网易、蚂蚁图形面试：Vulkan 动态渲染机制

恢复更新了，最近知识星球小伙伴分享了一些网易、蚂蚁图形岗位的面试问题，我总结了几个比较有代表性的分享一下。

Vulkan 动态渲染机制

Vulkan 1.3.0 引入动态渲染机制，主要作用是简化了 Vulkan 的编程复杂度，移除了对 RenderPass 和 Framebuffer 的强制绑定，应用程序无需提前定义 RenderPass 和 Framebuffer，允许开发者直接在每个渲染调用之前指定渲染目标，使得渲染流程更适合动态管线和多通道渲染的需求。

动态渲染显著简化了代码量，减少了提前准备大量 RenderPass 的复杂性。

// 必须启用动态渲染扩展，或确保 Vulkan 1.3.0 环境
VkPhysicalDeviceDynamicRenderingFeatures dynamicRenderingFeatures{};
dynamicRenderingFeatures.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PHYSICAL_DEVICE_DYNAMIC_RENDERING_FEATURES;
dynamicRenderingFeatures.dynamicRendering = VK_TRUE;

// 创建命令缓冲区
VkCommandBuffer commandBuffer = ...;

// 绑定渲染目标动态信息（假定已有颜色附件和深度/模板附件）
VkRenderingAttachmentInfo colorAttachment{};
colorAttachment.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_RENDERING_ATTACHMENT_INFO;
colorAttachment.imageView = colorImageView;  // 颜色目标的 Image View
colorAttachment.imageLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_COLOR_ATTACHMENT_OPTIMAL;
colorAttachment.loadOp = VK_ATTACHMENT_LOAD_OP_CLEAR;  // 清除操作
colorAttachment.storeOp = VK_ATTACHMENT_STORE_OP_STORE;
colorAttachment.clearValue.color = { {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f} };  // 清屏为黑色

VkRenderingAttachmentInfo depthAttachment{};
depthAttachment.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_RENDERING_ATTACHMENT_INFO;
depthAttachment.imageView = depthImageView;  // 深度目标的 Image View
depthAttachment.imageLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_OPTIMAL;
depthAttachment.loadOp = VK_ATTACHMENT_LOAD_OP_CLEAR;  // 清除操作
depthAttachment.storeOp = VK_ATTACHMENT_STORE_OP_DONT_CARE;
depthAttachment.clearValue.depthStencil = {1.0f, 0};  // 清屏深度为1.0

// 定义渲染信息
VkRenderingInfo renderingInfo{};
renderingInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_RENDERING_INFO;
renderingInfo.renderArea = { {0, 0}, {width, height} };  // 设置渲染区域
renderingInfo.layerCount = 1;  // 图层数
renderingInfo.colorAttachmentCount = 1;  // 颜色附件数量
renderingInfo.pColorAttachments = &colorAttachment;  // 指向颜色附件
renderingInfo.pDepthAttachment = &depthAttachment;   // 指向深度附件

// 在命令缓冲区中开启动态渲染
vkCmdBeginRendering(commandBuffer, &renderingInfo);

// 绑定渲染管线、描述符和顶点数据
vkCmdBindPipeline(commandBuffer, VK_PIPELINE_BIND_POINT_GRAPHICS, pipeline);
vkCmdBindVertexBuffers(commandBuffer, 0, 1, &vertexBuffer, &offset);
vkCmdBindIndexBuffer(commandBuffer, indexBuffer, 0, VK_INDEX_TYPE_UINT32);

// 发出绘制命令
vkCmdDrawIndexed(commandBuffer, indexCount, 1, 0, 0, 0);

// 结束动态渲染
vkCmdEndRendering(commandBuffer);

OpenGL 多线程渲染，GPU 执行情况

有2种情况，多线程共享上下文的情况和各个线程独立上下文的情况。

多线程共享上下文：多个线程的渲染命令最终会被序列化到同一个命令队列，GPU 按顺序执行，串行执行；

各个线程独立上下文：各个线程独享指令队列，指令队列能否并行执行取决于取决于 GPU 硬件和驱动调度。

Vulkan 、OpenGL 渲染管线差异

一句话：OpenGL 是动态管线，Vulkan 是静态管线。 OpenGL 采用动态管线，管线状态（如着色器、纹理采样方式、深度测试、模版测试、帧缓冲区等）通过函数调用动态设置，运行时可随时修改。

例如，切换着色器只需调用 glUseProgram ，修改深度测试状态用 glDepthFunc 。

这种方式简单直观，但频繁的状态切换会增加 GPU 开销，且优化依赖驱动。

Vulkan 采用静态管线，要求开发者预先创建管线对象（VkPipeline），将所有管线状态（包括着色器阶段、固定功能配置等）封装成一个完整的“管线状态对象”。

要支持不同的管线状态就需要创建多个管线对象，然后录制渲染指令的时候 vkCmdBindPipeline 切换绑定不同的管线对象。

Vulkan 使用静态管线增加了代码编写的复杂度，比如需要管理多个管线对象和管线布局，但是避免了动态状态切换的开销

Vulkan 或 OpenGL 跨进程渲染如何实现？如何保证渲染同步？

Vulkan 跨进程渲染实现方式：创建可以导出的（Export）内存 VkDeviceMemory 和信号量 VkSemaphore ，分别与 FD 关联，通过 Binder 或者 Socket 跨进程传输到其他进程，其他进程通过导入(Import)共享资源的方式创建 VkDeviceMemory 和 VkSemaphore ，即导入外部内存和信号量，通过信号量确保渲染的同步。

OpenGL 跨进程渲染实现方式：基于 HardwareBuffer 跨进程共享的方式，利用 HardwareBuffer 构建 OpenGL 纹理，也可以作为渲染目标，利用 EGLSync 同步对象关联 FD 的方式跨进程传输保证渲染同步。

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