Slang项目中的Vulkan SPIR-V绑定资源问题解析

背景介绍

在Slang编译器项目中，开发者遇到了一个关于Vulkan SPIR-V绑定资源(bindless resources)实现的技术挑战。这个问题涉及到如何在Vulkan环境下正确生成和使用无绑定(bindless)资源描述符。

问题本质

核心问题在于当前Slang编译器为所有类型的bindless资源生成相同的描述符集(descriptor set)和绑定索引(binding index)，这在Vulkan规范下是不被允许的。Vulkan要求不同类型的描述符必须使用不同的绑定索引，因为它们需要不同的描述符类型。

技术细节分析

1. 描述符类型冲突：当前实现将所有bindless资源放在同一描述符集的绑定0位置，但Vulkan不允许混合不同类型的描述符(如采样器、纹理、缓冲区等)在同一绑定位置。

2. 描述符集索引问题：Vulkan默认不允许描述符集索引中存在"空隙"，除非启用特定扩展。当前固定使用BindlessSpaceIndex作为描述符集索引的方式不够灵活。

3. 跨着色器一致性：不同着色器中对描述符类型到绑定位置的映射必须保持一致，否则无法共享bindless描述符集。

解决方案建议

1. 动态描述符集索引分配：建议将bindless描述符集索引动态分配在最后一个参数块之后，确保描述符集索引连续。

2. 按类型分配绑定位置：应为每种描述符类型分配独立的绑定位置，例如：

   • 采样器(VK_DESCRIPTOR_TYPE_SAMPLER)在绑定0
   • 组合图像采样器(VK_DESCRIPTOR_TYPE_COMBINED_IMAGE_SAMPLER)在绑定1
   • 采样图像(VK_DESCRIPTOR_TYPE_SAMPLED_IMAGE)在绑定2
   • 等等

3. 反射数据查询：理想情况下，应提供API查询bindless描述符集在反射数据中的位置信息。

替代方案探讨

开发者还提到了VK_EXT_mutable_descriptor_type扩展，该扩展允许将不同类型的描述符放入同一描述符集，主要用于D3D12转换层。然而，采样器仍需要单独处理，可能需要单独的描述符集。

技术实现考量

1. 描述符类型区分：当前DescriptorKind类型未能区分只读和读写类型，这限制了自定义实现的可能性。

2. 扩展接口需求：可能需要扩展IOpaqueHandle接口，提供更多访问器来实现自定义的getDescriptorFromHandle功能。

总结

Slang编译器在处理Vulkan SPIR-V的bindless资源时需要更精细的描述符管理策略。通过动态分配描述符集索引、按类型分配绑定位置以及提供必要的反射信息，可以构建一个更健壮、符合Vulkan规范的bindless资源实现方案。

这个问题展示了在跨API着色器编译器中实现高级功能时需要考虑的底层API规范差异，也为Slang项目的持续改进提供了有价值的技术方向。