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一、Vulkan简介Vulkan是一个低开销、跨平台的二维、三维图形与计算的应用程序接口（API），最早由科纳斯组织在2015年游戏开发者大会（GDC）上发表。与OpenGL类似，Vulkan针对全平台即时3D图形程序（如电子游戏和交互媒体）而设计，并提供高性能与更均衡的CPU与GPU占用，这也是Direct3D12和AMD的Mantle的目标。与Direct3D（12版之前）和OpenGL的其他主要区别是，Vulkan是一个底层API，而且能执行并行任务。除此之外，Vulkan还能更好地分配多个CPU核心的使用。相比于传统的OpenGL，VulkanAPI的设计更加贴近硬件。传统API比如OpenGL内部维护一个单一全局的状态机，这就意味着需要通过一个主线程来处理所有的绘图命令，即便驱动内部能够保证渲染足够高校，但是由于外部提交指令的方式是单线程的容易导致多核CPU的利用率不高。而Vulkan从设计上就考虑了多线程编程，允许开发者在多个线程中并行执行绘图命令和资源管理操作。这样可以大幅提升渲染性能，并使应用程序更具响应性。二、Vulkan在图形渲染中的优势1、低开销和高性能：Vulkan通过减少驱动程序的开销和提供更直接的硬件访问，显著提升了图形渲染的效率。这使得Vulkan在处理复杂场景和高分辨率图像时表现尤为出色。2、多线程支持：Vulkan的设计允许开发者充分利用多核处理器的优势，通过并行处理来提升渲染性能。这对于现代多核CPU来说是一个巨大的优势，可以显著提高帧率和降低延迟。3、跨平台兼容性：Vulkan支持多种操作系统和硬件平台，包括Windows、Linux、Android等。这使得开发者可以编写一次代码，然后在多个平台上运行，极大地提高了开发效率。4、灵活的内存管理：Vulkan提供了更灵活的内存管理机制，允许开发者更精细地控制内存分配和使用。这对于需要高效利用内存资源的应用来说是一个重要的优势。三、Vulkan及其演化史目前主流的图形渲染API有OpenGL、OpenGLES、DirectX、Metal等OpenGL的应用领域较为广泛，支持多种操作系统平台（如Windows、UNIX、Linux、macOS等）基于其开发的应用可以方便、低成本地在不同操作系统平台之间移植。既可以用于开发游戏，又可以用于开发工业、行业应用OpenGL-ES则是OpenGL针对移动端的裁剪版本。Direct-X是微软针对Win系统下图形渲染的技术，Metal则是针对Mac/iOS系统下图形渲染技术，从占有率而言DirectX是远远超过Metal的。那么OpenGL在和Vulkan相比，Vulkan能够更好的调动GPU的性能，OpenGL在使用GPU前需要CPU处理很多数据，而Vulkan能够提供更小的运行开销、更直接的GPU控制、和更低的CPU负载。Vulkan的原始概念是由AMD基于他们的私有的MantleAPI设计和实现的，这个API几款不同的API中体现了自己的先进特性四、Vulkan将设备队列按照队列组的方式进行组织，规则如下一个队列组可以支持一个或者多个功能一个队列组中包含一个或者多个队列同一个队列组中的所有队列支持相同的功能队列族之间可以有相同的功能，但两两队列之间不能有两个功能集获取QueueFamily和QueueFamilyPropertytypedefstructVkQueueFamilyProperties{  VkQueueFlags  queueFlags;  uint32_t    queueCount;  uint32_t    timestampValidBits;  VkExtent3D   minImageTransferGranularity;}VkQueueFamilyPropertie五、显式的GPU控制在OpenGL驱动中，驱动会帮你做API验证，内存管理，线程管理等大部分工作。OpenGL驱动大包大揽什么事情都管，即使应用使用API出错，也会帮忙解决处理，保证应用正常运行。开发者使用起来非常简单。但是OpenGL为了这些事情，牺牲了大量的性能。在一些复杂的应用场景，依然会遇到无法解决的问题，很多时候经常是驱动的一厢情愿，应用并不为此买单。Vulkan则不然。Vulkan把API验证、内存管理、多线程管理等工作交由开发者负责。一旦API使用出错，应用就会出现crash。没人帮应用兜底，所有事情都交由应用打理。这种方式无疑增加了API使用的复杂度和困难度，但换来的是性能上巨大的提升。单单是在驱动中去掉API验证操作，就把性能提升了9倍。六、图形API的选择建议Vulkan被设计用于在现代多核CPU和GPU上实现更好的并行处理，同时还有更少的CPU开销和更好的可扩展性。此外，Vulkan还提供了更好的调试工具和更好的错误处理机制，这使得它更容易开发和调试。OpenGL仍然是一个非常流行的图形API接口，它已经存在了很长时间并且被广泛使用。它是一个跨平台的API，可以在多种操作系统和硬件上运行。OpenGL的主要优势是它的广泛支持和成熟的生态系统，同时也有很多开发者和工具支持。然而，OpenGL的主要缺点是它的性能受到限制，因为它是一个高级API，对硬件的控制较少，而且它的执行方式也不是非常高效。总之，Vulkan和OpenGL都有各自的优缺点，它们在不同的场景下都有自己的用武之地。