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一、Loader

The Loader

二、Layer

调度链Dispatch Chains

 JSON

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一、Loader

Vulkan是一个层架构，由Vulkan Application+Loader+Layer+ICDs(Installable Client Drivers)组成。

Vulkan 是一个显式 API，可以直接控制 GPU 的实际工作方式。因此，Vulkan 支持具有多个 GPU 的系统，每个 GPU 运行不同的驱动程序或 ICD（可安装客户端驱动程序）。 Vulkan 还支持多个全局上下文（Vulkan 术语中的实例）。 ICD 加载器是一个放置在 Vulkan 应用程序和任意数量的 Vulkan 驱动程序之间的库，以支持多个驱动程序以及跨这些驱动程序工作的实例级功能。此外，加载程序还管理在应用程序和驱动程序之间插入 Vulkan 层库，例如验证层。

The Loader

application在一端，直接和loader打交道。loader另一端是ICDs，在application和ICDs之间，loader可以插入一系列可选的layers。loader负责和各个layer交互并且支持多GPUs和其驱动。任何一个vulkan api函数可以经过loader，layers和ICDs，loader负责将api传递dispatch给合适的layers和ICDs，vulkan对象模型允许loader插入layers层，并且组成调用链上一环，并最终传递给vulkan api给ICD。

loader的职责简单总结如下：

1. 支持1个ICD或者多个ICDs，且保证ICD间不相互干扰，ICD是就是不同厂商对图形API所做的驱动文件。
2. 支持Vulkan Layer，Layer是可选的
3. 已最可能低的方式影响vulkan应用性能

恰巧vulkan的一个思想就是，去除掉验证层，那么验证层能放在何处？也就是放在这个SDK里，类似各种Graphic Debugger的实现，Vulkan有很多Validation Layer，可以根据需求载入，在真正的函数调用之前，截取一些信息，获得一些信息，最后再调用真正的接口。也就是说整个SDK不仅仅是一个函数指针获取器，还是一个Graphic Debugger。

二、Layer

layers是可选组件，可以增强vulkan系统，可以拦截，修改vulkan api，layers是作为lib库实现，可以通过不同方式使能并且在CreateInstance中被加载。每个layer可以选择任何vulkan api进行拦截，一个layer不需要拦截所有vulkan api function，layer可以选择取拦截所有已知vulkan api，也可以拦截一条vulkan api。

layer的一些示例如下：

1. 校验api使用
2. 增加debug和trace等调试信息
3. 覆盖额外内容

因为layer是可选的，我们可以在调试阶段使能，在release时关闭。

vulkan中很多扩展和函数（api）被分成两个主要组，一个是实例instance相关对象，另一个是device相关对象。

vulkan instance是一个high-level系统级信息或者函数，vulkan对象如VkInstance和VkPhysicalDevice，vulkan函数如vkEnumerateInstanceExtensionProperties、vkEnumeratePhysicalDevices、vkCreateInstance、vkDestroyInstance等。可以使用vkGetInstanceProcAddr查询vulkan instance function，vkGetXXXProcAddr可以查询device或者instance入口点，返回的函数指针对实例或者基于实例创建的对象有效，包括vkDevice对象，同理，instance扩展是一系列vulkan实例函数。

vulkan device是一个逻辑标识，别用于在特定physical device关联的api，device object有vkDevice，vkQueue，vkCommandBuffer，任何是前面三个object孩子的dispatchable object。device function一般是将device object作为第一个参数的api，比如vkQueueSubmit、vkBeginComandBuffer、vkCreateEvent等。

可以使用vkGetInstanceProcAddr和vkGetDeviceProcAddr获取device function。

调度链Dispatch Chains

此时，我们需要讨论单个函数调用（如vkCreateInstance）如何传播到加载器、ICD 或 ICD 以及许多不同的层。

当应用程序调用加载器静态导出的任何函数时，它会调用trampoline function。然后，这个trampoline function调用调度链Dispatch Chains。调度链的思想来自函数指针链。它从加载器的trampoline function入口点开始，然后trampoline function调用第一层，然后第一层调用第二层。该链一直持续到最终到达 ICD 中的端点以真正完成工作。

更明确地说，vkCreateInstance就是这些特殊功能之一。在调度链开头的trampoline function中，它首先验证请求的层和扩展是否有效。一旦满足，它就会分配 Vulkan 实例和调度链，然后调用vkCreateInstance第一层的函数。第一层将初始化自身和任何内部结构，然后将执行传递到vkCreateInstance下一层，依此类推。

现在，从应用程序的角度来看，Vulkan 实例主要是一个加载器概念。它们代表了 Vulkan 使用的所有内容，但它们也将所有可用的 ICD 整合到一起。这意味着当我们到达vkCreateInstance 的调度链末端时，我们不会以 ICD 结束。可能有多个同时使用，并且 ICD 不知道彼此是否链接在一起。

加载器通过将自己的终止符函数放在调度链的末尾terminator function on the end of the dispatch chain，供最后一层调用来解决这个问题。然后，该terminator function 依次调用vkCreateInstance每个可用的 ICD 并存储所有这些 ICD 以供以后使用：

当我们进行时，各层正在初始化自己并为它们在调度链中的位置做好准备。特别是，每一层都用vkGetInstanceProcAddr查找它希望能够在下一层中调用的所有入口点。每层调用下一层的vkGetInstanceProcAddr并将它们存储在调度表中。这只是一个充满函数指针的结构。当加载程序调用链中第一层的入口点时，它已经知道要传递到下一层的位置。这还实现了一个有用的功能 - 层不必挂钩每个Vulkan 函数，只需挂钩它们感兴趣的函数即可。

当加载器和每一层调用vkGetInstanceProcAddr以查找调度链中的下一个函数时，就会发生这种情况。如果某个层不想拦截函数调用，则它不必返回自己的little stub function。相反，t can just forward the call to the next layer and return the result.。只要每个点的调度表都知道下一个要调用的函数，它们是否跳过一两层并不重要。

 JSON

加载器将使用它来寻找入口点vkGetInstanceProcAddr/vkGetDeviceProcAddr,用于构建调度链。这些是模块需要导出的唯一入口点。由于必须导出与 API 函数名称完全相同的函数可能会很尴尬或不方便，因此您可以改为导出

• SampleLayer_GetInstanceProcAddr
• SampleLayer_GetDeviceProcAddr。

{
  "file_format_version" : "1.0.0",
  "layer" : {
    "name": "VK_LAYER_SAMPLE_SampleLayer",
    "type": "GLOBAL",
    "library_path": ".\\sample_layer.dll",
    "api_version": "1.0.0",
    "implementation_version": "1",
    "description": "Sample layer - https://renderdoc.org/vulkan-layer-guide.html",
    "functions": {
      "vkGetInstanceProcAddr": "SampleLayer_GetInstanceProcAddr",
      "vkGetDeviceProcAddr": "SampleLayer_GetDeviceProcAddr"
    },
  }
}

针对导出的每个函数按顺序strcmp参数pName，然后返回入口点的地址。

应用程序调用其中之一时，它们会调用loader而不是直接调用 Vulkan 驱动程序。

vkGet**ProcAddr:该命令可获取所有Vulkan命令的函数指针
Hook这一层的函数:在vkGet**ProcAddr中返回本地函数指针
调用下一层实体:每层调用下一层的vkGet**ProcAddr，并将其存储在调度表中

loader_platform_open_library(const char * libPath)
loader_scanned_icd_add(...)
loader_icd_scan(...)
vkCreateInstance(...)
main()

由于应用程序与任一调度链都无关，因此真正的区别在于，在可能的情况下，vkGetDeviceProcAddr直接返回指向调度链中第一个条目的函数指针 - 如果不存在任何层，则通常将函数指针直接指向 ICD。vkGetInstanceProcAddr可能会返回与加载程序导出的相同的函数，该函数从可分派句柄中获取分派表并跳转到它。