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);
    else
        context->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);
}

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 indices
        return;
    }

    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。