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FuXiii committed Mar 16, 2024
1 parent cf4a707 commit 4e89c1e
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121 changes: 117 additions & 4 deletions source/Memory.rst
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -37,6 +37,12 @@
* 2024/3/14 增加 ``vkFreeMemory`` 章节下增加 ``示例`` 章节。
* 2024/3/15 增加 ``内存映射`` 章节。
* 2024/3/16 增加 ``vkMapMemory`` 章节。
* 2024/3/16 增加 ``vkMapMemory`` 章节下增加 ``示例`` 章节。
* 2024/3/16 更新 ``设备内存类型示意图`` 内容,之前图中有错误。
* 2024/3/16 更新 ``内存分配`` 章节中的 ``示例`` 章节。
* 2024/3/16 增加 ``内存解映射`` 章节。
* 2024/3/16 增加 ``内存解映射`` 章节下增加 ``示例`` 章节。
* 2024/3/16 增加 ``内存同步`` 章节。

``Vulkan`` 中有两种分配内存的途径:

Expand Down Expand Up @@ -710,6 +716,13 @@ VkMemoryAllocateInfo
float r;
float g;
float b;

Color(float r, float g, float b)
{
this->r = r;
this->g = g;
this->b = b;
}
};

std::vector<Color> colors;
Expand All @@ -726,7 +739,7 @@ VkMemoryAllocateInfo
memory_allocate_info.sType = VkStructureType::VK_STRUCTURE_TYPE_MEMORY_ALLOCATE_INFO;
memory_allocate_info.pNext = nullptr;
memory_allocate_info.allocationSize = sizeof(Color) * colors.size();
memory_allocate_info.memoryTypeIndex = 4;
memory_allocate_info.memoryTypeIndex = 1; // 对应 VkPhysicalDeviceMemoryProperties::memoryTypes[1]

VkDeviceMemory device_memory = VK_NULL_HANDLE;

Expand Down Expand Up @@ -773,11 +786,11 @@ vkFreeMemory

如果内存分配时指定的内存类型支持 ``VkMemoryPropertyFlagBits::VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT`` 的话,说明该内存 :bdg-warning:`可映射` 。

所谓 :bdg-warning:`可映射` 意思是:可以将该内存所对应的内存地址返回给 ``CPU`` 。
* 所谓 :bdg-warning:`可映射` 意思是:可以将该内存所对应的内存地址返回给 ``CPU`` 。

原则上所有的设备内存对于 ``CPU`` 来说并不像 ``new/malloc`` 分配出来的内存那样能够直接进行读写。为了 ``CPU`` 能够读写设备内存,硬件供应商都会提供一部分带有 ``VkMemoryPropertyFlagBits::VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT`` 属性的内存用于 ``CPU`` 访问。

而在 ``Vulkan`` 中分配的内存最终只会对应一个 ``VkDeviceMemory`` 句柄,为了能够获得 ``VkMemoryPropertyFlagBits::VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT`` 内存类型分配的内存句柄底层的内存地址,可以通过 ``vkMapMemory(...)`` 函数将分配的设备内存底层的 :bdg-warning:`虚拟` (说明见下文) 地址返回给 ``CPU`` (也就是 ``Host`` 端)。
而在 ``Vulkan`` 中分配的内存最终只会对应一个 ``VkDeviceMemory`` 句柄,为了能够获得 ``VkMemoryPropertyFlagBits::VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT`` 内存类型分配的内存句柄底层的内存地址,可以通过 ``vkMapMemory(...)`` 函数将分配的设备内存底层的 :bdg-warning:`虚拟` (说明见下文)地址返回给 ``CPU`` (也就是 ``Host`` 端)。

该函数定义如下:

Expand All @@ -802,16 +815,116 @@ vkMapMemory
* :bdg-secondary:`flags` 内存映射的额外标志位参数。
* :bdg-secondary:`ppData` 内存映射结果。为 ``void*`` 的指针。该指针减去 ``offset`` 的对齐大小最小 :bdg-danger:`必须` 为 ``VkPhysicalDeviceLimits::minMemoryMapAlignment`` 。

其中 ``memory`` :bdg-danger:`必须` 在 ``VkMemoryPropertyFlagBits::VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT`` 类型的内存上分配。当该函数成功返回后, ``memory`` 就被认为在 ``Host`` 进行了 ``内存映射`` 。
其中 ``memory`` :bdg-danger:`必须` 在 ``VkMemoryPropertyFlagBits::VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT`` 类型的内存上分配。当该函数成功返回后, ``memory`` 就被认为在 ``Host 端`` 进行了 ``内存映射`` ,并处于 :bdg-warning:`映射态` 。

.. admonition:: VkMemoryMapFlags
:class: note

在 ``Vulkan 1.0`` 标准中, ``VkMemoryMapFlags`` 没有定义有效值,所以相应的 ``flags`` 参数赋值为 ``0`` 即可。

.. note::

在已经进行 ``内存映射`` 的内存上再次调用 ``vkMapMemory(...)`` 是开发错误。开发者应避免该错误。

.. admonition:: 虚拟地址
:class: important

``vkMapMemory(...)`` 函数返回的 ``ppData`` 内存映射结果确切来说 :bdg-warning:`不是` 真正意义上的内存地址,而是一个 :bdg-warning:`虚拟` 内存地址,对该地址的操作就 :bdg-warning:`好似` 对底层真正的内存进行操作,其本质上是对虚拟内存的操作。

由于返回的是虚拟内存地址,不同平台对于虚拟内存大小有不同的限制,所以当 ``vkMapMemory()`` 映射的虚拟地址范围超过平台限制后该函数将会返回 ``VkResult::VK_ERROR_MEMORY_MAP_FAILED`` 表示本次映射失败。为此,可通过将内存进行分小块进行映射或对已经映射的内存进行 :bdg-warning:`解映射` (说明见下文)来释放一部分虚拟内存。

示例
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

在有 ``VkMemoryPropertyFlagBits::VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT`` 内存类型的内存上分配内存,并进行内存映射(根据 :ref:`memory_heap_and_type` 中的情况):

.. code:: c++

VkDevice device = 之前创建的逻辑设备;

struct Position
{
float x;
float y;
float z;

Position(float x, float y, float z)
{
this->x = x;
this->y = y;
this->z = z;
}
};

std::vector<Position> positions;
positions.push_back(Position(0, 0, 0));
positions.push_back(Position(0, 0, 1));
positions.push_back(Position(0, 1, 0));
positions.push_back(Position(0, 1, 1));
positions.push_back(Position(1, 0, 0));
positions.push_back(Position(1, 0, 1));
positions.push_back(Position(1, 1, 0));
positions.push_back(Position(1, 1, 1));

VkMemoryAllocateInfo memory_allocate_info = {};
memory_allocate_info.sType = VkStructureType::VK_STRUCTURE_TYPE_MEMORY_ALLOCATE_INFO;
memory_allocate_info.pNext = nullptr;
memory_allocate_info.allocationSize = sizeof(Position) * positions.size();
memory_allocate_info.memoryTypeIndex = 2; // 对应 VkPhysicalDeviceMemoryProperties::memoryTypes[2]

VkDeviceMemory device_memory = VK_NULL_HANDLE;

VkResult result = vkAllocateMemory(device, &memory_allocate_info, nullptr, &device_memory);
if(result != VkResult::VK_SUCCESS)
{
throw std::runtime_error("VkDeviceMemory 内存创建失败");
}

void* device_memory_ptr = nullptr;

result = vkMapMemory(device, device_memory, 0, VK_WHOLE_SIZE, 0, &device_memory_ptr);
if(result != VkResult::VK_SUCCESS)
{
throw std::runtime_error("VkDeviceMemory 内存映射失败");
}

memcpy(device_memory_ptr, positions.data(), memory_allocate_info.allocationSize); // 将数据写入 device_memory 内存中

内存解映射
**************************************

当内存映射并使用结束后,可进行解除映射,进而释放系统的虚拟内存。可通过 ``vkUnmapMemory(...)`` 函数将映射过的内存进行 :bdg-warning:`解映射` 。该函数定义如下:

.. code:: c++

// 由 VK_VERSION_1_0 提供
void vkUnmapMemory(
VkDevice device,
VkDeviceMemory memory);

* :bdg-secondary:`device` 内存对应的逻辑设备。
* :bdg-secondary:`memory` 要解映射的目标内存。该内存 :bdg-danger:`必须` 处于 :bdg-warning:`映射态` 。

该函数之后 :bdg-warning:`映射态` 的状态将解除,回归到 :bdg-warning:`原始状态` 。

示例
--------------------

对前一个示例中分配的设备内存进行解映射:

.. code:: c++

VkDevice device = 之前创建的逻辑设备;
VkDeviceMemory device_memory = 之前分配的设备内存; // 分配于 VkMemoryPropertyFlagBits::VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT 并处于 映射态

vkUnmapMemory(device, device_memory);

内存同步
**************************************


..
VkMemoryMapFlags
vkMapMemory不能重复调用
HOST_VISIBLE
HOST_COHERENT
Binary file modified source/_static/memory_heap_and_type.png
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