管线缓存

前言

管线缓存（Pipeline Cache）是一种用于加速管线对象创建的机制。由于 Vulkan 的管线对象创建过程非常复杂且耗时，尤其是在首次创建时。管线缓存可以将创建过程中产生的中间数据缓存下来，避免每次启动程序或重新创建管线时都从头开始编译和优化。

关于管线缓存：Vulkan-Guide [pipeline cache]

创建管线缓存

我们目前只有一个管线，为其添加管线缓存的方式非常简单。

1. 添加成员

可以添加一个成员变量管理缓存句柄，将它放在管线对象的上方：

......
vk::raii::PipelineCache m_pipelineCache{ nullptr };
vk::raii::Pipeline m_graphicsPipeline{ nullptr };
......

它只在图形管线创建时使用，你也可以将他作为管线创建函数的局部变量。

2. 创建

在管线创建函数 createGraphicsPipeline 之前，添加一个函数 createPipelineCache ：

void initVulkan() {
    ......
    createPipelineCache();
    createGraphicsPipeline();
    ......
}
void createPipelineCache() {
    vk::PipelineCacheCreateInfo pipelineCacheInfo;
    m_pipelineCache = m_device.createPipelineCache(pipelineCacheInfo);
}

目前我们还没有保存任何缓存数据，无需读取本地文件，直接创建即可。

3. 使用

在“图像管线”章节的总结部分，我提到过管线创建函数的第一个参数就是管线缓存，当时我们使用了 nullptr 表示无缓存。现在回到 createGraphicsPipeline 函数，将其改为我们刚刚创建的管线缓存对象：

void createGraphicsPipeline() {
    ......

    m_graphicsPipeline = m_device.createGraphicsPipeline( m_pipelineCache, pipelineInfo );
}

4. 测试

现在重新运行程序，应该和上一章的效果没有任何区别。

保存与加载缓存

上面虽然使用了管线缓存，但缓存的内容是空的，没有起到任何作用。我们需要在管线创建完成后，将管线信息保存到本地，以便下一次运行时读取。

1. 保存管线信息

创建一个 savePipelineCache 函数用于保存管线数据，在 createGraphicsPipeline 后立即调用：

void initVulkan() {
    ......
    createPipelineCache();
    createGraphicsPipeline();
    savePipelineCache();
    ......
}
void savePipelineCache() {
    // std::vector<uint8_t>
    auto cacheData = m_pipelineCache.getData();
    std::ofstream out("pipeline_cache.bin", std::ios::binary);
    out.write(reinterpret_cast<const char*>(cacheData.data()), cacheData.size());
}

注意到，我们直接从缓存对象 m_pipelineCache 中读取的数据，因为我们在创建管线时绑定了缓存，管线会将相关数据存入缓存对象。

2. 读取本地缓存

现在可以修改 createPipelineCache 函数，查询本地是否存在缓冲文件。如果存在就读取缓冲，如果不存在就直接创建。

void createPipelineCache() {
    vk::PipelineCacheCreateInfo pipelineCacheInfo;
    std::vector<char> data;
    std::ifstream in("pipeline_cache.bin", std::ios::binary | std::ios::ate);
    if (in) {
        size_t size = in.tellg();
        in.seekg(0);
        data.resize(size);
        in.read(data.data(), size);
        pipelineCacheInfo.setInitialData<char>(data);
    }
    m_pipelineCache = m_device.createPipelineCache(pipelineCacheInfo);
}