Vulkan 1.2 Spec Notes

2021-11-22遊戲

6. Command Buffers

有兩種level的command buffer：

Primary Command Buffer

可以送出到queue進行執行的command buffer

Secondary Command Buffer可以送出到Primary Command Buffer執行

Secondary Command Buffer

不可以送出到queue執行，只能送出到Primary Command Buffer執行

對應的handle：

// Provided by VK_VERSION_1_0 VK_DEFINE_HANDLE ( VkCommandBuffer )

Command Buffer中可以記錄的Command類別包括：

commands to bind pipelines and descriptor sets to the command buffer

commands to modify dynamic state

commands to draw (for graphics rendering)

commands to dispatch (for compute)

commands to execute secondary command buffers (for primary command buffers only)

commands to copy buffers and images

other commands.

簡單來說，我們必須把command先record到command buffer才能進行後續的執行。另外各個Command Buffer的狀態都是自包的，互相不會影響，即使是送出到Primary的Secondary Command Buffer也不會受到目標Primary Command Buffer的影響。

另外，一個Command Buffer在開始構建時候狀態是undefined；一個primary command buffer執行完一個secondary以後，狀態是undefined，除非是render/subpass相關的狀態資訊。

任何和狀態無關的command(draw或者dispatch)消耗的state都應該是undefined(確保和狀態無關)。

如果沒有明確的指明，所有送出到queue的指令的執行順序可能是任意的(除非他們之間有依賴關系)，另外command的讀寫對於其他command可能不是可以直接visible的（同樣除非他們之間有顯式依賴關系)。這些設定對於即使在同一個command buffer中的指令也適用，更加別說多個command buffer之間。

6.1. Command Buffer Lifecycle

可能的狀態包括：

Initial ：command buffer剛開始allocate或者reset之後都會進入Initial狀態

Recording ：vkBeginCommandBuffer函數會使得command buffer從Initial狀態到可以接受command的recording狀態，可以使用vkCmd*各種函數來往一個command buffer進行塞command

Executable ：vkEndCommandBuffer函數可以是的Recording狀態的command buffer進入可以送出到queue的狀態，也就是Executable狀態。然後可以透過submmit到queue中。

Pending ：Submit到queue的command buffer就處於Pending狀態(或者說叫等待執行狀態，註意沒有executing狀態)。進入Pending狀態的command buffer必須不能進行修改。queue可能在隨時某個點執行某個command buffer。執行完成後command buffer可能回到Executable狀態，或者在設定一些flag後到Invalid狀態。一個synchronization command應該被使用如果想要捕捉這個結束後的狀態轉換。最後Pending狀態是唯一不用/不能使用者進行操作的狀態，全自動。

Invalid ：在某些使用者的作死操作（比如刪除執行中的command buffer的command或者resource）會使得Command Buffer進入state狀態。其實可能是錯誤狀態可能也有這個意思。處於這個狀態的command buffer只能被reset或者free掉。

具體轉換圖：

轉換成表格的話

Initial	Recording	Executable	Pending	Invalid
Initial	Begin
Recording	Reset	End	Invalidate
Executable	Reset	Submission	Invalidate
Pending	Completion	Completion
Invalid	Reset

還是很稀疏的。

6.1.1. Primary & Secondary Command Buffer

Secondary透過vkCmdExecuteCommands送出到Primary，隨後：

當Primary執行時候也會同時執行Secondary

Primary結束時候Secondary也表明執行完成了

Primary和Secondary結束後會各自進入目標的最終狀態（Executable or Invalid）

如果Secondary最後是Invalid，那麽Primary也會是Invalid

Reset或者Free一個Primary會刪除相關Secondary的Link關系，但是不涉及清楚Secondary的內容

6.2. Command Pools

Commnand Pools是執行緒不安全的，對應的handle：

// Provided by VK_VERSION_1_0 VK_DEFINE_NON_DISPATCHABLE_HANDLE ( VkCommandPool )

和構建函數：

// Provided by VK_VERSION_1_0 VkResult vkCreateCommandPool ( VkDevice device , const VkCommandPoolCreateInfo * pCreateInfo , const VkAllocationCallbacks * pAllocator , VkCommandPool * pCommandPool );

熟悉的base + create-info + allocator + hold-handle的節奏。poo還有些其他操作：

透過vkTrimCommandPool進行縮小

vkResetCommandPool

vkDestroyCommandPool

6.3. Comamnd Buffer Allocation and Management

對應的函數：

// Provided by VK_VERSION_1_0 VkResult vkAllocateCommandBuffers ( VkDevice device , const VkCommandBufferAllocateInfo * pAllocateInfo , VkCommandBuffer * pCommandBuffers );

這裏的AllocationInfo中需要6.2中描述的pool：

// Provided by VK_VERSION_1_0 typedef struct VkCommandBufferAllocateInfo { VkStructureType sType ; const void * pNext ; VkCommandPool commandPool ; VkCommandBufferLevel level ; uint32_t commandBufferCount ; } VkCommandBufferAllocateInfo ;

這裏的level就兩個：primary或者secondary。對應的也有Command Buffer的一些操作：

vkResetCommandBuffer

vkFreeCommandBuffers

6.4. Command Buffer Recording

這裏可以開始記錄command了：

// Provided by VK_VERSION_1_0 VkResult vkBeginCommandBuffer ( VkCommandBuffer commandBuffer , const VkCommandBufferBeginInfo * pBeginInfo );

這裏的info中包含了對於command buffer類別的定義：

// Provided by VK_VERSION_1_0 typedef struct VkCommandBufferBeginInfo { VkStructureType sType ; const void * pNext ; VkCommandBufferUsageFlags flags ; const VkCommandBufferInheritanceInfo * pInheritanceInfo ; } VkCommandBufferBeginInfo ;

flags可以用的值包括(註意是個bitmask )：

VK_COMMAND_BUFFER_USAGE_ONE_TIME_SUBMIT_BIT ：送出一次之後buffer就被reset

VK_COMMAND_BUFFER_USAGE_RENDER_PASS_CONTINUE_BIT：secondary buffer在render pass

VK_COMMAND_BUFFER_USAGE_SIMULTANEOUS_USE_BIT：可以反復送出

VkCommandBufferInheritanceInfo用在secondary command buffer上面，設定secondary和primary之間的繼承關系。

Complete recording操作可以呼叫vkEndCommandBuffer：

// Provided by VK_VERSION_1_0 VkResult vkEndCommandBuffer ( VkCommandBuffer commandBuffer );

6.5 Command Buffer Submission

可以透過vkQueueSubmit送出一個或者多個Command Buffer到一個queue：

// Provided by VK_VERSION_1_0 VkResult vkQueueSubmit ( VkQueue queue , uint32_t submitCount , const VkSubmitInfo * pSubmits , VkFence fence );

但註意，多個VkSubmitInfo之間的送出是不一定按照陣列順序的，可能是out-of-order的。送出完成後，所有在executable狀態的command buffer會變成pending狀態，等待執行。對應單個submit資訊：

// Provided by VK_VERSION_1_0 typedef struct VkSubmitInfo { VkStructureType sType ; const void * pNext ; uint32_t waitSemaphoreCount ; const VkSemaphore * pWaitSemaphores ; const VkPipelineStageFlags * pWaitDstStageMask ; uint32_t commandBufferCount ; const VkCommandBuffer * pCommandBuffers ; uint32_t signalSemaphoreCount ; const VkSemaphore * pSignalSemaphores ; } VkSubmitInfo ;

配合不同的pNext，這裏也可以進一步制定physcial device等資訊。

6.6. Queue Forward Progress

command buffer執行的追蹤？

6.7. Secondary Command Buffer Execution

因為secondary command buffer不能直接送出到queue執行，因此必須講其送出到primary，透過primary的送出來進而執行secondary：

// Provided by VK_VERSION_1_0 void vkCmdExecuteCommands ( VkCommandBuffer commandBuffer , uint32_t commandBufferCount , const VkCommandBuffer * pCommandBuffers );

6.8. Command Buffer Device Mask

device mask記錄了某個command buffer中的command到底能在哪些physical device上執行的各種資訊，可以設定的點包括：

開始begin command buffer填充時候pNext可以設定VkDeviceGroupCommandBufferBeginInfo

呼叫獨立的vkCmdSetDeviceMask

6.x Reference

進擊的 Vulkan 移動開發之 Command Buffer