MTLBuffer分配+CPU/GPU同步

Question

我正在使用金属性能着色器 (MPSImageHistogram) 来计算我抓取的 MTLBuffer 中的某些内容，执行计算，然后通过 MTKView 显示。着色器的MTLBuffer 输出很小（~4K 字节）。所以我为每个渲染通道分配一个新的MTLBuffer 对象，每个视频帧每秒至少有 30 次渲染。

calculation = MPSImageHistogram(device: device, histogramInfo: &histogramInfo)
let bufferLength = calculation.histogramSize(forSourceFormat: MTLPixelFormat.bgra8Unorm)
let buffer = device.makeBuffer(length: bufferLength, options: .storageModeShared)
let commandBuffer = commandQueue?.makeCommandBuffer()

calculation.encode(to: commandBuffer!, sourceTexture: metalTexture!, histogram: buffer!, histogramOffset: 0)
commandBuffer?.commit()

commandBuffer?.addCompletedHandler({ (cmdBuffer) in
    let dataPtr = buffer!.contents().assumingMemoryBound(to: UInt32.self)
    ...
    ...

}

我的问题 -

1. 是否可以每次使用device.makeBuffer(..)创建一个新缓冲区，还是静态分配更好 几个缓冲区并实现重用这些缓冲区？如果复用更好，我们如何在这些缓冲区上同步 CPU/GPU 数据写入/读取？

2. 另一个不相关的问题，可以在非主线程上绘制MTKView 的结果吗？或者MTKView draws 只能在主线程中（即使我读过 Metal 是真正的多线程）？

Answer 1

1. 分配有点贵，所以我推荐一种可重用的缓冲方案。我首选的方法是保留一个可变的缓冲区数组（队列），当使用它的命令缓冲区完成时（或者在你的情况下，在你读回 CPU 上的结果之后）将缓冲区排队，并分配当队列为空并且您需要编码更多工作时，一个新的缓冲区。在稳定状态下，假设您的帧及时完成，您会发现此方案很少会分配超过 2-3 个缓冲区的总数。如果您需要此方案是线程安全的，您可以使用互斥锁（使用dispatch_semaphore 实现）保护对队列的访问。

2. 只要遵循标准的多线程预防措施，您就可以使用另一个线程对绘制到由MTKView 提供的可绘制对象中绘制的渲染工作进行编码。请记住，虽然命令队列是线程安全的（从某种意义上说，您可以同时从同一个队列创建和编码多个命令缓冲区），但命令缓冲区本身和编码器却不是。我建议您分析单线程情况，仅在绝对必要时才介绍多线程的复杂性。

Answer 2

1. 如果是少量数据（4K以下）可以使用setBytes()：https://developer.apple.com/documentation/metal/mtlcomputecommandencoder/1443159-setbytes

这可能比每帧分配一个新缓冲区更快/更好。您还可以使用三重缓冲方法，以便连续帧对缓冲区的访问不会干扰。 https://developer.apple.com/library/content/documentation/3DDrawing/Conceptual/MTLBestPracticesGuide/TripleBuffering.html

本教程展示了如何为渲染设置三重缓冲：https://www.raywenderlich.com/146418/metal-tutorial-swift-3-part-3-adding-texture

这实际上类似于教程的第三部分，但它是在“重用统一缓冲区”下显示三重缓冲设置的部分。