Vulkan规范笔记（一） 第一章至第六章

前言

  学习Vulkan已经一年多了，算是入门了。但是如果想要了解Vulkan的更多特性，单纯开发渲染引擎是无法深入理解的。毕竟引擎这种东西只会使用主流图形API通用的接口。这样 “backend” 才有意义。但像我这种严重偏科的人，还是更喜欢专精一种图形API。所以阅读Vulkan规范文档是必修课！总算是挤出点时间看了些，先把笔记整理一下。可能近三个月会停一下，抽时间补一下C++ 并行编程的基础。这样有助于深入理解Vulkan Command的底层逻辑。

Vulkan规范：https://www.khronos.org/registry/vulkan/specs/1.3-extensions/pdf/vkspec.pdf
注意：规范现在有中文版（http://spec.vulkan.org.cn/），但还是建议看官方地址中最新版本规范！

  

---

第一章

• Vulkan是c99 API

第三章 Fundamentals

主机和设备环境

• 必须支持8位、16位、32位、64位有符号和无符号位整数
• 必须支持16位和32位浮点数

执行模式

• Vulkan可以开启一个或多个device
• 每个device可以开启一个或多个queue
• 每个queue都可以异步执行（不同device的queue可独立、异步执行）
• device支持的queue进行分类----划分为families
• 每个family支持一个或多种类型的功能。
  • 包含具有类似特征的多个queue
• 单个family中的queues是彼此兼容的、queue生成的工作可以在该family内的任何队列中执行
• queue可以支持以下类型的功能
  • 视频解码
  • 视频编码
  • 图形绘制
  • 计算
  • transfer
  • sparse memory management
• 单一device可以report多个类似的 queue family。虽然同一family的不同queue有相似的能力．但它们之间是不兼容的
• device memory是由应用程序明确管理的
• 每个device可以公布一个或多个堆、每个堆都代表不同的内存区域
• 堆可以是device-local或host-local､对device可见
• 堆常用的有
  • device-local是物理上连接到device的内存
  • device-local､ host visible是主机可见内存
  • host-local､ host visible是主机本地、对主机和device可见的内存

Queue Operation

• queue是驱动 device的接口。命令在执行之前记录在命令缓冲区，然后写入 queue 中执行。命令一旦提交到queue，命令即开始执行，无须干预。
• 命令执行顺序取决于隐式和显式排序约束
• 提交命令后可获取一个信号量列表、用于等待和完成后发出信号
• 不同队列中的命令是相互独立的、不同队列之间或主机与队列之间的显式排序可以使用semaphores和fences
• 命令有以下几种
  • 执行操作
    • draw
    • dispatch调度
    • clear
    • copy
    • query ／timestamp operations
    • begin ／end
    • subpass operations
  • 设置状态
    • bind pipelines
    • descriptor sets and buffers
    • set dynamic state
    • push constants
    • set render
    • pass ／subpass state
  • 执行同步
    • set/wait事件
    • pipeline barrier
    • render pass ／subpass 依赖

object model

• 有两种类型的Handel
  • 可调度
    • 是一个不透明类型指针，可做为API命令的一部分。并作为该API的第一个参数
    • 可调度对象在其生命周期中只能有一个Handel
  • 不可调度
    • Handel是由依赖于实现的一个64位整型类型
    • 如果VkDevice开启privateData特性
      • 每个在该device上创建的不可调度类型的对象在该对象的生命周期中，必须只有一个Handel
    • 如果Handel不唯一，销毁时不得使其他相同类型的Handel无效
• VkDevice创建的所有对象都是私有的，不能用于其他 device

object lifetime

• 通过vkCreate…和vkAllocate…命令创建或分配对象
  • 在创建或分配后，仅管某些对象的内容是可以自由更改的，但对象的结构大部分被认为是不可变的
  • vkDestroy…和vkFree…命令分别是销毁或释放对象
• 下列object类型在任何API命令使用期间内不能被销毁
  • VkShaderModule
  • VkPipelineCache
  • VkValidationCacheEXT
• 命令中VkRenderPass的使用规则
  • 可以通过使用已分配的descriptor sets上的操作命令获取VkDescriptorSetLayout objects
  • 当descriptor set layout被销毁时，这些descriptor sets不能使用vkUpdateDescriptorSets进行更新
  • 使用VkDescriptorSetLayout objec作为一个参数去创建别一个对象时，在命令结束后，该对象无法进一步访问
• 在所有使用的object未执行完成之前，应用程序不得销毁任何其它类型的Vulkan对象
• 当任何command buffer 正在使用时不能被销毁的Vulkan对象
  • VkEvent
  • VkQueryPool
  • VkBuffer
  • VkBufferView
  • VkImage
  • VkImageView
  • VkPipeline
  • VkSampler
  • VkSamplerYcbcrConversion
  • VkDescriptorPool
  • VkFramebuffer
  • VkRenderPass
  • VkCommandBuffer
  • VkCommandPool
  • VkDeviceMemory
  • VkDescriptorSet
  • VkIndirectCommandsLayoutNV
  • VkAccelerationStructureNV
  • VkAccelerationStructureKHR
• 当queue执行时不能销毁的对象
  • VkFence
  • VkSemaphore
  • VkCommandBuffer
  • VkCommandPool
• 何时都可以销毁的对象(page 11)
• VkPhysicalDevice会被隐式销毁
• VkInstance会在VkDevice销毁后才能被销毁

External Object Handle

• 外部handle的导入方式

Application Binary Interface

• 公共库接口定义，暂时不关心

Command Syntax and Durati

• 参数说，都是基础内容

ThreadingBehavior

• 外部同步命令：虽然Vulkan支持多线程，但是有些命令必须在单线程中执行
  • 这些命令在(page 16)

Valid Usage

• 定义了一组必须满足的条件，以便在应用程中实现明确定义的运行时行为
• 这些条件只取决于 Vulkan状态，参数和对象的状态受到这些条件的限制

Usage Validation

• Vulkan是一个分层结构的API､最低层为本规范定义的核心API
• 应用程序可以使用在核心API之上的层级进行调试、验证，或其它用途
• 正确使用 API的方法是：在开发时启用验证层，发布时关闭验证层

Implicit Valid Usage

• 暂时不关注

VkResult Return Code

* 返值类型可以在这里查到

Numeric Representation and Computa

* 数值类型和转换可在本节查阅

Floating-Point Computation

Floating-Point Format Conversion

16-Bit Floating-Point Numbers

Unsigned 11-Bit Floating-Point Number

Unsigned 10-Bit Floating-Point Numbers

General Requirement

Fixed-Point Data Conversions

Conversion from Normalized Fixed-Point to Floating-Point

• 这里有类型转换的具体公式

Conversion from Floating-Point to Normalized Fixed-Point

• 这里有类型转换的具体公式

Common Object Types

Offsets

• 用于表示图像和 framebuffer的像素位置
  • VkOffset2D
  • VkOffset3D

Extents

• 用于表示图像或 framebuffer内像素矩型区域的大小
  • VkExtent2D
  • VkExtent3D

Rectangles

• 用于描述图像或 framebuffer内像素的指定矩形区域
  • VkRect2D
  • 里面就是一个offsets和extents

Structure Types

• 类型和结构体的对应关系
  • 类型名去悼vk，剩下的名称大写并用＿分隔，最后在前面加上VK_STRUCTURE_TYPE_
  • VkImageCreateInfo->VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_CREATE_INFO
• 结构体类型可在（page 47）查询

API Name Aliases

• 别名不关心

第四章 Initialization

• 使用 Vulkan前必须加载命令并且创建VkInstance对象

Command Function Pointers

• Vulkan命令不需要使用静态链接、Vulkan命令的函数指针可以使用如下函数获取
  • vkGetInstanceProcAddr
    • 其会加载对应平台的函数指针
    • 也可以使用特定于平台的API动态加载函数指针
• 为了系统支持多个Vulkan实现、vkGetInstanceProcAddr返回的函数指针可能指向为不同VkDevice对象或其子对象实现的不同调度代码
• 通过使用VkDevice或VkDevice子对象作为其可调度对象，获取特定于设备的函数指针，可以避免 VkDevice 对象的内部调度开销。
• 可以使用以下命令获取此类函数指针：
  • vkGetDeviceProcAddr

Extending Physical Device Core Functionality

• 当physical-device版本大于或等于添加新功能的 Vulkan 版本时，可以使用新的physical-device-level函数。physical dev支持的 Vulkan 版本可以通过调用 vkGetPhysicalDeviceProperties 来获取。

Extending Physical Device From Device Extensions

• 当VK_KHR_get_physical_device_properties2扩展被启用，或instance 和 physical-device的版本大于等于1.1时，device的physical-device-level 函数可以被使用
• 若要从device extension中获取physical-device-level命令的函数指针，可以使用vkGetInstanceProcAddr。 获得的函数指针可指向为不同VkPhysicalDevice对象调用不同实现的调度代码
• 应用程序不得使用在该physical device的扩展或核心版本不支持的由VkPhysicalDevice添加的任何命令
• Device extensions可以定义结构体并添加到physical-device-level命令的pNext中

Instances

• Vulkan 中没有全局状态，所有per-application的状态都存储在 一个VkInstance对象中。
• 创建 VkInstance 对象将初始化 Vulkan 库，并允许应用程序将有关自身的信息传递给实现。
• Instances由 VkInstance 句柄表示：
  • VK_DEFINE_HANDLE(VkInstance)
• 要查询实现支持的instance-level函数的版本，请调用：
  • vkEnumerateInstanceVersion
• 要创建Instances对象
  • vkCreateInstance
• 如果需要捕获创建或销毁Instances时发生的事件，可以在VkInstanceCreateInfo的pNext填加VkDebugReportCallbackCreateInfoEXT或VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT
• VkInstanceCreateFlagBits
  • VK_INSTANCE_CREATE_ENUMERATE_PORTABILITY_BIT_KHR指定instance将枚举符合 Vulkan 可移植性的可用物理设备和组，以及默认情况下枚举的 Vulkan 物理设备和组。
• 需要禁用验证检查可以在VkInstanceCreateInfo的pNext中填加VkValidationFlagsEXT
• 要启用或禁用特定验证功能的 Vulkan 实例时，将 VkValidationFeaturesEXT添加到 VkInstanceCreateInfo的pNext中
• 由于 Vulkan 1.0 实现可能会因VK_ERROR_INCOMPATIBLE_DRIVER而失败，因此应用程序应在调用 vkCreateInstance 之前确定可用的 Vulkan 版本。如果 vkGetInstanceProcAddr 为 vkEnumerateInstanceVersion 返回 NULL，则它是 Vulkan 1.0 实现。否则，应用程序可以调用 vkEnumerateInstanceVersion 来确定 Vulkan 的版本。
• 只要instance至少支持 Vulkan 1.1，应用程序就可以对instance使用不同版本的 Vulkan，而不是对device或physical device使用不同版本。
• instance支持版本和physical device支持版本不同时的逻辑可从 （page 99）查看
• Host Synchronizatio
  • 主机对instance的访问必须在外部同步
  • 主机对从instance枚举的所有VkPhysicalDevice对象的访问必须在外部同步

第五章 Devices and Queue

• 一旦 Vulkan 被初始化，device和queue就是用于与 Vulkan 实现交互的主要对象。
• Vulkan有physical and logical device 之分、physical device表示GPU､而logical device表示该GPU的一个具有独立于其它logical device的状态和资源的实例
• VkPhysicalDevice handles
  • VK_DEFINE_HANDLE(VkPhysicalDevice)

Physical Devices

• 列出系统中安装的GPU列表，调用：
  • vkEnumeratePhysicalDevices
• 要查询枚举后的GPU的属性，调用：
  • vkGetPhysicalDeviceProperties
  • vkGetPhysicalDeviceProperties2
  • vkGetPhysicalDeviceProperties2KHR
  • 查询结果中 vendorID 和 deviceID是为了允许应用程序适应由其他 Vulkan 查询未充分公开的设备特征。
    • 这些可能包括性能配置文件，硬件勘误表或其他特征。
  • GPU的具体可查询信息在（page 105）查询
• VkPhysicalDeviceVulkan13Properties
  • 该系列函数会根据Vulkan版本升级增加新的函数
  • VkPhysicalDeviceVulkan**Properties
• 应用程序可以跨instance和进程比较driverUUID的值，可以在外部 API 中进行类似的查询，以确定它们是否能够与device共享内存对象和资源。
• 要想了解driverUUID相关事宜可以阅读本节，暂时不需要了解
• VkPhysicalDevicePCIBusInfoPropertiesEXT可以查询PCI总线信息
• VkPhysicalDeviceDrmPropertiesEXT可以查询DRM信息
  • DRM是一个内核级的设备驱动
• VkPhysicalDeviceShaderIntegerDotProductProperties查询计算支持
  • 优化点乘
• vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties查询query属性
• 如果实现公开了支持图形操作的任何queue family，则该实现公开的至少一个physical device的一个queue family必须同时支持图形和计算操作。
• 如果支持protected memory physical device feature，则该实现公开的至少一个physical device的一个queue family必须同时支持graphics operations， compute operations，和 protected memory operations
• 要查询physical device上可用queue的属性，调用：
  • vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties2
  • vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties2
• queues family相关属性可在（page 141）查询

Devices

• Device对象表示与physical device的逻辑连接。
• 创建的logical device是physical device的接口。
• 如果多个physical device属于同一device group，可以由该组multiple physical device创建单个logical device
• device group
  • 是指一组physical device，支持相互访问彼此的内存并且单个command buffer可以在所有physical device上执行
  • 调用 vkEnumeratePhysicalDeviceGroups 枚举device group，
  • 通过 VkDeviceGroupDeviceCreateInfo 设置physical device，从device group中physical device的子集创建logical device
  • 要使两个physical device位于同一设备组中，它们必须支持相同的扩展，函数和属性。
• 检索系统中存在的设备组的列表，调用：
  • vkEnumeratePhysicalDeviceGroups
  • vkEnumeratePhysicalDeviceGroupsKHR

Device Creation

• Logical device句柄表示：
  • VK_DEFINE_HANDLE(VkDevice)
• 要创建逻辑设备，调用：
  • vkCreateDevice
  • 想要设置Logical device支持的扩展可在本节查询
• 可以从同一physical device创建多个Logical device。
• 若要指定是否允许设备内存分配超出 VkPhysicalDeviceMemoryProperties 报告的大小，请将 VkDeviceMemoryOverallocationCreateInfoAMD 结构体添加到 VkDeviceCreateInfo 结构体的 pNext 链中。
• 使用 NsightTM Aftermath SDK 时，要配置设备故障转储的创建方式，请将 VkDeviceDiagnosticsConfigCreateInfoNV 结构体添加到 VkDeviceCreateInfo 结构体的 pNext 链中
• 可以同时从多个线程调用回调。
  • 当 VkDeviceMemoryReportEventTypeEXT 事件发生时，实现只能调用回调一次。
  • 回调可以从调用 Vulkan 命令的线程以外的后台线程调用。
  • 回调不得调用任何 Vulkan 命令。
• 内存事件回调可以在（page 165）查询
• 如果要使用private data storage slots添加VkDevicePrivateDataCreateInfo

Device Use

• 以下是VkDevice使用的高级列表
  • 创建queue
  • 创建和跟踪各类同步结构体
  • 分配、释放和管理内存
  • 创建和销毁command buffer和command buffer pool
  • 创建、销毁和管理graphics状态

Lost Device

• logical device可能会由于某些特定实现的原因而丢失，可能使正确准备执行的命令运行败，并导致资源和已分配的内存变为未定义。
• logical device丢失的原因
  • 运行超时
  • 电源管理事件
  • 平台资源管理
  • 实现错误
• logical device的丢失不会影响VkPhysicalDevice
• physical device也可能丢失，可能是基础实现或与主机的连接存在问题
• 当device丢失时，其子对象不会被隐式销毁，在销毁对象或device时必须销毁这些对象
• 当device丢失时，与使用vkMapMemory映射的设备内存对应的主机地址空间仍然有效。并且对这些映射区域的主机内存访向仍然有效，但内容未定义。而且在device和其子对象上调用任何访问命令仍是合法的
• device执行的无很期等待命令如vkDeviceWaitIdle､vkQueueWaitIdle､vkWaitForFences或vkAcquireNextImageKHR需设置超时时间，并且vkGetQueryPoolResults的flags必须包含VK_QUERY_RESULT_WAIT_BIT
• device 执行的无很期等待命令在device 丢失的情况下也必须在有限时间内返回VK_SUCCESS或VK_ERROR_DEVICE_LOST
• 任何命令都可能返回VK_ERROR_DEVICE_LOST，以确定一个command buffer是挂起状态还是认为资源正在使用中

Device Destruction

• 销毁Device
  • vkDestroyDevice
• 为确保device上没有工作处于活动状态，可以使用 vkDeviceWaitIdle 来阻止device的销毁。
• 每个对象的生存期都受 VkDevice 对象的生存期约束。因此，为了避免资源泄漏，应用程序在调用 vkDestroyDevice 之前显式释放所有这些资源

Queues

Queue Family Properties

• 可以使用命令获取Queue Family和Queue 支持相关信息
• physical device 中 queue familie组取决于实现。
• 一旦应用程序选持它要使用的queue标识了physical device，physical device将与logical device一起创建这些queue

Queue Creation

• 创建logical device还会创建与该device关联的queue 。需创建的queue 由 VkDeviceQueueCreateInfo 描述，设置在vkCreateDevice的pQueueCreateInfos 中
• VkQueue handles
  • VK_DEFINE_HANDLE(VkQueue)
• queue 优先级
  • 优先级值按升序排序
  • 可设置优先级
    • VK_QUEUE_GLOBAL_PRIORITY_LOW_KHR
    • VK_QUEUE_GLOBAL_PRIORITY_MEDIUM_KHR
    • VK_QUEUE_GLOBAL_PRIORITY_HIGH_KHR
    • VK_QUEUE_GLOBAL_PRIORITY_REALTIME_KHR
  • 与优先级较低的queue 相比，系统优先级较高的queue 可能会分配更多的处理时间
  • 实现可能允许较高优先级的queue 使较低优先级的queue 阻塞，直到较高优先级的queue 没有要执行的命令为止。
  • 全局优先级 queue 优先于per-process优先级的queue （VkDeviceQueueCreateInfo::pQueuePriorities）
  • 获取vkqueue对象的句柄
    • vkGetDeviceQueue
  • 获取带有VkDeviceQueueCreateFlags信息的vkqueue对象句柄
    • vkGetDeviceQueue2

Queue Family Index

• The queue family index在Vulkan的多个位置被使用。以便将操作绑定到特定family的queue上
• 当使用vkGetDeviceQueue查询一个queue handle时，Queue Family Index用于选择要查询哪个queue family的VkQueue handle
• 当创建VkCommandPool对象时，Queue Family Index 填加到VkCommandPoolCreateInfo中。此池中的命令缓冲区只能在与该queue family对应的queue 上进行提交。
• 当创建VkImage和VkBuffer资源时，一组queue family包含在VkImageCreateInfo和VkBufferCreateInfo中。用于指定可以访问这些资源的queue families。
• 插入 VkBufferMemoryBarrier 或 VkImageMemoryBarrier 时，将指定源和目标Queue Family Index，以允许将缓冲区或图像的所有权从一个queue family转移到另一个queue family上。

Queue Priority

• 每个queue 都分配有一个优先级，如创建device时 VkDeviceQueueCreateInfo 结构体中设置的那样。每个队列的优先级是介于 0.0 和 1.0 之间的浮点数
• 0.0表示最低优先级、1.0表示最高优先级
• 在同一device中，优先级较高的queue 可能比优先级较低的queue 分配更多的处理时间。该实现不保证在具有相同优先级的队列之间进行排序或调度，
• explicit synchronization primitives可以显式的定义优先级调度顺序
• 实现不保证不同device上queue 的执行优先级
• 实现可能允许优先级较高的queue 在同一 VkDevice 上使优先级较低的queue 阻塞，直到优先级较高的queue 没有要执行的其他命令。queue 优先级的关系不得导致一个 VkDevice上的queue 使另一个 VkDevice的queue 阻塞。
• 实现不保证优先级较高的queue 比优先级较低的queue 获得更多的处理时间或更好的服务质量

Queue Submission

• 通过使用 queue submission commands 将要执行的任务提交到队列中
  • 如vkQueueSubmit和vkQueueSubmit2
• queue submission commands (队列提交命令) 定义一组由 physical device 执行的队列操作
  • 包括同步使用的 semaphores 和 fences
• 提交命令时将目标队列、零次或多batches工作、可选的 fence 作为参数，以便完成时发出信号
• 每个 batch 由三个不同部分组成
  • 在执行批处理的其余部分之前，要等待零个或多个semaphores。
  • 要执行的零个或多个工作项。
  • 零个或多个信号量，用于在工作项完成时发出信号。
• 如果队列提交中存在 fence，则它描述 fence 信号操作。
• 在命令返回之前，必须将队列提交命令描述的所有工作提交到队列中
• Sparse Memory Binding
  • 在Vulkan中，可以将内存稀疏地与buffers和images进行绑定
  • Sparse Memory Binding是队列操作
  • 包含VK_QUEUE_SPARSE_BINDING_BIT的队列必须能够支持将虚拟地址映射到设备上的物理地址。
  • 该操作会更新device上的页表映射。必须在队列上同步该更新，以避免在执行图形命令期间损坏页表映射。

Queue Destruction

• 队列是在 vkCreateDevice 期间与 logical device 一起创建的。在 logical device 上调用。 vkDestroyDevice 时，与该logical device关联的所有队列都将被销毁。

第六章 Command Buffers

• Command buffers是用于记录命令的对象、这些命令随后可以提交到device queue中执行
• Command buffers有两个等级
  • primary command buffers
    • 可以执行secondary command buffers，并能提交到queue中，
  • secondary command buffers
    • 可由primary command buffers执行，并且不能直接提交到queue中
• Command buffers由 VkCommandBuffer 句柄表示：
  • VK_DEFINE_HANDLE(VkCommandBuffer)
• 记录的命令包括
  • 将pipelines和descriptor sets绑定到command buffer的命令
  • 用于修改动态状态(dynamic state)的命令
  • 绘制命令（用于渲染）
  • 调度命令 (dispatch)､用于计算
  • 用于执行secondary command buffers的命令(仅适用于primary command buffer)
  • 用于复制buffers和images的命令
  • 其他命令
• 每个command buffer独立于其他command buffer的管理状态
  • 在primary command buffers和secondary command buffers之间，或在secondary command buffers之间，没有状态继承
• 例外
  • 如果primary command buffer位于render pass实例内，则secondary command buffers不会干扰render pass和subpass状态。
• 当command buffers开始recording、command buffer中所有状态都是未定义的
  • 对于与状态相关的命令（如绘制和调度），这些命令使用的任何状态都不得是未定义的
• VkCommandBufferInheritanceViewportScissorInfoNV 定义了一个异常(exception､我觉得应该翻译成例外)，允许对动态viewport和scissor状态进行有限的继承。

Command Buffer Lifecycle

• 每个 command buffer 始终处于以下状态之一：
  • Initial
    • 分配 command buffer 时，它处于初始状态。某些命令能够将command buffer（或一组command buffer）Executable、Recording 或 Invalid 重置回此状态。
    • 在 Initial 状态下的 command buffer 只能改变状态为 recording 或者释放
  • Recording
    • vkBeginCommandBuffer将command buffer的状态从初始状态更改为录制状态。command buffer 处于录制状态后，可以使用 vkCmd* 命令将命令录制到command buffer
  • Executable
    • vkEndCommandBuffer 结束 command buffer 的记录，并将其从录制状态移动到可执行状态。可执行的 command buffer 可以提交、重置或录制到另一个command buffer。
  • Pending
    • command buffer 的队列提交会将 command buffer 的状态从可执行状态更改为挂起状态。处于挂起状态时，应用程序不得尝试以任何方式修改 command buffer
    • command buffer 执行完成后，命令缓冲区将恢复为可执行状态
    • 如果使用VK_COMMAND_BUFFER_USAGE_ONE_TIME_SUBMIT_BIT记录，command buffer 将移动到无效状态。应使用synchronization 命令来检测何时发生这种情况。
  • Invalid
    • 某些操作（如修改或删除在记录到 command buffer 的命令中使用的资源）会将该command buffer的状态转换为无效状态。处于无效状态的command buffer只能重置或释放。
  • 重置 command buffer
    • vkResetCommandBuffer
    • vkResetCommandPool
• Secondary command buffers 可以通过 vkCmdExecuteCommands 记录到 primary command buffer
  • Secondary command buffers 的执行状态会跟随 primary command buffer 变化
  • 如果 primary command buffer 提交到队列，则 primary command buffer 和记录到队列中的任何Secondary command buffers都将进入挂起状态。
  • 一旦 primary command buffer 执行完成，其中记录的任何 Secondary command buffers 也被执行完成。
  • 如果 Secondary command buffers 置为无效状态或初始状态，则所有 primary command buffer 将改变为无效状态。(??? 暂时无法确定翻译是否正确)
  • primary command buffer 置为任何其他状态不会影响其中记录的 Secondary command buffers 状态。
• 重置或释放 primary command buffer 将删除与记录在其中的所有 Secondary command buffers 的生命周期链接。

Command Pools

• Command pools 是 command buffer memory 分配内存中的不透明对象，它允许实现在多个 command buffer 之间分摊资源创建成本
• Command pools 是外部同步(externally synchronized)的，这意味着不得在多个线程中同时使用 command pool
  • 其中包括通过从 command pool 分配的任何command buffer进行记录操作、以及分配，销毁和重置 command buffer 或 command pool本身的操作
• Command Pools 由VkCommandPool 句柄表示：
  • VK_DEFINE_NON_DISPATCHABLE_HANDLE(VkCommandPool)
• 要创建一个Command Pools
  • vkCreateCommandPool
• 要修剪(trim) CommandPool，call：
  • vkTrimCommandPool
  • vkTrimCommandPoolKHR
• 修剪 CommandPool 是从 Command Pools 中将未使用的内存回收到系统中
  • 从Pool分配的Command buffers不受该命令的影响。
  • 该命令为应用程序提供了对Command Pool使用的内部内存分配的某种程度的控制。
  • command buffers未使用的内存（包括recorded、稍后reset)在 reset时，command buffer 使用的内存会返还给Command Pool
  • 要将Command Pool的内存返还给操作系统必须使用VKResetCommandPool
    • 当Command Pool中有 command buffer 正在使用时无法执行
  • command buffer 操作重复使用 Command Pool中的内存，因此会产生内存碎片
  • 在这种情况下，裁剪(trimming)Command Pool可以将内存碎片返回给操作系统。将pool分配的总内存重置到更平均的大小以减少碎片的产生
  • Vulkan实现使用了很多内部分配策略。使得无法确保所有未使用的内存都释放回系统
    • 例如Command Pool的sub-allocating可能从操作系统中分配内存，既使只有小部分内存正在使用，也会阻止内存释放
  • 在大多数情况下，修剪会导致分配但未使用的内存减少，但不能保证“理想”行为
  • 修剪是一个昂贵的操作，不应经常调用。当存在足够未使用的内存时，应将修剪作为减轻内存压力的一种方法。注意权衡
• 要重置Command Pool
  • vkResetCommandPool
• 重置Command Pool会回收所有资源。从Command Pool分配的所有command buffer都恢复到初始状态。
• 从其他VkCommandPool recording或executable状态分配的primary command buffer和 有从commandPool获得的recording状态的secondary command buffer，重置无效
• 销毁命令池
  • vkDestroyCommandPool
  • 当pool被销毁时，所有从pool中分配的command buffer都将释放。
  • 从其他VkCommandPool recording 或 executable 状态分配的 primary command buffer 和 有从commandPool获得的recording状态的secondary command buffer，销毁命令无效

Command Buffer Allocation and Management

• 分配 command buffers
  • vkAllocateCommandBuffers
  • VkallocateCommandBuffers 可以用于分配多个 command buffers。如果任何一个command buffer的分配失败，则实现必须从此命令中释放所有成功分配的command buffer对象，将PCommandBuffers集合的所有元素设置为null并返回错误。
  • 分配command buffer后，其初始化状态为initial state
• 重置command buffer，
  • vkResetCommandBuffer
  • 在recording或executable状态中并已进入commandBuffer中的任何primary command buffer，重置命令将无效。
• 释放command buffer
  • vkFreeCommandBuffers

Command Buffer Recording

• 开始录制命令缓冲区
  • vkBeginCommandBuffer
  • 录制开始后，应用程序记录了一个命令序列（vkCmd*），以在命令缓冲区、绘制、调度和其他命令中设置状态。
  • 也可以间接从vkbuffer内容记录一些命令
• 完成命令缓冲区的记录
  • vkEndCommandBuffer
• 如果在录制过程中存在错误，则将通过vkEndCommandBuffer返回不成功，来通知该应用程序。如果应用程序希望进一步使用命令缓冲区，则必须重置命令缓冲区。
• 当命令缓冲区处于可执行状态时，可以将其提交给队列以进行执行。

Command Buffer Submission

• 提交是高代价(high overhead)操作，应用程序应分批提交，以尽可减少使用vkQueueSubmit或vkQueueSubmit2。
• 将命令缓冲区提交给队列
  • vkQueueSubmit2
  • vkQueueSubmit2KHR
• 与其他提交命令相比，使用vkQueueSubmit2提交的信号量操作具有额外的约束，其依赖性涉及以前的和后续的队列操作。
• 如果提交给此队列的任何命令缓冲区处于可执行状态，则将其移至待处理状态。执行所有命令缓冲区的所有提交后，它将从pending状态移至可执行状态。如果使用VK_Command_Buffer_USAGE_ONE_TIME_SUBMIT_BIT FLAG记录命令缓冲区，则将移回无效状态。
• 要将命令缓冲区提交到某个队列
  • vkQueueSubmit
  • 该提交用按照提交顺序依次开始执行，但不保证完成须序
• 命令缓冲区出现在PCommandBuffers中的顺序用于确定提交顺序，
• 指定等待时的信号量
  • VkTimelineSemaphoreSubmitInfo

Queue Forward Progress

• 提交中的命令缓冲区可以包括vkCmdWaitEvents命令，该命令在队列中不会由早期命令发出的事件等待。此类事件必须使用VKSetEvent的应用程序发出信号，并且等待它们的vkCmdWaitEvents命令不得在 render pass 实例中。必须在执行vkCmdWaitEvents命令之前设置该事件。

Secondary Command Buffer Execution

• secondary command buffer不得直接提交给队列。相反，将secondary command buffer作为primary command buffer一部分执行
• vkCmdExecuteCommands

Command Buffer Device Mask

• 每个command buffe都有一个状态存储命令缓冲区的当前设备掩码。该掩码控制 logical device 中的哪些 physical device 所有后续命令将执行，包括状态设置命令，操作命令和同步命令。
• 要更新 command buffe 的当前设备掩码
  • vkCmdSetDeviceMask
  • vkCmdSetDeviceMaskKHR