Vulkan 学习(5)---- Vulkan 内存分配

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于 2024-08-25 16:05:16 首次发布

在移动设备上，主机内存就是 CPU 内存，设备内存就是GPU 显存，在此基础上，每种内存类型还可以按照属性进一步划分
Vulkan 提供了一种透明的机制来显示内存的细节和相关属性，这样做在 opengl-es 中是完全不可能的，后者不允许应用程序显式的控制内存区域和布局
vulkan memory

Vulkan 中系统的内存有四种类型(并不是所有设备都支持这个四种类型)：

Host Local Memory，只对 Host 可见的内存，通常称之为普通内存(可以理解为操作系统的内存)
Device Local Memory，只对 Device 可见的内存，通常称之为显存(可以理解为显卡上的显存)
Host Local Device Memory，由 Host 管理的，对 Device 可见的内存
Device Local Host Memory，由 Device 管理的，对 Host 可见的内存

对比这两种内存类型，主机内存(Host)比设备内存(Device)更慢，但是Host Memory 通常容量更大(也就是一般显存速度更快，但是容量更小)

设备内存，它对物理设备是直接可见的，物理设备可以直接读取其中的内存区块，设备内存和物理设备之间的关系十分紧密，因此它的性能比宿主机内存更高

VkImage，VkBuffer，以及一致性的缓存对象Uniform Buffer都是从设备内存端分配的
单一的物理设备可能有多种类型的内存，根据它们的堆类型以及属性的不同还可能进一步细分

枚举内存信息

使用 vkGetPhysicalDeviceMemoryProperties 获取设备的内存信息，其函数定义如下：

VKAPI_ATTR void VKAPI_CALL vkGetPhysicalDeviceMemoryProperties(
    VkPhysicalDevice                            physicalDevice,
    VkPhysicalDeviceMemoryProperties*           pMemoryProperties);

其中 physicalDevice 就是创建的物理设备，VkPhysicalDeviceMemoryProperties 定义如下：

typedef struct VkPhysicalDeviceMemoryProperties {
   
   
    // 内存类型数量和信息
    uint32_t        memoryTypeCount;
    VkMemoryType    memoryTypes[VK_MAX_MEMORY_TYPES];
    // 内存堆数量和信息
    uint32_t        memoryHeapCount;
    VkMemoryHeap    memoryHeaps[VK_MAX_MEMORY_HEAPS];
} VkPhysicalDeviceMemoryProperties;

memoryTypeCount 表示支持的内存类型数量
memoryTypes 有效元素个数为 memoryTypeCount 的内存类型信息数组
memoryHeapCount 表示支持的内存堆数量
memoryHeaps 有效元素是 memoryHeapCount 内存堆信息数组

其中 VkMemoryType 类型定义：

typedef struct VkMemoryType {
   
   
    VkMemoryPropertyFlags    propertyFlags;
    uint32_t                 heapIndex;
} VkMemoryType;

propertyFlags 内存类型标志位。
heapIndex 对应的 memoryHeaps 堆索引。

中 propertyFlags 有效值被定义在了 VkMemoryPropertyFlagBits 枚举中，其定义如下:

typedef enum VkMemoryPropertyFlagBits {
   
   
    VK_MEMORY_PROPERTY_DEVICE_LOCAL_BIT = 0x00000001,
    VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT = 0x00000002,
    VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_COHERENT_BIT = 0x00000004,
    VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_CACHED_BIT = 0x00000008,
    VK_MEMORY_PROPERTY_LAZILY_ALLOCATED_BIT = 0x00000010,
    VK_MEMORY_PROPERTY_PROTECTED_BIT = 0x00000020,
    VK_MEMORY_PROPERTY_DEVICE_COHERENT_BIT_AMD = 0x00000040,
    VK_MEMORY_PROPERTY_DEVICE_UNCACHED_BIT_AMD = 0x00000080,
    VK_MEMORY_PROPERTY_RDMA_CAPABLE_BIT_NV = 0x00000100,
    VK_MEMORY_PROPERTY_FLAG_BITS_MAX_ENUM = 0x7FFFFFFF
} VkMemoryPropertyFlagBits;
typedef VkFlags VkMemoryPropertyFlags;

VK_MEMORY_PROPERTY_DEVICE_LOCAL_BIT 表示该内存设备上分配的内存可以被物理设备高效访问，只有对应的堆为 VK_MEMORY_HEAP_DEVICE_LOCAL_BIT 才会有该内存类型(Device 内存)
VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_COHERENT_BIT 表示该内存设备上分配的内存将自动进行同步，不需要手动调用 vkFlushMappedMemoryRanges 和 vkInvalidateMappedMemoryRanges 来进行内存同步
VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT 表示在此内存类型上分配的内存可被 Host 端通过 vkMapMemory 函数进行映射，进而进行访问
VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_CACHED_BIT 表示该内存类型上分配的内存为缓存类型，Host 端访问缓存的内存类型会比较快，但是非缓存内存总是同步内存(VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_COHERENT_BIT)
VK_MEMORY_PROPERTY_LAZILY_ALLOCATED_BIT 表示在此内存类型上分配的内存只有物理设备可访问
内存类型不能同时为 VK_MEMORY_PROPERTY_LAZILY_ALLOCATED_BIT 和 VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT

下图表示了 memory_type 和相应的标志位之间的关系：

另外的 VkMemoryHeap 的类型定义如下图所示：

typedef struct VkMemoryHeap {
   
   
    VkDeviceSize         size

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