c++ - Vulkan 中的 Queue 族实际上是什么？

Question

我目前正在学习 vulkan，现在我只是拆开每个命令并检查结构以尝试理解它们的含义。

现在我正在分析 QueueFamilies，为此我有以下代码:

vector<vk::QueueFamilyProperties> queue_families = device.getQueueFamilyProperties();
for(auto &q_family : queue_families)
{
    cout << "Queue number: "  + to_string(q_family.queueCount) << endl;
    cout << "Queue flags: " + to_string(q_family.queueFlags) << endl;
}

这会产生这个输出:

Queue number: 16
Queue flags: {Graphics | Compute | Transfer | SparseBinding}
Queue number: 1
Queue flags: {Transfer}
Queue number: 8
Queue flags: {Compute}

所以，天真地我是这样理解的:

有3个Queue family，一个queue family有16个queue，都可以进行图形、计算、传输和稀疏绑定(bind)操作(不知道最后两个是什么)

另一个有 1 个队列，只能传输(不管是什么)

最后一个有 8 个能够进行计算操作的队列。

每个队列系列是什么？我知道这是我们发送执行命令(如绘制和交换缓冲区)的地方，但这是一个有点宽泛的解释，我想要一个更详细的答案。

这两个额外的标志是什么？转移和稀疏出价？

最后，为什么我们有/需要多个命令队列？

Answer 1

要了解队列系列，您首先必须了解队列。

队列是您向其提交命令缓冲区的对象，提交至队列的命令缓冲区相对于彼此按顺序[*1] 执行。提交到不同队列的命令缓冲区相对于彼此是无序的，除非您明确地将它们与 VkSemaphore 同步。您一次只能从一个线程向一个队列提交工作，但不同的线程可以同时向不同的队列提交工作。

每个队列只能执行某些类型的操作。图形队列可以运行由 vkCmdDraw* 命令启动的图形管道。计算队列可以运行由 vkCmdDispatch* 启动的计算管道。传输队列可以从 vkCmdCopy* 执行传输(复制)操作。稀疏绑定(bind)队列可以使用 vkQueueBindSparse 更改稀疏资源与内存的绑定(bind)(请注意，这是直接提交给队列的操作，而不是命令缓冲区中的命令)。一些队列可以执行多种操作。在规范中，每个可以提交到队列的命令都有一个“命令属性”表，其中列出了哪些队列类型可以执行该命令。

队列族只是描述了一组具有相同属性的队列。所以在你的例子中，设备支持三种队列:

• 一种可以进行图形、计算、传输和稀疏绑定(bind)操作，您最多可以创建 16 个该类型的队列。

• 另一种只能做传输操作，你只能创建一个这种队列。通常这是为了在离散 GPU 上的主机和设备内存之间异步 DMAing 数据，因此传输可以与独立的图形/计算操作同时完成。

• 最后，您最多可以创建 8 个只能进行计算操作的队列。

一些队列可能只对应于主机端调度器中的单独队列，其他队列可能对应于硬件中实际的独立队列。例如，许多 GPU 只有一个硬件图形队列，因此即使您从具有图形功能的队列系列中创建两个 VkQueue，提交到这些队列的命令缓冲区将独立地通过内核驱动程序的命令缓冲区调度程序进行处理，但会以一些串行方式执行在 GPU 上排序。但是一些 GPU 具有多个仅计算硬件队列，因此用于仅计算队列系列的两个 VkQueue 实际上可能会独立并并发地贯穿 GPU。 Vulkan 不会公开这一点。

最重要的是，根据您的并发量来决定您可以使用多少队列。对于许多应用程序，它们只需要一个“通用”队列。更高级的可能有一个图形+计算队列，一个用于异步计算工作的单独的仅计算队列，以及一个用于异步 DMA 的传输队列。然后将您想要的映射到可用的；您可能需要自己进行多路复用，例如在没有纯计算队列系列的设备上，您可以创建多个图形+计算队列，或者自己将异步计算作业序列化到单个图形+计算队列。

[*1] 有点过分简化了。他们按顺序开始，但之后可以独立进行并无序完成。但是不能保证不同队列的独立进程。对于这个问题，我就此打住。