GEM(Graphics Execution Manager)主要完成：內存申請釋放、指令執行、執行命令時的光圈管理(what?!)。緩存對象的申請主要與linux提供的shmem層相關。設備相關操作如指令執行、pinning、buffer讀寫、映射、域所有權的轉移等，還是歸設備驅動的ioctl。
初始化
使用GEM的驅動必須在struct drm_driver->driver_features置DRIVER_GEM位，DRM core將會在執行load操作前自動初始化GEM core，這就意味着會構建一個DRM內存管理器，這個DRM內存管理器爲對象的申請提供地址空間池。
在KMS設置上，如果硬件需要的話，驅動在覈心GEM初始化後，需要申請並初始化環形緩衝區，這部分一般不由GEM管理，而是需要獨立的初始化到自己的DRM MM對象。
創建GEM對象
GEM將創建GEM對象和其後的申請內存操作分成了兩個不同的操作。GEM對象由struct drm_gem_object表示。驅動一般需要用私有信息來擴展GEM對象，因此struct drm_gem_object都是嵌入在驅動私有GEM結構體內的。創建一個GEM對象，驅動爲自有GEM對象申請內存，並通過drm_gem_object_init(struct drm_device* ，struct drm_gem_object *，size_t )來初始化嵌入在其中的struct drm_gem_object。
GEM使用shmem來申請匿名頁內存，drm_gem_object_init將會根據傳入的size_t創建一個shmfs，並將這個shmfs file放到struct drm_gem_object的filp區。當圖形硬件使用系統內存，這些內存就會作爲對象的主存儲直接使用，否則就會作爲後備內存。驅動負責調用shmem_read_mapping_page_gfp()做實際物理頁面的申請，初始化GEM對象時驅動可以決定申請頁面，或者延遲到需要內存時再申請(需要內存時是指：用戶態訪問內存發生缺頁中斷，或是驅動需要啓動DMA用到這段內存)。
匿名頁面內存並不是一定需要的，嵌入式設備一般需要物理連續系統內存，驅動可以創建GEM對象兒沒有shmfs，並調用drm_gem_private_object_init()初始化此私有GEM對象，不過這樣的話，私有GEM對象的存儲管理就需要驅動自行完成。
GEM對象的生命週期
所有GEM對象都有GEM core做引用計數，drm_gem_object_get()加數，drm_gem_object_put()減數，執行drm_gem_object_get()調用者必須持有struct drm_device的struct_mutex鎖，而爲了方便也提供了drm_gem_object_put_unlocked()也可以不持鎖操作。當最後一個對GEM對象的引用釋放時，GEM core調用struct drm_driver gem_free_object_unlocked，這一操作對於使能了GEM的驅動來說是必須，並且必須釋放所有相關資源。driver實現接口void (*gem_free_object)(struct drm_gem_object *obj)，負責釋放所有GEM對象資源，這其中包括要調用drm_gem_object_release()來釋放GEM core創建的資源。
GEM對象命名
GEM對象有本地handle、全局名稱和文件描述符，都是32bit數。
對於本地handle：drm_gem_handle_create()創建GEM對象handle，這個函數拿着DRM file的指針和GEM對象，算得一個局部唯一handle，這個handle可以通過drm_gem_handle_delete()來刪除，drm_gem_object_lookup()可以由handle找出對應的GEM對象。handle僅是一個對GEM對象的引用，在handle銷燬時減去這一引用。
對於全局名稱：可以在進程之間傳遞，不過在DRM API中，全局名稱不能直接指到GEM對象，通過ioctl的DRM_IOCTL_GEM_FLINK (轉成對象)和DRM_IOCTL_GEM_OPEN(轉回全局名稱)，DRM core做此轉換。GEM也支持通過PRIME dma-buf文件描述符的緩存共享，基於GEM的驅動必須使用提供的輔助函數來實現exoprting和importing。共享文件描述符比可以被猜測的全局名稱更安全，因此是首選的緩存共享機制。通過GEM全局名稱進行緩存共享僅在傳統用戶態支持。更進一步的說，PRIME由於其基於dma-buf，還允許跨設備緩存共享。
GEM對象映射
因爲映射操作費時，GEM更多使用ioctl將內存映射到用戶態，通過讀寫訪問緩存；但是當隨機訪問緩存多的時候，如使用了軟渲染，直接訪問GEM對象高效。mmap系統調用不能直接映射GEM對象，因爲GEM對象沒有自己的文件描述符。目前同時存在兩種map GEM對象到用戶態的辦法，一是用驅動自己的ioctl做映射操作，鉤子後面掛上do_mmap()，不鼓勵，比描述了；另一種方法是對DRM文件描述符使用mmap直接映射GEM對象，雖然GEM對象沒有文件描述符，但是通過mmap(void*addr,size_t length,int port,int flags,int fd, off_t offset)中的offset參數，DRM可以找出這個GEM對象，爲了能識別這個offset，驅動必須先對這個GEM對象執行了drm_gem_create_mmap_offset()，這樣得到的offset值需要先通過驅動指定的方式傳給用戶態程序，然後就可以通過mmap傳下來，找到這個GEM對象。GEM core提供有一個輔助方法drm_gem_mmap()來處理對象映射，這個方法可以直接設置爲mmap文件操作的處理函數，它將會由offset查出GEM對象，然後設置VMA操作到struct drm_driver的gem_vm_ops；注意drm_gem_mmap()不映射內存到用戶態，需要依賴於驅動提供的缺頁處理函數做頁面的映射，因此要用drm_gem_mmap()，驅動必須將struct drm_driver的gem_vm_ops填入，也就是填好
struct vm_operations_struct{
void (*open)(struct vm_area_struct* area);
void (*close)(struct vm_area_struct* area);
vm_fault_t (*fault)(struct vm_fault* vamp);
}
其中，open/close需要更新GEM對象的引用計數，驅動可以用drm_gem_vm_open()和drm_gem_vm_close()輔助函數直接作爲open/close的處理函數；fault操作的處理函數負責在缺頁發生時映射獨立頁面到用戶態，驅動可以根據內存申請方案在缺頁發生時申請頁面，也可以在GEM對象建立時申請。對於沒有MMU的平臺，還有其他考慮，但是不予介紹。
內存對齊
當一個對象的後備頁面映射到設備或用於指令緩存，這個頁面就會被刷到內存並標記爲CPU與GPU都會寫入，比如：GPU渲染到一個對象，渲染完後CPU訪問這個對象，那麼這個對象就必須與CPU的內存視圖保持一致，這就需要通過調用GPU緩存外刷等操作。這種CPU-GPU內存對齊的管理就由驅動指定的ioctl提供：看看對象當前域，必要的話要做刷新或同步使對象轉到想要的域，不過對象可能會忙(比如正在被渲染)，這時候就會發生阻塞，等待渲染完成，再做刷新或同步。
指令執行
提供指令執行接口給client可能是GEM最重要的功能，client程序構建指令緩存並提交到GEM，而這個指令緩存會引用到很多已經申請過的內存對象；這時候，GEM小心翼翼的綁定所有的對象到GTT，執行這個指令緩存，然後在client們之間提供必要的同步。這個過程中一般還會有扔掉一些對象，以及再綁進一些對象(開銷很大)，然後還要提供重映射將GTT的偏移量對client們隱藏起來。client們也要注意提交的指令緩存所引用的內存對象不要超過GTT的要求，如果超過則會被GEM拒絕，然後就不會有渲染操作執行了。一般來說，如果指令緩存中的這段渲染操作中的很多對象都需要申請fence寄存器，那麼就要注意不要超過可以提供給client使用的fence寄存器的總數。這些資源的管理都要從libdrm重的客戶端中抽象出來。