[工作积累] UE4 并行渲染的同步 - Sync between FParallelCommandListSet & FRHICommandListImmediate calls

UE4 的渲染分为两个模式1.编辑器是同步绘制的 2.游戏里是FParallelCommandListSet并行派发的。

mesh渲染也分两类，static mesh 使用TStaticMeshDrawList 来绘制， skinned mesh是用DrawingPolicyFactory::DrawDynamicMesh来画。这两类绘制不管是异步还是同步都会调用。具体可以参考DepthRendering.cpp

实际上，有在DX12/Vulkan/Metal 这些支持paralle commit的API上才会真正并行派发，否则GRHIThread为nullptr，还是在最后某个时刻把所有Task阻塞式提交的，Task的执行顺序不确定，但不是并发的。

一般来说每个DrawList的DrawVisibleParallel会自己创建一个Task， DrawDynamicMesh都是自己创建的Task。这些task按不确定的顺序执行，因为有pre depth或者depth buffer，所以乱序绘制没有问题，只有半透明物体需需要按顺序绘制，所以只有一个DrawList，对应一个Task。Task内部的绘制都是按先后顺序的。

工作中遇到的问题：

目前自定义的部分流程是

1.draw objects A (parallel)

2.copy scene color (immediate)

3.draw objects B (parallel)

其中第二部必须在第一步结束之后才能开始。因为使用了FParallelCommandListSet， 并仿照DeferredShadingRenderer.cpp 里, 在向CommandList里添加调用以后，使用了ServiceLocalQueue() 来同步。

代码：

class FCustomPassDynamicDataThreadTask : public FRenderTask {...};
class FCustomParallelCommandListSet : public FParallelCommandListSet {...};

...
//Step 1
FCustomParallelCommandListSet ParallelSet(View, RHICmdList, true, CVarRHICmdFlushRenderThreadTasks.GetValueOnRenderThread() == 0);
//Render Static Mesh
Scene->CustomDrawList.DrawVisibleParallel(ParallelSet.View.StaticMeshVisibilityMap, ParallelSet.View.StaticMeshBatchVisibility, ParallelSet);

// Render dynamic mesh
FRHICommandList* CmdList = ParallelSet.NewParallelCommandList();
FGraphEventRef AnyThreadCompletionEvent = TGraphTask<FCustomPassDynamicDataThreadTask>::CreateTask(ParallelSet.GetPrereqs(), ENamedThreads::RenderThread)
.ConstructAndDispatchWhenReady(*this, *CmdList, View, ParallelSet.DrawRenderState);
ParallelSet.AddParallelCommandList(CmdList, AnyThreadCompletionEvent);

ServiceLocalQueue();

//Step 2
RHICmdList.CopyToResolveTarget(...); // or CopySubTextureRegion
...

发现并不能同步结果， 第二步复制的SceneColor里并没有第一步绘制的物体。

仔细查看代码，发现FParallelCommandListSet的dispatch都是在析构函数里执行的，比如DepthRendering.cpp 绘制depth pre pass： 而我的FCustomParallelCommandListSet也是（部分）抄他的（他注释里说了不要无脑复制粘贴），类似。

DepthRendering.cpp:

class FPrePassParallelCommandListSet : public FParallelCommandListSet
{
public:
FPrePassParallelCommandListSet(const FViewInfo& InView, FRHICommandListImmediate& InParentCmdList, bool bInParallelExecute, bool bInCreateSceneContext)
: FParallelCommandListSet(GET_STATID(STAT_CLP_Prepass), InView, InParentCmdList, bInParallelExecute, bInCreateSceneContext)
{
// Do not copy-paste. this is a very unusual FParallelCommandListSet because it is a prepass and we want to do some work after starting some tasks
}

virtual ~FPrePassParallelCommandListSet()
{
// Do not copy-paste. this is a very unusual FParallelCommandListSet because it is a prepass and we want to do some work after starting some tasks
SetStateOnCommandList(ParentCmdList);
Dispatch(true);
}

virtual void SetStateOnCommandList(FRHICommandList& CmdList) override
{
FParallelCommandListSet::SetStateOnCommandList(CmdList);
FSceneRenderTargets::Get(CmdList).BeginRenderingPrePass(CmdList, false);
SetupPrePassView(CmdList, View, DrawRenderState);
}
};

也就是说，需要FCustomParallelCommandListSet()析构以后，同步才有用，否则的话，还没有任务dispatch，sync什么。于是代码修改如下：

class FCustomPassDynamicDataThreadTask : public FRenderTask {...};
class FCustomParallelCommandListSet : public FParallelCommandListSet {...};

...
//Step 1
//Note: the local scope is necessary because FCustomParallelCommandListSet dispatches in dector.
{
FCustomParallelCommandListSet ParallelSet(View, RHICmdList, true, CVarRHICmdFlushRenderThreadTasks.GetValueOnRenderThread() == 0);
//Render Static Mesh
Scene->CustomDrawList.DrawVisibleParallel(ParallelSet.View.StaticMeshVisibilityMap, ParallelSet.View.StaticMeshBatchVisibility, ParallelSet);

// Render dynamic mesh
FRHICommandList* CmdList = ParallelSet.NewParallelCommandList();
FGraphEventRef AnyThreadCompletionEvent = TGraphTask<FCustomPassDynamicDataThreadTask>::CreateTask(ParallelSet.GetPrereqs(), ENamedThreads::RenderThread)
.ConstructAndDispatchWhenReady(*this, *CmdList, View, ParallelSet.DrawRenderState);
ParallelSet.AddParallelCommandList(CmdList, AnyThreadCompletionEvent);
}

ServiceLocalQueue();
RHICmdList.ImmediateFlush(EImmediateFlushType::DispatchToRHIThread);

//Step 2
RHICmdList.CopyToResolveTarget(...); //or CopySubTextureRegion
...

是的，就是加了个花括号，问题就解决了一半。

另外，第二部Copy SceneColor的时候，可能在其他一个线程的Command还没完全派发到GPU，如果不同步的话，复制出来的SceneColor copy，在采样时会闪烁。

然而使用了ServiceLocalQueue()以后，结果仍然不正确。这样以来ServiceLocalQueue()的意义感觉不明 - 并不是在等待task执行结束。但可以确定的是DrawVisibleParallel/DrawDynamicMesh使用的异步模式，而传入的RHICmdList是FRHICommandListImmediate，也就是立即执行的，两种方式肯定需要同步。

既然ServiceLocalQueue()和预想的等待或者同步不同，所以尝试在ServiceLocalQueue()后面加上

RHICmdList.ImmediateFlush(EImmediateFlushType::DispatchToRHIThread);

结果才正确。

还有一个方式就是把一系列DrawVisibleParallel/DrawDynamic和CopyResovleTarget放在一个Task里，因为Task的内部执行是按顺序的，不需要同步，但是只有一个Task，在支持并行发射Command的GPU下就没有并发了。而且每个DrawVisibleParallel会创建一个Task，需要把这些所有操作合并到一个task里，具体没有试过。

如果把CopyResolveTarget放到另外一个Task，使用异步模式，结果也是不对的。虽然这些Task在非DX12/Vulkan/Metal下是非并发的，按顺序的，但是执行顺序是不确定的。

至于并发+同步开销大还是单一task效率更高，依赖于draw call的数量，具体需要profiling。