Vulkan 1.2 Spec Notes

2021-11-22游戏

6. Command Buffers

有两种level的command buffer：

Primary Command Buffer

可以提交到queue进行运行的command buffer

Secondary Command Buffer可以提交到Primary Command Buffer运行

Secondary Command Buffer

不可以提交到queue运行，只能提交到Primary Command Buffer运行

对应的handle：

// Provided by VK_VERSION_1_0 VK_DEFINE_HANDLE ( VkCommandBuffer )

Command Buffer中可以记录的Command类型包括：

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.

简单来说，我们必须把command先record到command buffer才能进行后续的执行。另外各个Command Buffer的状态都是自包的，互相不会影响，即使是提交到Primary的Secondary Command Buffer也不会受到目标Primary Command Buffer的影响。

另外，一个Command Buffer在开始构建时候状态是undefined；一个primary command buffer运行完一个secondary以后，状态是undefined，除非是render/subpass相关的状态信息。

任何和状态无关的command(draw或者dispatch)消耗的state都应该是undefined(确保和状态无关)。

如果没有明确的指明，所有提交到queue的指令的执行顺序可能是任意的(除非他们之间有依赖关系)，另外command的读写对于其他command可能不是可以直接visible的（同样除非他们之间有显式依赖关系)。这些设定对于即使在同一个command buffer中的指令也适用，更加别说多个command buffer之间。

6.1. Command Buffer Lifecycle

可能的状态包括：

Initial ：command buffer刚开始allocate或者reset之后都会进入Initial状态

Recording ：vkBeginCommandBuffer函数会使得command buffer从Initial状态到可以接受command的recording状态，可以使用vkCmd*各种函数来往一个command buffer进行塞command

Executable ：vkEndCommandBuffer函数可以是的Recording状态的command buffer进入可以提交到queue的状态，也就是Executable状态。然后可以通过submmit到queue中。

Pending ：Submit到queue的command buffer就处于Pending状态(或者说叫等待执行状态，注意没有executing状态)。进入Pending状态的command buffer必须不能进行修改。queue可能在随时某个点执行某个command buffer。执行完成后command buffer可能回到Executable状态，或者在设置一些flag后到Invalid状态。一个synchronization command应该被使用如果想要捕捉这个结束后的状态转换。最后Pending状态是唯一不用/不能用户进行操作的状态，全自动。

Invalid ：在某些用户的作死操作（比如删除运行中的command buffer的command或者resource）会使得Command Buffer进入state状态。其实可能是错误状态可能也有这个意思。处于这个状态的command buffer只能被reset或者free掉。

具体转换图：

转换成表格的话

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

还是很稀疏的。

6.1.1. Primary & Secondary Command Buffer

Secondary通过vkCmdExecuteCommands提交到Primary，随后：

当Primary执行时候也会同时执行Secondary

Primary结束时候Secondary也表明执行完成了

Primary和Secondary结束后会各自进入目标的最终状态（Executable or Invalid）

如果Secondary最后是Invalid，那么Primary也会是Invalid

Reset或者Free一个Primary会删除相关Secondary的Link关系，但是不涉及清楚Secondary的内容

6.2. Command Pools

Commnand Pools是线程不安全的，对应的handle：

// Provided by VK_VERSION_1_0 VK_DEFINE_NON_DISPATCHABLE_HANDLE ( VkCommandPool )

和构建函数：

// 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的节奏。poo还有些其他操作：

通过vkTrimCommandPool进行缩小

vkResetCommandPool

vkDestroyCommandPool

6.3. Comamnd Buffer Allocation and Management

对应的函数：

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

这里的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 ;

这里的level就两个：primary或者secondary。对应的也有Command Buffer的一些操作：

vkResetCommandBuffer

vkFreeCommandBuffers

6.4. Command Buffer Recording

这里可以开始记录command了：

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

这里的info中包含了对于command buffer类型的定义：

// 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(注意是个bitmask )：

VK_COMMAND_BUFFER_USAGE_ONE_TIME_SUBMIT_BIT ：提交一次之后buffer就被reset

VK_COMMAND_BUFFER_USAGE_RENDER_PASS_CONTINUE_BIT：secondary buffer在render pass

VK_COMMAND_BUFFER_USAGE_SIMULTANEOUS_USE_BIT：可以反复提交

VkCommandBufferInheritanceInfo用在secondary command buffer上面，设置secondary和primary之间的继承关系。

Complete recording操作可以调用vkEndCommandBuffer：

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

6.5 Command Buffer Submission

可以通过vkQueueSubmit提交一个或者多个Command Buffer到一个queue：

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

但注意，多个VkSubmitInfo之间的提交是不一定按照数组顺序的，可能是out-of-order的。提交完成后，所有在executable状态的command buffer会变成pending状态，等待执行。对应单个submit信息：

// 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，这里也可以进一步制定physcial device等信息。

6.6. Queue Forward Progress

command buffer运行的追踪？

6.7. Secondary Command Buffer Execution

因为secondary command buffer不能直接提交到queue运行，因此必须讲其提交到primary，通过primary的提交来进而运行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记录了某个command buffer中的command到底能在哪些physical device上运行的各种信息，可以设置的点包括：

开始begin command buffer填充时候pNext可以设置VkDeviceGroupCommandBufferBeginInfo

调用独立的vkCmdSetDeviceMask

6.x Reference

进击的 Vulkan 移动开发之 Command Buffer