在 iOS Metal 中为 MTLBuffer 使用的数据分配内存

Question

作为this answer 的后续问题。我正在尝试用 Metal 中的内核函数替换 CPU 上运行的 for 循环，以并行计算并提高性能。

我的函数基本上是一个卷积。由于我反复收到输入数组值的新数据（数据来自AVCaptureSession），因此使用newBufferWithBytesNoCopy:length:options:deallocator: 似乎是创建MTLBuffer 对象的明智选择。以下是相关代码：

id <MTLBuffer> dataBuffer = [device newBufferWithBytesNoCopy:dataVector length:sizeof(dataVector) options:MTLResourceStorageModeShared deallocator:nil];
id <MTLBuffer> filterBuffer = [device newBufferWithBytesNoCopy:filterVector length:sizeof(filterVector) options:MTLResourceStorageModeShared deallocator:nil];
id <MTLBuffer> outBuffer = [device newBufferWithBytesNoCopy:outVector length:sizeof(outVector) options:MTLResourceStorageModeShared deallocator:nil];

运行时出现以下错误：

断言失败 `newBufferWithBytesNoCopy:pointer 0x16fd0bd48 is not 4096 byte alignment.'

现在，我没有分配任何内存，但（出于测试目的）只是创建一个固定大小的空浮点数组并用随机数填充它。所以我的主要问题是：

如何正确分配这些浮点数组，以满足以下要求

此值必须导致内存的页面对齐区域。

另外，还有一些问题：

• 使用newBufferWithBytesNoCopy 方法创建MTLBuffer 是否有意义，或者复制数据在性能方面不是真正的问题？ （我的实际数据将包含每个视频帧大约 43,000 个浮点值。）
• MTLResourceStorageModeShared 是MTLResourceOptions 的正确选择吗？

• API 参考说明

  返回的新MTLBuffer对象的存储分配与指针输入值相同。现有的内存分配必须由单个 VM 区域覆盖，通常使用 vm_allocate 或 mmap 进行分配。明确禁止 malloc 分配的内存。

  这是否仅适用于输出缓冲区，或者是否应该为 MTLBuffer 使用的所有对象分配存储空间而不是 malloc？

Answer 1

分配页面对齐内存的最简单方法是使用posix_memalign。下面是创建具有页面对齐内存的缓冲区的完整示例：

void *data = NULL;
NSUInteger pageSize = getpagesize();
NSUInteger allocationSize = /* required byte count, rounded up to next multiple of page size */ pageSize * 10;
int result = posix_memalign(&data, pageSize, allocationSize);

if (result == noErr && data) {
    id<MTLBuffer> buffer = [device newBufferWithBytesNoCopy:data
                                                     length:allocationSize
                                                    options:MTLResourceStorageModeShared
                                                deallocator:^(void *pointer, NSUInteger length)
                                                            {
                                                                free(pointer);
                                                            }];
    NSLog(@"Created buffer of length %d", (int)buffer.length);
}

由于您无法确保您的数据会以页面对齐指针的形式到达，您最好只分配一个大小可以容纳您的数据的MTLBuffer，而不使用 no-copy 变体。如果您需要对数据进行实时处理，您应该创建一个缓冲区池并在它们之间循环，而不是等待每个命令缓冲区完成。 Shared 存储模式适用于这些用例。与malloc 相关的警告仅适用于无复制情况，因为在其他所有情况下，Metal 都会为您分配内存。