C++ 在Vulkan中，每个交换链映像、每个帧或每个命令池是否需要专用围栏/信号灯？

我读过几篇关于CPU-GPU（使用fences）和GPU-GPU（使用信号量）同步机制的文章，但仍然难以理解如何实现简单的渲染循环

请查看下面的简单

render（）

函数。如果我没弄错的话，最起码的要求是我们通过一组可用的信号量

图像

和

渲染完成

来确保

vkAcquireNextImageKHR

、

vkQueueSubmit

和

vkQueuePresentKHR

之间的GPU-GPU同步

然而，这真的节省了吗？所有操作都是异步的。那么，在后续调用

render（）

时再次“重用”可用的

image\u

信号量是否真的安全，即使之前调用的信号请求尚未触发？我认为不是这样，但另一方面，我们使用的是相同的队列（不知道图形和表示队列实际上在哪里相同是否重要），队列中的操作应该按顺序使用。。。但如果我做对了，它们可能不会“作为一个整体”被消费，并且可以重新排序

第二件事是（同样，除非我遗漏了什么），我显然应该为每个交换链映像使用一个栅栏，以确保对与调用

render（）

的

image\u索引

对应的映像的操作已经完成。但这是否意味着我必须做一个

if (vkWaitForFences(device(), 1, &fence[image_index_of_last_call], VK_FALSE, std::numeric_limits<std::uint64_t>::max()) != VK_SUCCESS)
    throw std::runtime_error("vkWaitForFences");
vkResetFences(device(), 1, &fence[image_index_of_last_call]);

编辑：如下面的答案所示，假设我们有

k

“飞行中的帧”，因此上面代码中使用的信号量和栅栏的

k

实例，我将用

m_image_available[I]

，

m_rendering_finished[I]

和

m_fence[I]

表示

I=0。。。，k-1

。让

i

表示飞行中帧的当前索引，在每次调用

render（）

后，该索引增加

1

，并且

j

表示从

j=0开始的
render（）
调用次数

现在，假设交换链包含三个图像


如果
j=0
，则
i=0
，飞行中的第一帧使用交换链图像
0
同样，如果
j=a
，则
i=a
，飞行中的第
a
帧使用交换链图像
a
，用于
a=2,3
现在，如果
j=3
，则
i=3
，但由于交换链映像只有三个映像，飞行中的第四帧再次使用交换链映像
0
。我不知道这是否有问题。我想不是，因为在调用
render（）
时，在调用
vkAcquireNextImageKHR
，
vkQueueSubmit
和
vkQueuePresentKHR
时使用的等待/信号量
m\u image\u可用[3]
m\u渲染完成[3]
，专用于飞行中的特定帧
如果我们到达
j=k
，然后再次到达
i=0
，因为飞行中只有
k
帧。现在，如果从
render（）
的第一次调用（
i=0
）到
vkQueuePresentKHR
的调用尚未发出
m_fence[0]
的信号，我们可能会在
render（）的开始处等待


所以，除了上面第三个要点中描述的我的怀疑之外，剩下的唯一问题是为什么我不应该把
k
取得尽可能大？理论上我可以想象的是，如果我们以比GPU能够使用的更快的方式向GPU提交工作，使用的队列可能会不断增长并最终溢出（是否存在某种“队列中的最大命令数”限制？）。
首先，正如您正确提到的，信号量严格用于GPU-GPU同步，例如确保一批命令（一次提交）在另一批命令开始之前完成。这在这里用于将渲染命令与present命令同步，以便呈现引擎知道何时呈现渲染图像

围栏是CPU-GPU同步的主要工具。在提交队列中放置围栏，然后在CPU端等待围栏，然后再继续。这通常是在这里完成的，这样我们就不会在前一帧尚未完成时对任何新的渲染/呈现命令排队

但这是否意味着我必须做一个

if (vkWaitForFences(device(), 1, &fence[image_index_of_last_call], VK_FALSE, std::numeric_limits<std::uint64_t>::max()) != VK_SUCCESS)
    throw std::runtime_error("vkWaitForFences");
vkResetFences(device(), 1, &fence[image_index_of_last_call]);

if（vkWaitForFences（device（），1，&fence[上次调用的图像索引]、VK\u FALSE、std:：numeric\u limits:：max（））！=VK\u成功）
抛出std:：runtime_错误（“vkWaitForFences”）；
vkResetFences（device（）、1和fences[image_index_of_last_call]）；

在我打电话给vkAcquireNextImageKHR之前

是的，您的代码中肯定需要这个，否则您的信号量将不安全，您可能会得到验证错误

通常，如果希望CPU等待GPU完成前一帧的渲染，则只有一个围栏和一对信号灯。您还可以使用队列或设备的waitIdle命令替换围栏。
但是，实际上，您不希望暂停CPU，同时记录下一帧的命令。这是通过飞行中的帧完成的。这仅仅意味着，对于飞行中的每一帧（即，可以与GPU上的执行并行记录的帧数），您有一个围栏和一对信号灯，用于同步该特定帧

因此，本质上，为了使渲染循环正常工作，飞行中每帧需要一对信号灯+围栏，与交换链图像的数量无关。但是，请注意，当前帧索引（飞行中的帧）和图像索引（swapchain）将if (vkWaitForFences(device(), 1, &fence[image_index_of_last_call], VK_FALSE, std::numeric_limits<std::uint64_t>::max()) != VK_SUCCESS)
    throw std::runtime_error("vkWaitForFences");
vkResetFences(device(), 1, &fence[image_index_of_last_call]);