Vulkan入门(一).md

参考资料

1. https://vulkan.lunarg.com/doc/sdk/1.1.106.0/linux/getting_started.html
2. https://github.com/google/glog
3. [pkg-config的用法]https://www.cnblogs.com/chris-cp/p/3580002.html
4. [解决/usr/local/lib/libglog.so.0: error adding symbols: DSO missing from command line]https://blog.csdn.net/u010987458/article/details/72235408
5. https://www.glfw.org/docs/3.3/build_guide.html#build_link_cmake_package
6. [GLFW]https://www.glfw.org/
7. [GLM]https://github.com/g-truc/glm

简述

本文主要是介绍如何在 ubuntu 机器上安装并编译Vulkan程序。

一. 准备环境

1.1 开发环境

sudo apt-get update
sudo apt-get dist-upgrade
sudo apt-get install libglm-dev cmake libxcb-dri3-0 libxcb-present0 libpciaccess0 libpng-dev libxcb-keysyms1-dev libxcb-dri3-dev libx11-dev  libmirclient-dev libwayland-dev libxrandr-dev libxcb-ewmh-dev

sudo apt-get install git libpython2.7

1.2 下载 SDK

官方网站：https://vulkan.lunarg.com/ 下载SDK包：vulkan-sdk.tar.gz

cd ~/Program
mkdir vulkan
cd vulkan
tar zxf $HOME/Downloads/vulkan-sdk.tar.gz

解压后的文件目录如下：

文件夹	描述
x86_64/bin	Vulkan工具和命令
x86_64/include/vulkan	编译链接头文件
x86_64/lib	Vulkan加载程序库和layer运行时库
x86_64/etc/explicit_layer.d	.json 用于Vulkan验证层的清单文件
config	样本层设置文件，系统配置说明
doc	Khronos SPIRV，Vulkan，Loader和WSI规范
examples	Vulkan程序示例
samples	Vulkan的示例代码
source	glslang和所选Vulkan组件的源和调试库

1.3 安装SDK

source ~/Program/vulkan/1.1.106.0/setup-env.sh

export VULKAN_SDK=~/vulkan/1.1.106.0/x86_64
export PATH=$VULKAN_SDK/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$VULKAN_SDK/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export VK_LAYER_PATH=$VULKAN_SDK/etc/explicit_layer.d

大功告成，检查一下：输入vulkaninfo
[email protected] ~ vulkaninfo
Cannot create Vulkan instance.
/home/lunarg/sdk-build/Vulkan-Tools/vulkaninfo/vulkaninfo.c:921: failed with VK_ERROR_INCOMPATIBLE_DRIVER

wtf, 发生了什么？等等，貌似我们没有检查是否安装了驱动。。。

1.4 安装驱动

sudo add-apt-repository ppa:oibaf/graphics-drivers
sudo apt update
sudo apt upgrade
apt install libvulkan1 mesa-vulkan-drivers vulkan-utils

// 或者试试：
sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa
sudo apt upgrade
sudo apt install nvidia-graphics-drivers-396 nvidia-settings vulkan vulkan-utils

检查一下：输入vulkaninfo

或者：vulkaninfo --html , 在当前目录生成 vulkaninfo.html 文件，用浏览器打开，可以看到更多信息

1.5. 运行示例程序

cd Program/vulkan/1.1.160.0/examples
mkdir build
cd build
cmake ..
make

make成功后会在当前目录生成：

运行示例程序：

./vkcube

一个旋转的立方体～

二. GLFW 安装

Vulkan本身是一个与平台无关的API，不包括用于创建显示渲染结果的窗口的工具。 为了从Vulkan的跨平台优势中受益并避免X11的限制，我们将使用GLFW库来创建一个支持Windows，Linux和MacOS的窗口。
还有其他可用于此目的的库，如SDL，但GLFW的优势在于它除了窗口创建之外，还抽象了Vulkan中一些其他特定于平台的东西。
我们将从源代码安装GLFW而不是使用软件包，因为Vulkan支持需要最新版本。 可以在官方网站上找到这些来源。
将源代码解压缩到一个方便的目录，并使用CMakeLists.txt等文件打开目录中的终端。

github地址：https://github.com/glfw/glfw
解压后进入其主目录：cmake .
有报错：

-- Looking for shmat - found
-- Found X11: /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libX11.so
CMake Error at CMakeLists.txt:220 (message):
  The Xinerama headers were not found

-- Configuring incomplete, errors occurred!
See also "/home/jh/Program/vulkan/glfw-master/CMakeFiles/CMakeOutput.log".
See also "/home/jh/Program/vulkan/glfw-master/CMakeFiles/CMakeError.log".

缺少环境：
$ ~/Program/vulkan/glfw-master  sudo apt-get install libsdl2-dev

然后重新: cmake .

?  ~/Program/vulkan/glfw-master  cmake .
-- Could NOT find Doxygen (missing: DOXYGEN_EXECUTABLE) 
-- Using X11 for window creation
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/jh/Program/vulkan/glfw-master

濡染没有报错，但这个也是没有成功的：缺少Doxygen
sudo apt-get install doxygen

重新: cmake .
最后: make
成功后：sudo make install

三. GLM 安装

与DirectX 12不同，Vulkan不包含用于线性代数运算的库，因此我们必须下载一个。
GLM是一个很好的库，设计用于图形API，也常用于OpenGL。
它是一个只有头的库，可以从libglm-dev包安装：

sudo apt install libglm-dev

四. 手动编译示例代码

4.1 在编译示例代码的时候老是报错，找不到vulkan头文件。

$ gcc -o main main.cpp -lglfw3
In file included from main.cpp:2:
/usr/local/include/GLFW/glfw3.h:215:12: fatal error: vulkan/vulkan.h: 没有那个文件或目录
   #include 
            ^~~~~~~~~~~~~~~~~
compilation terminated.

当然是环境设置的问题：需要将头文件等拷贝到对应system文件夹

cd Program/vulkan/1.1.160.0/x86_64
sudo cp -r include/vulkan/ /usr/local/include/
sudo cp -P lib/libvulkan.so* /usr/local/lib/
sudo cp lib/libVkLayer_*.so /usr/local/lib/
sudo mkdir -p /usr/local/share/vulkan/explicit_layer.d
sudo cp etc/explicit_layer.d/VkLayer_*.json /usr/local/share/vulkan/explicit_layer.d    

sudo ldconfig

4.2 error adding symbols: DSO missing from command line

make
g++ -std=c++17 -I/home/jh/Program/vulkan/1.1.160.0/x86_64/include -o VulkanTest main.cpp -L/home/jh/Program/vulkan/1.1.160.0/x86_64/lib -lvulkan -lglfw3
/usr/bin/ld: //usr/local/lib/libglfw3.a(vulkan.c.o): undefined reference to symbol 'dlclose@@GLIBC_2.2.5'
/usr/bin/ld: //lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2: error adding symbols: DSO missing from command line
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [Makefile:8：VulkanTest] 错误 1

cd /usr/lib/
ll |grep -iE “liblog”
没有文件

https://github.com/google/glog
下载解压, 进入解压后的主目录，执行：
./autogen.sh && ./configure && make && make install

如果报错：autogen.sh: 5: autogen.sh: autoreconf: not found
sudo apt-get install autoconf
sudo apt-get install automake
sudo apt-get install libtool

重新执行：./autogen.sh && ./configure && make && make install
可能还有权限问题：

-- Up-to-date: /usr/local/include/GLFW
CMake Error at cmake_install.cmake:41 (file):
  file INSTALL cannot set permissions on "/usr/local/include/GLFW"


make: *** [Makefile:118：install] 错误 1

执行：
cd …
chmod a+x glog-master -R
cd glog-master
make && make install

okay,现在可以在Makefile文件中添加：-lglog

重新 make 还是会存在这个问题，笔者查阅各种资料，大部分指明在Makefile中加入 -ldl 即可，尝试后失败。
最后发现是 Makefile 文件写的有问题，改成如[#5.2]即可.

4.3 运行示例

make 成功后，会在当前目录生成 VulkanTest 可执行文件:

./VulkanTest

结果如下:

五. 主要代码

5.1 main.cpp

#define GLFW_INCLUDE_VULKAN
#include 

#define GLM_FORCE_RADIANS
#define GLM_FORCE_DEPTH_ZERO_TO_ONE
#include 
#include 

#include 

int main() {
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API, GLFW_NO_API);
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "Vulkan window", nullptr, nullptr);

    uint32_t extensionCount = 0;
    vkEnumerateInstanceExtensionProperties(nullptr, &extensionCount, nullptr);

    std::cout << extensionCount << " extensions supported" << std::endl;

    glm::mat4 matrix;
    glm::vec4 vec;
    auto test = matrix * vec;

    while(!glfwWindowShouldClose(window)) {
        glfwPollEvents();
    }

    glfwDestroyWindow(window);
    glfwTerminate();
    
    return 0;
}

5.2 Makefile

VULKAN_SDK_PATH = /home/jh/Program/vulkan/1.1.160.0/x86_64

CFLAGS = -std=c++17 -I$(VULKAN_SDK_PATH)/include
LDFLAGS = -L$(VULKAN_SDK_PATH)/lib -lvulkan `pkg-config --static --libs glfw3`
LDFLAGS += -ldl

VulkanTest: main.cpp
	g++ $(CFLAGS) -o VulkanTest main.cpp $(LDFLAGS)

.PHONY: test clean

test: VulkanTest
    LD_LIBRARY_PATH=$(VULKAN_SDK_PATH)/lib
        VK_LAYER_PATH=$(VULKAN_SDK_PATH)/etc/explicit_layer.d ./VulkanTest

clean:rm -f VulkanTest