vulkanscenegraph显示倾斜模型(5.9)-vsg中vulkan资源的编译

 前言

     上一章深入剖析了GPU资源内存及其管理，vsg中为了提高设备内存的利用率，同时减少内存(GPU)碎片，采用GPU资源内存池机制(vsg::MemoryBufferPools)管理逻辑缓存(VkBuffer)与物理内存(VkDeviceMemory)。本章将深入vsg中vulkan资源的编译(包含视景器编译)，着重于当vsg::TransferTask不为空时，vulkan资源的创建与收集过程。

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目录

• 1 视景器编译
• 2 VertexIndexDraw的编译

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1 视景器编译

       如下为Viewer.cpp中387-393行代码，对视景器中的所有vsg::RecordAndSubmitTask对象执行编译任务，其中RecordAndSubmitTask 用于录制其 CommandGraph 列表到 CommandBuffer，并最终将这些命令缓冲区提交到对应的 Vulkan 队列，vsg::Viewer依赖于一个vsg::RecordAndSubmitTask数组，其创建的详细过程在vsg::Viewer::assignRecordAndSubmitTaskAndPresentation函数中体现。

    for (auto& task : recordAndSubmitTasks){auto& deviceResource = deviceResourceMap[task->device];auto& resourceRequirements = deviceResource.collectResources.requirements;compileManager->compileTask(task, resourceRequirements);task->transferTask->assign(resourceRequirements.dynamicData);}

       如下为数据编译过程中的类图关系：

       vsg::RecordAndSubmitTask与vsg::DatabasePager依赖于vsg::CompileManager进行数据编译，分别对应视景器的编译、节点动态加载后的编译。vsg::CompileManager是一个辅助类，用于编译与vsg::CompileManager相关联的窗口(vsg::Windows)/帧缓冲区(vsg::Framebuffer)的子图。vsg::CompileManager依赖于vsg::CompileTraversal对子图进行遍历，其继承自vsg::Visitor。CompileTraversal 会遍历场景图（scene graph），并调用所有 StateCommand/Command::compile(..) 方法，以创建 Vulkan 对象、分配 GPU 内存，当vsg::TransferTask对象为空时，将数据传输到 GPU。以BufferInfo.cpp中vsg::createBufferAndTransferData函数为例(280-294行)，当vsg::TransferTask对象非空时，将待传输的数据信息记录到vsg::TransferTask对象中：

    if (transferTask){vsg::debug("vsg::createBufferAndTransferData(..)");for (auto& bufferInfo : bufferInfoList){vsg::debug("    ", bufferInfo, ", ", bufferInfo->data, ", ", bufferInfo->buffer, ", ", bufferInfo->offset);bufferInfo->data->dirty();bufferInfo->parent = deviceBufferInfo;}transferTask->assign(bufferInfoList);return true;}

       vsg::CompileTraversal中存在多个vsg::Context，而vsg::Compileable节点的编译依赖vsg::Context，即同一个vsg::Compileable节点可以依赖多个vsg::Context对象编译多次，以void CompileTraversal::apply(Commands& commands)函数为例：

void CompileTraversal::apply(Commands& commands)
{CPU_INSTRUMENTATION_L3_NC(instrumentation, "CompileTraversal Commands", COLOR_COMPILE);for (auto& context : contexts){commands.compile(*context);}
}

   vsg::Context的创建赖于vsg::View，如下为函数void CompileTraversal::add(const Viewer& viewer, const ResourceRequirements& resourceRequirements)215-225行:

void apply(View& view) override
{if (!objectStack.empty()){auto obj = objectStack.top();if (auto window = obj.cast<Window>())ct->add(*window, transferTask, ref_ptr<View>(&view), resourceRequirements);else if (auto framebuffer = obj.cast<Framebuffer>())ct->add(*framebuffer, transferTask, ref_ptr<View>(&view), resourceRequirements);}
}

       上方代码ct->add(...)的调用具体实现如下:

void CompileTraversal::add(Window& window, ref_ptr<TransferTask> transferTask, ref_ptr<ViewportState> viewport, const ResourceRequirements& resourceRequirements)
{auto device = window.getOrCreateDevice();auto renderPass = window.getOrCreateRenderPass();auto queueFamily = device->getPhysicalDevice()->getQueueFamily(queueFlags);auto context = Context::create(device, resourceRequirements);context->instrumentation = instrumentation;context->renderPass = renderPass;context->commandPool = CommandPool::create(device, queueFamily, VK_COMMAND_POOL_CREATE_RESET_COMMAND_BUFFER_BIT);context->graphicsQueue = device->getQueue(queueFamily, queueFamilyIndex);context->transferTask = transferTask;if (viewport)context->defaultPipelineStates.emplace_back(viewport);elsecontext->defaultPipelineStates.emplace_back(vsg::ViewportState::create(window.extent2D()));if (renderPass->maxSamples != VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT) context->overridePipelineStates.emplace_back(MultisampleState::create(renderPass->maxSamples));contexts.push_back(context);
}

        总结来说，在CompileTraversal创建过程中，通过遍历场景树，遍历所有vsg::View，逐一添加vsg::Context对象，接着利用CompileTraversal遍历场景树，遍历所有vsg::Context对象，逐一编译vsg::Compilable节点。

2 VertexIndexDraw的编译

      回到第4章(vulkanscenegraph显示倾斜模型(4)-数据读取-CSDN博客)悬疑列表之一的osg::Geometry转vsg::Command的具体细节，其最终将osg::Geometry转化为了vsg:VertexIndexDraw对象，本节将以vsg::VertexIndexDraw为例，深入节点(继承自vsg::Compilable)的编译过程。

void VertexIndexDraw::compile(Context& context)
{if (arrays.empty() || !indices){// VertexIndexDraw does not contain required arrays and indicesreturn;}auto deviceID = context.deviceID;bool requiresCreateAndCopy = false;if (indices->requiresCopy(deviceID))requiresCreateAndCopy = true;else{for (auto& array : arrays){if (array->requiresCopy(deviceID)){requiresCreateAndCopy = true;break;}}}if (requiresCreateAndCopy){BufferInfoList combinedBufferInfos(arrays);combinedBufferInfos.push_back(indices);createBufferAndTransferData(context, combinedBufferInfos, VK_BUFFER_USAGE_VERTEX_BUFFER_BIT | VK_BUFFER_USAGE_INDEX_BUFFER_BIT, VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE);// info("VertexIndexDraw::compile() create and copy ", this);}else{// info("VertexIndexDraw::compile() no need to create and copy ", this);}assignVulkanArrayData(deviceID, arrays, _vulkanData[deviceID]);
}

    其中arrays变量记录顶点以及顶点属性，indices变量记录三角网索引。主要过程为创建 Vulkan 对象、分配 GPU 内存(createBufferAndTransferData)，而assignVulkanArrayData函数仅将arrays中的Vulkan对象和偏移以数组连续的方式存储在_vulkanData[deviceId]对象中，方便后续vsg:VertexIndexDraw::record函数的调用。创建 Vulkan 对象、分配 GPU 内存过程中的依赖关系如下：

文末：本章在上一章的基础上，深入分析VSG中Vulkan资源的编译过程，并以vsg::VertexIndexDraw为例进行详解。在VSG中，资源编译主要包括创建Vulkan对象和分配GPU内存两个核心步骤。当vsg::TransferTask非空时，程序会将待传输的数据信息记录至该对象，以便后续处理。下一章将重点剖析VSG中的数据传输（Transfer）机制。