiCheckMultiPlaneOverlaySupport2/DxgkDdiCheckMultiPlaneOverlaySupport)
- DxgkDdiCloseAllocation
- DxgkDdiCollectDbgInfo。 此函数应收集各种故障的调试信息，并且可以随时在高 IRQL (调用，也就是说， DxgkDdiCollectDbgInfo 运行所在的 IRQL 通常) 未定义。 在所有情况下， DxgkDdiCollectDbgInfo 都必须验证所需调试信息和正确同步的可用性。 但是，如果 pCollectDbgInfo 参数指向的 DXGKARG_COLLECTDBGINFO 结构的 Reason 成员设置为 VIDEO_TDR_TIMEOUT_DETECTED 或 VIDEO_ENGINE_TIMEOUT_DETECTED，则驱动程序必须确保 DxgkDdiCollectDbgInfo 可分页、在 IRQL = PASSIVE_LEVEL 运行并支持零级同步。
- DxgkDdiControlEtwLogging
- DxgkDdiCreateAllocation
- DxgkDdiCreateContext
- DxgkDdiCreateDevice
- DxgkDdiDescribeAllocation
- DxgkDdiDestroyAllocation
- DxgkDdiDestroyContext
- DxgkDdiDestroyDevice
- DxgkDdiDpcRoutine
- DxgkDdiEnumVidPnCofuncModality
- DxgkDdiGetScanLine
- DxgkDdiGetStandardAllocationDriverData
- DxgkDdiInterruptRoutine
- DxgkDdiIsSupportedVidPn
- DxgkDdiMiracastCreateContext
- DxgkDdiMiracastDestroyContext
- DxgkDdiMiracastIoControl
- DxgkDdiMiracastQueryCaps
- DxgkDdiOpenAllocation
- DxgkDdiPresent
- DxgkDdiQueryAdapterInfo
- DxgkDdiQueryCurrentFence
- DxgkDdiRecommendFunctionalVidPn
- DxgkDdiRecommendVidPnTopology
- DxgkDdiRender
- DxgkDdiRenderKm
- DxgkDdiResetDevice
1. 零级同步的核心特性
(1) 可重入性（Reentrancy）
- 多个线程可同时调用零级 DDI 函数，但 同一进程的两个线程不能同时进入驱动程序（跨进程允许并发）。
- 驱动程序必须 自行保护共享数据（如全局状态、硬件寄存器等），避免竞争条件。
(2) 默认同步级别
- 零级是 默认级别，适用于大多数常规 DDI 调用。
- 相比 Level 1/2/3，零级同步限制最少，但要求驱动程序 自行管理线程安全。
(3) IRQL 限制
- 大多数零级函数可以在 任意 IRQL（中断请求级别）运行，但某些特殊情况（如 DxgkDdiCollectDbgInfo 处理超时）必须在 PASSIVE_LEVEL（低 IRQL）执行。
2. 零级包含的主要函数
以下是常见的零级 DDI 函数：
| 函数 | 描述 |
|---|---|
DxgkDdiCheckMultiPlaneOverlaySupport[2/3] | 检查硬件是否支持多平面覆盖（MPO） |
DxgkDdiCloseAllocation | 关闭分配的资源（如显存） |
DxgkDdiCollectDbgInfo | 调试信息收集（关键函数，见下文） |
3. 特殊函数：DxgkDdiCollectDbgInfo
(1) 一般情况
- 可以在 任意 IRQL 调用（包括 DISPATCH_LEVEL 或更高）。
- 必须验证数据可用性（如内存是否可分页）。
- 必须同步访问共享资源（如日志缓冲区）。
(2) 超时检测（TDR/Engine Timeout）
当 DXGKARG_COLLECTDBGINFO.Reason 为以下值时：
- VIDEO_TDR_TIMEOUT_DETECTED（GPU 超时）
- VIDEO_ENGINE_TIMEOUT_DETECTED（引擎超时）
驱动必须：
- 在 PASSIVE_LEVEL（低 IRQL）运行（可分页代码）。
- 支持零级同步（允许多线程进入）。
- 避免死锁（不能持有自旋锁等不可睡眠的锁）。
4. 线程安全实现建议
由于零级允许可重入调用，驱动程序必须：
使用适当的同步机制：
- 自旋锁（Spin Lock）：适用于高 IRQL（如 DISPATCH_LEVEL）。
- 互斥体（Mutex）：适用于 PASSIVE_LEVEL（可分页代码）。
- 原子操作（Atomic Operations）：适用于简单状态更新（如引用计数）。
避免全局状态污染：
- 使用 线程局部存储（TLS） 或 上下文结构体 隔离不同线程的数据。
5. 典型应用场景
多线程资源管理：
- 线程A调用 DxgkDdiCloseAllocation 释放资源，同时线程B调用 DxgkDdiCheckMultiPlaneOverlaySupport3 检查 MPO 支持。
调试信息收集：
- 系统在 GPU 超时（TDR）时调用 DxgkDdiCollectDbgInfo，同时其他线程可能仍在提交命令。
6. 总结
| 特性 | 零级（Level 0） | 一级（Level 1） | 二级（Level 2） | 三级（Level 3） |
|---|---|---|---|---|
| 可重入性 | ✅ 允许（跨进程） | ❌ 类内禁止 | ❌ 单线程 | ❌ 单线程 |
| 默认级别 | ✅ 是 | ❌ 否 | ❌ 否 | ❌ 否 |
| IRQL 限制 | 大多数任意 IRQL | 通常 PASSIVE_LEVEL | 硬件空闲时 | 硬件空闲时 |
| 同步要求 | 驱动自行管理 | 类内互斥 | WDDM 保证单线程 | WDDM 保证单线程 |
零级同步适用于大多数常规操作，但驱动程序必须自行处理线程安全！