Что не является графическим api

Нужно ли использовать графические API для получения аппаратного ускорения в 3D-игре? В какой степени можно освободиться от зависимостей от API-интерфейсов графических карт, таких как OpenGL, DirectX , CUDA, OpenCL или что-то еще?

Могу ли я создать свой собственный графический API или библиотеку для своей игры? Даже если это сложно, теоретически возможно для моего 3D-приложения самостоятельно обращаться к графическому драйверу и отображать все на графическом процессоре?

API (application programming interface) — это набор готовых классов, функций, процедур, структур и констант. Вся эта информация предоставляется самим приложением (или операционной системой). При этом пользователю не обязательно понимать, что это API технология обеспечивает взаимодействие модулей. Цель предоставленной информации – использование этих данных при взаимодействии с внешними программами.

API различных продуктов используются программистами для создания приложений, которые будут взаимодействовать друг с другом.

В общем случае данный механизм применяется с целью объединения работы различных приложений в единую систему. Это достаточно удобно для исполнителей. Ведь в таком случае к другому приложению можно обращаться как к «черному ящику». При этом не имеет значения его внутренний механизм – программист может вообще не знать, что такое API.

Всемирная паутина и удалённые серверы

WWW можно представить как огромную сеть связанных серверов, на которых и хранится каждая страница. Обычный ноутбук можно превратить в сервер, способный обслуживать целый сайт в сети, а локальные серверы разработчики используют для создания сайтов перед тем, как открыть их для широкого круга пользователей.

При введении в адресную строку браузера www.facebook.com на удалённый сервер Facebook отправляется соответствующий запрос. Как только браузер получает ответ, то интерпретирует код и отображает страницу.

Каждый раз, когда пользователь посещает какую-либо страницу в сети, он взаимодействует с API удалённого сервера. API — это составляющая часть сервера, которая получает запросы и отправляет ответы.

7 курсов по API, чтобы разобраться в теме

Основные типы API

Внутренние API

  • Доступ к API предоставляется только внутренним разработчикам
  • Приложения нацелены на сотрудников предприятия
  • Консистентность разработки
  • Снижение затрат
  • Повышение эффективности разработки

Партнерские API

  • API доступны только ограниченному набору бизнес-партнеров
  • Приложения предназначены для конечных потребителей и для бизнес-пользователей
  • Автоматизация процесса разработки
  • Развитие партнерских отношений
  • Оптимизация процесса взаимодействия с партнерами

Публичные API

Доступ предоставляется любому внешнему разработчику Приложения нацелены на конечных пользователей

  • Разработка новых сервисов
  • Развитие экосистемы
  • Мультиканальное взаимодействие

API для облачного хранения

Интерфейсы прикладного программирования (application programming interfaces, API) для связи облачных хранилищ с приложениями бывают различных типов. . На объединении данных из различных онлайн-источников строится огромное количество веб-контента. Когда-то давно эту комбинацию называли «мэшапами» или «Интернет 2.0», но сегодня веб-приложения стало частью современного мира ИТ. Ниже рассмотрены API управления хранилищем, которые разработчики могут использовать для предоставления услуг хранения веб-приложениям [1] .

Потенциально существует некоторая двусмысленность в отношении того, что подразумевается под API для хранения данных. Это связано с тем, что в самом общем смысле API — это просто код, который позволяет одной части ПО подключаться к другой. Например, если мы говорим об «API для систем хранения», то это может подразумевать API, предоставляемые производителем массивов хранения для обеспечения мониторинга и управления своими продуктами для ПО, которое пишут разработчики. Можно также упомянуть о веб-интерфейсе разработки localStorage, который позволяет браузерным приложениям сохранять данные локально, и который считается небезопасным. Но вместо этого лучше рассмотреть API, которые предоставляют стороннее хранилище или сервисы хранения данных (базы, озера и хранилища данных), к которым разработчики могут подключаться через API, встроенные в код приложений.

API для хранения данных можно разделить на несколько категорий, включая:

  • API, которые подключаются к облачным сервисам синхронизации файлов и облачным дискам, а также к приложениям для повышения продуктивности, таким как Google Workspace или Microsoft 365 через Graph API;
  • API для подключения веб-приложений к службам хранения данных облачных провайдеров;
  • API, позволяющие использовать сервисы, связанные с хранением данных, такие как базы, озера и хранилища данных.

В каких случаях используются API для хранения данных

При подключении через API к сервисам, таким как облачные диски, приложения для повышения продуктивности и т. п., имеется в виду возможность создавать, читать, обновлять и удалять (create, read, update and delete, CRUD) данные, обычно с помощью HTTP-методов, таких как Get, Post, Put и т. д. Это сценарии, которые больше всего подходят для СМБ. На начальном уровне для доступа к файлам, э-таблицам, э-почте, документам, календарям, аналитике можно подключаться к таким службам, как Google Workspace или Microsoft 365.

Кроме того, через API можно подключаться к облачным хранилищам провайдеров — обычно объектным, — чтобы использовать данные и управлять ими в соответствии с бизнес-сценарием. В корпоративном сегменте также существует широкий спектр сервисов данных, доступных через API. К ним относятся базы данных (SQL и NoSQL), а также сервисы более высокого уровня, часто основанные на них, такие как озера и хранилища данных.

Кто предоставляет API для хранения данных и сколько они стоят

Box и Dropbox предлагают API, позволяющие выполнять множество операций CRUD с данными, хранящимися в их системах, на основе HTTP, которые разработчики могут внедрять в свои приложения. Они позволяют использовать различные способы управления файлами и метаданными, а также упорядочивать файлы. При определенных ограничениях по пропускной способности доступ к ним и разработка с использованием API бесплатны.

Microsoft Graph — это платформа API для разработчиков, которая позволяет получить доступ к широкому спектру продуктов Microsoft. Компания предлагает разработчикам бесплатную учетную запись 365. После этого стоимость зависит от количества объектов Graph, к которым осуществляется доступ. На данный момент она составляет 0,375 долл. за 1000 объектов.

Google Workspace (ранее G-Suite) предлагает API-доступ к широкому спектру приложений для повышения продуктивности и не только. Сюда входит доступ к э-почте, календарям и э-таблицам как элементарной форме базы данных. Существует бесплатная пробная подписка, но она длится всего 14 дней.

Доступ к хранилищам основных облачных провайдеров — AWS, Microsoft Azure и Google Cloud — по сути, основан на API, причем используются команды Rest и HTTP. Доступ к объектным хранилищам гиперскейлеров, таких как Amazon S3 и Azure Blob, осуществляется с помощью привычных API-методов для операций CRUD.

Зачастую доступ к ним осуществляется приложениями, работающими в облаке, но это необязательно, поскольку API предоставляют доступ к хранилищу приложениям, работающим и в других местах.

Доступ к базам данных, например, AWS RDS (SQL) и DynamoDB (NoSQL), также осуществляется через API. Аналогично можно сказать про Azure SQL Database и Cosmos DB, а также NoSQL Cloud SQL и Datastore, которые предлагает Google. Кроме того, в облаках большой тройки гиперскейлеров можно использовать базы данных MongoDB, Scylla и PostgreSQL. У всех облачных провайдеров есть бесплатный уровень, но он предназначен для небольших компаний и разработчиков.

Fauna, DataStax, Couchbase и MongoDB Atlas предлагают нечто похожее на облачные точечные решения баз данных, иногда стилизованные под DBaaS (и обычно NoSQL). Помимо этого, большой тройкой предлагаются доступные через API более сложные решения — озера и хранилища. К ним относятся Azure Data Lake, Amazon Redshift и Google BigQuery.

API операционных систем

  • Windows API
  • POSIX
  • Linux Kernel API
  • OS/2 API
  • Amiga ROM Kernel

Практически все операционные системы (Unix, Windows, MacOS, и т. д.) имеют API, с помощью которого программисты могут создавать приложения для этой операционной системы. Главный API операционных систем — это множество системных вызовов.

В индустрии программного обеспечения общие стандартные API для стандартной функциональности имеют важную роль, так как они гарантируют, что все программы, использующие общий API, будут работать одинаково хорошо или, по крайне мере, типичным привычным образом. В случае API графических интерфейсов это означает, что программы будут иметь похожий пользовательский интерфейс, что облегчает процесс освоения новых программных продуктов.

С другой стороны, отличия в API различных операционных систем существенно затрудняют перенос приложений между платформами. Существуют различные методы обхода этой сложности — написание «промежуточных» API (API графических интерфейсов Qt, Gtk, и т. п.), написание библиотек, которые отображают системные вызовы одной ОС в системные вызовы другой ОС (такие среды исполнения, как Wine, cygwin, и т. п.), введение стандартов кодирования в языках программирования (например, стандартная библиотека [[Си языка C), написания интерпретируемых языков, реализуемых на разных платформах (sh, perl, php, tcl, Java, и т. д.)

Также необходимо отметить, что в распоряжении программиста часто находится несколько различных API, позволяющих добиться одного и того же результата. При этом каждый API обычно реализован с использованием API программных компонент более низкого уровня абстракции.

Например: для того, чтобы увидеть в браузере строчку «Hello, world!» достаточно лишь создать HTML-документ с минимальным заголовком, и простейшим телом, содержащим данную строку. Что произойдёт, когда браузер откроет этот документ? Программа-браузер передаст имя файла (или уже открытый дескриптор файла) библиотеке, обрабатывающей HTML-документы, та, в свою очередь, при помощи API операционной системы прочитает этот файл, и разберётся в его устройстве, повызывает через API библиотеки стандартных графических примитивов операции типа «очистить окошко», «написать выбранным шрифтом Hello, world!», при этих операциях библиотека графических примитивов обратится к библиотеке оконного интерфейса с соответствующими запросами, уже эта библиотека обратится к API операционной системы с запросами вида «а положи-ка мне в буфер видеокарты вот это».

При этом практически на каждом из уровней реально существует несколько возможных альтернативных API. Например: мы могли бы писать исходный документ не на HTML, а на LaTeX, для отображения могли бы использовать любой браузер. Различные браузеры, вообще говоря, используют различные HTML-библиотеки, и, кроме того, всё это может быть (вообще говоря) собрано с использованием различных библиотек примитивов и на различных операционных системах.

Основными сложностями существующих многоуровневых систем API, таким образом, являются:

REST — стиль, а не стандарт

Как и SOAP, REST (Representational State Transfer) использует HTTP в качестве протокола передачи данных для запросов и ответов. Однако, в отличие от SOAP, REST является архитектурным стилем, а не стандартным протоколом. Вот почему REST API иногда называют RESTful API — REST — это общий стиль, которому следует API.

API-интерфейс RESTful может не соответствовать всем официальным характеристикам REST, указанным доктором Роем Филдингом, который впервые описал эту модель. Следовательно, API являются «RESTful» или «REST-подобными». (Некоторые разработчики настаивают на использовании термина «RESTful», когда API не соответствует всем характеристикам REST, но большинство людей просто называют их «REST API»)

В архитектурном стиле нет ограничений XML в качестве формата сообщения. API REST могут использовать любой формат сообщений, который хотят использовать разработчики API, включая XML, JSON, Atom, RSS, CSV, HTML и другие.

Читайте также:  SolIDworks или inventor что лучше

Несмотря на разнообразие параметров формата сообщений, большинство API REST используют JSON (нотацию объектов JavaScript) в качестве формата сообщений по умолчанию. Они используют JSON, потому что он обеспечивает легкий, простой и более гибкий формат сообщений, который увеличивает скорость связи. Облегченная природа JSON также позволяет выполнять сценарии мобильной разработки и легок для парсинга в Интернете с помощью JavaScript.

Напротив, в XML, XSLT больше используется для представления или, скорее, «преобразования» («T» в XSLT) содержимого, хранящегося на языке XML. XSLT обеспечивает удобочитаемость (а не обработку данных, хранящихся в формате XML).

REST фокусируется на ресурсах, доступ к которым осуществляется через URL

Другой отличительной чертой REST является то, что API-интерфейсы REST фокусируются на ресурсах (то есть вещах, а не действиях) и способах доступа к ресурсам. Ресурсы, как правило, являются разными типами информации. Вы получаете доступ к ресурсам через URL (Uniform Resource Locators), так же как переход к URL-адресу в вашем браузере позволяет подключиться к информационному ресурсу. URL-адреса сопровождаются методом, который указывает, как вы хотите взаимодействовать с ресурсом.

Общие методы включают GET (чтение), POST (создание), PUT (обновление) и DELETE (удаление). Конечная точка обычно включает параметры запроса, которые определяют более подробную информацию о представлении ресурса, который нужно увидеть. Например, можно указать (в параметре запроса) ограничение на отображение 5 экземпляров ресурса.

Вот пример, как выглядит конечная точка:

Конечная точка показывает весь путь к ресурсу. Однако в документации вы обычно разделяете этот URL на более конкретные части:

  • Базовый путь (базовый URL или хост) относится к общему пути для API. В приведенном выше примере базовый путь — http://apiserver.com;
  • Отношение конечной точки к конечному пути этой точки. В приведенном примере это /homes ;
  • ?limit=5&format=json часть конечной точки содержит параметры строки запроса для этой точки.

В приведенном выше примере конечная точка получит ресурс «homes» и ограничит результат до 5 домов. Будет возвращен ответ в формате JSON.

Можно иметь несколько конечных точек, которые ссылаются на один и тот же ресурс. Вот один из вариантов:

Приведенный выше URL-адрес может быть конечной точкой, которая извлекает домашний ресурс, содержащий определенный идентификатор. То, что передается обратно с сервера на клиент, является «представлением» ресурса. Ресурс может иметь много разных представлений (показывая все дома или дома, которые соответствуют определенным критериям, или дома в определенном формате и т.д.), Но здесь мы хотим видеть дом с определенным идентификатором.

Более подробно рассмотрим конечные точки в следующих разделах (например, в Обзоре руководства описания API мы рассмотрим каждое свойство ресурса). А здесь дан краткий обзор.

Сама сеть следует за REST

Термины «запросы GET» и «ответы на сообщения», передаваемые по «протоколу HTTP», могут показаться незнакомыми, но это всего лишь официальная терминология REST для описания происходящего. Поскольку мы используем Интернет, мы уже знакомы с тем, как работают API-интерфейсы REST — сама сеть по сути следует стилю RESTful.

Когда мы открываем браузер и переходим на https://idratherbewriting.com, в действительности мы используем протокол HTTP ( http: // ) для отправки запроса GET на ресурс, доступный на веб-сервере. Ответ от сервера отправляет контент с этого ресурса обратно по протоколу HTTP. Наш браузер — это просто клиент, который делает ответ на сообщение читаемым и знакомым нашему глазу.

REST

Можно увидеть этот ответ в curl, если открыть окно терминала и набрать curl https://idratherbewriting.com. (Предполагается, что curl установлен )

Сам Интернет является примером архитектуры стиля RESTful, а значит и то, как работают API REST, скорее всего, станет понятным тем, кто проходит этот курс.

API REST не сохраняют состояния запроса, но ответы могут кэшироваться

REST API не сохраняют свои состояния и могут кэшироваться. Отсутствие состояния означает, что каждый раз, когда вы обращаетесь к ресурсу через конечную точку, API предоставляет один и тот же ответ. Он не запоминает ваш последний запрос и не учитывает его при предоставлении нового ответа. Другими словами, нет ранее запомненных состояний, которые API учитывает при каждом запросе.

Ответы могут кэшироваться для повышения производительности. Если кэш браузера уже содержит информацию, запрашиваемую в запросе, браузер может просто вернуть информацию из кэша вместо того, чтобы снова стучаться на сервер.

Кэширование API REST аналогично кешированию веб-страниц. Браузер использует значение времени последнего изменения в заголовках HTTP, чтобы определить, нужно ли ему снова получать ресурс. Если содержимое не было изменено с момента последнего извлечения, вместо него можно использовать кэшированную копию. Кэширование увеличивает скорость ответа.

API REST имеют и другие характеристики, о которых можно узнать побольше в этом видео. Одна из таких характеристик включает ссылки в ответах, позволяющие пользователям переходить к дополнительным элементам. Эта функция называется HATEOS, или Hypermedia As The Engine of State.

Изучение подробной теории REST не является целью курса, также, как и незнание подробной теории не станет проблемой документирования REST API. Тем не менее, существует множество технических книг, курсов и веб-сайтов, в которых более подробно рассматриваются концепции, ограничения и архитектура REST API, к которым при желании можно обращаться. Например, посмотрите «Основы программирования: веб-сервисы» Дэвида Гасснера на lynda.com.

API REST не используют файлы WSDL, но некоторые спецификации все же существуют

Важным аспектом API REST, особенно в контексте документации, является то, что они не используют файл WSDL для описания элементов и параметров, разрешенных в запросах и ответах.

Хотя и существует возможный файл WADL (Web Application Description Language), который можно использовать для описания API-интерфейсов REST, им используются редко, поскольку там неадекватно описываются все ресурсы, параметры, форматы сообщений и другие атрибуты API-интерфейса REST. , (Помните, что REST API — это архитектурный стиль, а не стандартизированный протокол.)

Чтобы понять, как взаимодействовать с REST API, нужно прочитать документацию по API. Необходимость читать документы делает роль технического писателя чрезвычайно важной для документирования API.

Некоторые формальные спецификации — например, OpenAPI и RAML — были разработаны для описания API REST. Когда вы описываете свой API с использованием спецификации OpenAPI или RAML, инструменты, которые могут читать эти спецификации (например, Swagger UI или консоль RAML API), будут генерировать вывод интерактивной документации.

Спецификация OpenAPI может заменить файл WSDL, более распространенный в SOAP. Такие инструменты, как Swagger UI, которые читают документы спецификаций, обычно создают интерактивную документацию (с использованием API-консолей или API-проводников) и позволяют вам тестировать вызовы REST и просматривать ответы прямо в браузере.

Но не ожидайте, что выходные данные документации Swagger UI или RAML API Console будут содержать все детали, которые потребуются пользователям для работы с вашим API. Например, эти выходные данные не будут включать информацию о ключах авторизации, подробностях о рабочих процессах и взаимозависимостях между конечными точками и так далее. Вывод Swagger или RAML обычно содержит только адресную документацию, на которую обычно приходится только треть или половина всей необходимой документации (в зависимости от API).

В целом, API REST более разнообразны и гибки, чем API SOAP, и почти всегда нужно читать документацию, чтобы понять, как взаимодействовать с API REST. Изучая API-интерфейсы REST, можно обнаружить, что они значительно отличаются друг от друга (особенно формат и отображение сайтов документации, которые мы рассмотрим в обзоре сайтов документации API), но все они имеют общие принципы и паттерны. В основе любого REST API лежит запрос и ответ, передаваемые через Интернет.

Процесс многочисленного форматов файлов

Aspose.Total для Java позволяет создавать невероятно универсальную систему обработки файлов, способную обрабатывать множество популярных форматов файлов. Вы можете легко открывать, создавать, изменять и даже форматы файлов между конвертировано из следующих типов.

  • документы Microsoft Word
  • электронные таблицы Microsoft Excel
  • презентаций Microsoft PowerPoint
  • документы Adobe PDF
  • Microsoft Visio чертежи
  • сообщения электронной почты Microsoft Outlook,
  • документы Microsoft Project
  • документы OneNote Microsoft
  • AutoCAD чертежи и 3D форматы
  • Изображений
  • HTML-файлы

1. Вступление

Предпосылки возникновения Vulkan


Как и предыдущие графические API, Vulkan задуман как кроссплатформенная абстракция над GPU. Основная проблема большинства таких API заключается в том, что в период их разработки использовалось графическое оборудование, ограниченное фиксированным функционалом. Разработчики должны были предоставить данные о вершинах в стандартном формате и в плане освещения и теней полностью зависели от производителей графических процессоров.

По мере развития архитектуры видеокарт в ней стало появляться все больше программируемых функций. Все новые функции необходимо было каким-то образом объединить с существующими API. Это привело к неидеальным абстракциям и множеству гипотез со стороны графического драйвера о том, как воплотить замысел программиста в современных графических архитектурах. Поэтому для повышения производительности в играх выпускается большое количество обновлений драйверов. Из-за сложности таких драйверов среди поставщиков часто возникают расхождения, например, в синтаксисе, принятом для шейдеров. Помимо этого, в последнее десятилетие также наблюдался приток мобильных устройств с мощным графическим оборудованием. Архитектуры этих мобильных GPU могут сильно отличаться в зависимости от требований по размерам и энергопотреблению. Одним из таких примеров является тайловый рендеринг, который может дать большую производительность за счет лучшего контроля над функционалом. Еще одним ограничением, связанным с возрастом API, является ограниченная поддержка многопоточности, что может привести к появлению узкого места со стороны ЦП.

Vulkan помогает решить эти проблемы, поскольку изначально создан для современных графических архитектур. Это снижает потери на стороне драйвера за счет того, что разработчики могут четко описать свои цели с помощью подробного API. Vulkan позволяет параллельно создавать и отсылать команды в нескольких потоках. Также снижаются расхождения компиляции шейдеров за счет перехода на стандартизованный формат байтового кода и использования одного компилятора. И наконец, Vulkan реализует главную возможность современных видеокарт, объединяя графические и вычислительные возможности в едином API.

Как нарисовать треугольник?


Мы кратко рассмотрим шаги, необходимые для отрисовки треугольника. Это позволит вам получить общее представление о процессе. Подробное описание каждой концепции будет дано в следующих главах.

Шаг 1 — Экземпляр (instance) и физические устройства

Работа с Vulkan начинается с настройки Vulkan API через VkInstance (экземпляр). Экземпляр создается с помощью описания вашей программы и всех расширений, которые вы хотите использовать. После создания экземпляра вы можете запросить, какое оборудование поддерживает Vulkan, и выбрать один или несколько VkPhysicalDevices для выполнения операций. Вы можете сделать запрос по таким параметрам, как размер VRAM и возможности устройств, чтобы выбрать желаемые устройства, если вы предпочитаете использовать специализированные видеокарты.

Читайте также:  Включаем виртуализацию в BIOS

Шаг 2 — Логическое устройство и семейства очередей

После того, как вы выберете подходящее hardware устройство для использования, вам необходимо создать VkDevice (логическое устройство), где вы более подробно опишете, какие возможности (VkPhysicalDeviceFeatures) будете использовать, например, рендеринг в несколько viewport-ов (multi viewport rendering) и 64-битные числа с плавающей точкой. Вам также необходимо установить, какие семейства очередей вы бы хотели использовать. Многие операции, совершаемые с помощью Vulkan, например, команды рисования и операции в памяти, выполняются асинхронно после отправки в VkQueue. Очереди выделяются из семейства очередей, где каждое семейство поддерживает определенный набор операций. Например, для операций с графикой, вычислительных операций и передачи данных памяти могут существовать отдельные семейства очередей. Кроме того их доступность может использоваться в качестве ключевого параметра при выборе физического устройства. Некоторые устройства с поддержкой Vulkan не предлагают никаких графических возможностей, однако, все современные видеокарты с поддержкой Vulkan, как правило, поддерживают все необходимые нам операции с очередями.

Шаг 3 — Window surface и цепочки показа (swap chain)

Если вас интересует не только внеэкранный рендеринг, вам необходимо создать окно для отображения отрендеренных изображений. Окна можно создать с помощью API исходной платформы или библиотек, таких как GLFW и SDL. В руководстве мы будем использовать GLFW, подробнее о которой мы расскажем в следующей главе.

Нам необходимо еще два компонента, чтобы рендерить в окно приложения: window surface ( VkSurfaceKHR ) и цепочка показа ( VkSwapchainKHR ). Обратите внимание на постфикс KHR , который обозначает, что эти объекты являются частью расширения Vulkan. Vulkan API полностью независим от платформы, поэтому нам необходимо использовать стандартизованное расширение WSI (Window System Integration) для взаимодействия с менеджером окон. Surface – это кроссплатформенная абстракция окон для визуализации, которая, как правило, создается с помощью ссылки на собственный дескриптор окна, например HWND в Windows. К счастью, библиотека GLFW имеет встроенную функцию для работы со специфичными деталями платформы.

Цепочка показа — это набор целей рендеринга. Ее задача — обеспечивать, чтобы изображение, которое рендерится в текущий момент, отличалось от отображаемого на экране. Это позволяет отслеживать, чтобы отображались только готовые изображения. Каждый раз, когда нам нужно создать кадр, мы должны сделать запрос, чтобы цепочка показа предоставила нам изображение для рендеринга. После того, как кадр создан, изображение возвращается в цепочку показа, чтобы в какой-то момент отобразиться на экране. Количество целей рендеринга и условий для отображения готовых изображений на экране зависит от текущего режима. Среди таких режимов можно выделить двойную буферизацию (vsync) и тройную буферизацию. Мы рассмотрим их в главе, посвященной созданию цепочки показа.

Некоторые платформы позволяют рендерить непосредственно на экран через расширения VK_KHR_display и VK_KHR_display_swapchain без взаимодействия с каким-либо менеджером окон. Это позволяет создать surface, которая представляет собой весь экран и может использоваться, например, для реализации вашего собственного менеджера окон.

Шаг 4 — Image views и фреймбуферы

Чтобы рисовать в изображение (image), полученное из цепочки показа, мы должны обернуть его в VkImageView и VkFramebuffer. Image view ссылается на определенную часть используемого изображения, а фреймбуфер ссылается на image views, которые используются как буферы цвета, глубины и шаблонов (stencil). Поскольку в цепочке показа может быть множество разных изображений, мы заранее создадим image view и фреймбуфер для каждого из них и выберем необходимое изображение во время рисования.

Шаг 5 — Проходы рендера

Проходы рендера в Vulkan описывают тип изображений, используемых во время операций рендеринга, то, как они используются, и то, как необходимо обрабатывать их содержимое. Перед отрисовкой треугольника мы сообщим Vulkan, что мы хотим использовать одиночное изображение в качестве буфера цвета и что нам нужно очистить его перед рисованием. Если проход рендера описывает только тип изображений, используемых в качестве буферов, то VkFramebuffer фактически связывает определенные изображения с этими слотами.

Шаг 6 — Графический конвейер (pipeline)

Графический конвейер в Vulkan настраивается с помощью создания объекта VkPipeline. Он описывает конфигурируемое состояние видеокарты, например, размер viewport или операцию буфера глубины, а также программируемое состояние, используя объекты VkShaderModule. Объекты VkShaderModule создаются из байтового кода шейдера. Драйверу также необходимо указать, какие цели рендеринга будут использоваться в конвейере. Мы задаем их, ссылаясь на проход рендера.

Одна из наиболее отличительных особенностей Vulkan по сравнению с существующими API-интерфейсами заключается в том, что почти все системные настройки графического конвейера должны задаваться заранее. Это значит, что если вы хотите переключиться на другой шейдер или немного изменить vertex layout, вам необходимо полностью пересоздать графический конвейер. Поэтому вам придется заранее создать множество объектов VkPipeline для всех комбинаций, необходимых для операций рендеринга. Только некоторые базовые настройки, такие как размер viewport и цвет очистки, могут быть изменены динамически. Все состояния должны быть описаны явно. Так, например, не существует смешивания цветов (color blend state) по умолчанию.

К счастью, поскольку процесс больше напоминает опережающую компиляцию, вместо компиляции «на лету», у драйвера появляется больше возможностей для оптимизации, а производительность оказывается более предсказуемой, так как значительные изменения состояния, например, переключение на другой графический конвейер, указываются явно.

Шаг 7 — Пул команд и буферы команд

Как уже было сказано, многие операции в Vulkan, например операции рисования, должны быть отправлены в очередь. Прежде чем отправить операции, их необходимо записать в VkCommandBuffer. Буферы команд берутся из VkCommandPool, который связан с определенным семейством очередей. Чтобы нарисовать простой треугольник, нам нужно записать буфер команд со следующими операциями:

  • Начать проход рендера
  • Привязать графический конвейер
  • Нарисовать 3 вершины
  • Закончить проход рендера

Шаг 8 — Основной цикл

После того, как мы отправили команды рисования в буфер команд, основной цикл кажется достаточно простым. Сначала мы получаем изображение из цепочки показа с помощью vkAcquireNextImageKHR . Затем мы можем выбрать соответствующий буфер команд для этого изображения и запустить его с помощью vkQueueSubmit. В конце, мы возвращаем изображение в цепочку показа для вывода на экран с помощью vkQueuePresentKHR .

Операции, отправляемые в очереди, выполняются асинхронно. Поэтому мы должны использовать объекты синхронизации — семафоры —, чтобы обеспечить правильный порядок запуска. Необходимо настроить запуск буфера команд рисования таким образом, чтобы он осуществлялся только после того, как изображение будет извлечено из цепочки показа, в противном случае может возникнуть ситуация, когда мы начнем рендерить изображение, которое все еще считывается для отображения на экране. Вызов vkQueuePresentKHR , в свою очередь, должен дождаться завершения рендеринга, для которого мы будем использовать второй семафор. Он будет уведомлять об окончании отрисовки.

Этот краткий обзор позволяет получить общее представление о предстоящей работе по рисованию вашего первого треугольника. В реальности же шагов гораздо больше. Среди них выделение буферов вершин, создание uniform-буферов и загрузка изображений текстур — все это мы рассмотрим в следующих главах, а пока начнем с простого. Чем дальше мы будем двигаться, тем сложнее будет материал. Обратите внимание, что мы решили пойти хитрым путем, изначально встраивая координаты вершины в вершинный шейдер вместо использования буфера вершин. Такое решение связано с тем, что для управления буферами вершин сначала требуется знакомство с буферами команд.

Подведем краткий итог. Для отрисовки первого треугольника нам необходимо:

  • Создать VkInstance
  • Выбрать поддерживаемую видеокарту (VkPhysicalDevice)
  • Создать VkDevice и VkQueue для рисования и отображения
  • Создать окно, window surface и цепочку показа
  • Обернуть изображения цепочки показа в VkImageView
  • Создать проход рендера, который определяет цели рендеринга и их использование
  • Создать фреймбуфер для прохода рендера
  • Настроить графический конвейер
  • Распределить и записать команды рисования в буфер для каждого изображения цепочки показа
  • Отрисовать кадры в полученные изображения, отправляя правильный буфер команд и возвращая изображения обратно в цепочку показа

Концепты API


В заключение к текущей главе будет приведен краткий обзор того, как структурируются Vulkan API на более низком уровне.

Стандарт оформления кода

Все функции, перечисления и структуры Vulkan обозначены под заголовком vulkan.h , который включен в Vulkan SDK, разработанный LunarG. Установка SDK будет рассмотрена в следующей главе.

Функции имеют префикс vk в нижнем регистре, перечисляемые типы (enum) и структуры имеют префикс Vk , а перечисляемые значения имеют префикс VK_ . API активно использует структуры, чтобы предоставить параметры функциям. Например, создание объектов обычно происходит по следующей схеме:

image

Многие структуры в Vulkan требуют прямого указания типа структуры в члене sType . Член pNext может указывать на структуру расширения и в нашем руководстве всегда будет иметь тип nullptr . Функции, создающие или уничтожающие объект, будут иметь параметр VkAllocationCallbacks, который позволяет вам использовать собственный аллокатор памяти и который в руководстве также будет иметь тип nullptr .

Почти все функции возвращают VkResult, который является либо VK_SUCCESS , либо кодом ошибки. В спецификации указано, какие коды ошибок может возвратить каждая функция и что они обозначают.

Слои валидации

Как уже было сказано, Vulkan был разработан для обеспечения высокой производительности при низких нагрузках на драйвер. Поэтому он включает в себя очень ограниченные возможности автоматического обнаружения и исправления ошибок. Если вы сделаете ошибку, драйвер даст сбой или еще хуже, продолжит работать на вашей видеокарте, но выйдет из строя на других видеокартах.

Поэтому Vulkan позволяет запускать расширенные проверки с помощью функции, известной как слои валидации. Слои валидации — это фрагменты кода, которые могут быть вставлены между API и графическим драйвером для выполнения дополнительных проверок параметров функций и отслеживания проблем по управлению памятью. Это удобно тем, что вы можете запустить их во время разработки, а затем полностью отключить при запуске программы без дополнительных затрат. Любой пользователь может написать свои собственные слои валидации, но Vulkan SDK от LunarG предоставляет стандартный набор, который мы будем использовать в руководстве. Вам также необходимо зарегистрировать функцию обратного вызова для получения сообщений отладки от слоев.

Поскольку операции в Vulkan расписываются очень подробно, и слои валидации достаточно обширные, вам будет намного проще установить причину черного экрана по сравнению с OpenGL и Direct3D.

Остался всего один шаг, прежде чем мы начнем писать код, и это — настройка рабочей среды.

Что значит «Тестирование API»

В первую очередь, мы подразумеваем тестирование ЧЕРЕЗ API. «Тестирование API» — общеупотребимый термин, так действительно говорят, но технически термин некорректен. Мы не тестируем API, мы не тестируем GUI (графический интерфейс). Мы тестируем какую-то функциональность через графический или программный интерфейс.

Но это устоявшееся выражение. Можно использовать его и говорить “тестирование API”. И когда мы про это говорим, мы имеем в виду:

  • автотесты на уровне API
  • или интеграцию между двумя разными системами.
Читайте также: 

image

Когда мы говорим про тестирование API, чаще всего мы подразумеваем тестирование Remote API. Когда у нас есть две системы, находящихся на разных компьютерах, которые как-то между собой общаются.

И если вы видите в вакансии «тестирование API», скорее всего это подразумевает умение вызвать SOAP или REST сервис и протестировать его. Хотя всегда стоит уточнить!

UncaughtException

Где тестировать? Если вы можете изолировать какой-то функциональный элемент, то начните с него и протестируйте его с особой тщательностью. Далее определите, в каких местах системы интегрируются и как. От последнего зависит, насколько тщательно нужно тестировать интеграцию.

Вопрос: Есть ли какой-то проверенное правило для того, чтобы определить, где проводить тестирование? Как понять, в каких случаях нужно выбирать уровень GUI, а в каких API?

Ответ: Не думаю, что есть какой-то универсальный совет. Но я постараюсь описать, как я рассуждаю, когда решаю, где проводить тесты.

Чтобы выбрать между GUI и API тестом, я должен понять:

  • Что я собираюсь тестировать?
  • Могу ли я изолировать тестируемую функцию на одном из «уровней»?
  • Ориентируйтесь на слово «изолировать». На мой взгляд, это и есть то самое правило номер один, про которое вы спрашиваете.
  • Тщательно протестируйте функции, которые можете изолировать
  • Далее тщательно протестируйте интеграцию для уникальной изолированной функции
  • Протестируйте интеграцию настолько тщательно, насколько того требует реализация
  • Протестируйте интеграцию на предмет непредсказуемого поведения
  • Менее подробно протестируйте моменты, в которых системы совпадают при интеграции

Например, в системе есть функция «создать пользователя», причем:

  • В GUI она является элементом интерфейса администратора
  • В API ее можно вызвать с помощью запроса в архитектуре REST

Выходит, мне нужно тестировать эту функцию на обоих уровнях, так как она не изолирована. Теперь я спрашиваю себя: что именно и насколько подробно нужно тестировать на каждом уровне?

Быть может, я решу вообще особо не тестировать в GUI, если GUI вызывает REST API, потому что я могу моделировать эту ситуацию в виде двух (как минимум) взаимодействующих систем. Система GUI и система API.

Далее я тщательно тестирую на уровне API те функции, которые изолированы в API, и менее тщательно – функции, находящиеся на пересечении GUI и API.

Также мне нужно протестировать функции, уникальные для GUI. Например, если GUI позволяет делать ajax-запросы, то тестировать эту возможность следует на уровне GUI.

В зависимости от разработки может оказаться, что ajax-запросы уже проверены с помощью unit-тестов JavaScript. Однако тесты не были интегрированы в страницу браузера или не проводились во всех браузерах и операционных системах, в которых используется GUI. Поэтому, исходя из используемых библиотек, я провожу кроссбраузерное тестирование и тесты в разных ОС.

Если GUI и API используют разные точки входа, придется тестировать оба пути. Здесь нужно проверить серверный код до того момента, когда будет обнаружен общий для двух интерфейсов код. При условии, что у REST API и серверной части GUI есть этот общий код. Также в этот момент нужно понять, насколько unit-тесты покрывают этот общий код.

Итак, мое правило можно записать в виде списка действий:

  • Постройте модель системы так, чтобы вы могли определить точки интеграции и общие «изолированные» функции;
  • Протестируйте изолированную функцию на самых нижних уровнях, которые вам доступны;
  • По очереди переходите к более высоким (или «одноранговым») уровням интеграции и абстракции и рассмотрите систему с точки зрения интеграции систем;
  • Ищите уникальные функции, присущие более высоким (или «одноранговым») уровням абстракции. Их надо тестировать именно здесь:
  • Если вы проверяете некий функционал изолированно, создавая mock-объекты интегрированных систем, то вам может понадобиться оценить технические риски и решить, нужно ли будет использовать эту функцию после интеграции, и если да, то как часто.

По-другому этот процесс можно представить вот так:

  • Создайте несколько пересекающихся моделей системы;
  • Проверьте тестовое покрытие моделей системы;
  • Проверьте тестовое покрытие потоков, идущих через разные модели системы;
  • Рассмотрите технические риски, связанные с реализацией и средой, в которой работает система;

PS. Когда я все это объясняю, люди часто сопоставляют мой способ со своей любимой моделью пирамиды. Я не использую модели пирамид. Предпочитаю создавать модель системы, с которой работаю, а не полагаться на шаблон. Другие люди, впрочем, предпочитают модели пирамид.

Зачем нужен API?

Теперь нам знакомы принципы работы API и задачи, которые они помогают решить. Но они хороши не только этим. Программные интерфейсы используются еще по двум немаловажным причинам.

Во-первых, такой подход позволяет делать программы надежнее. Инкапсуляция в целом заметно упрощает жизнь разработчиков. Отдельные компоненты приложений становятся абстракциями. Создателям нового ПО не приходится лезть в логику низкоуровневых функций и разбираться в их реализации. Так заметно повышается безопасность выполняемых задач, что особенно заметно на уровне таких масштабных программных продуктов, как операционные системы. Программы постоянно выполняют сотни внутренних задач, при этом они проходят незаметно для пользователя и не могут навредить друг другу.

Во-вторых, на API можно заработать. Например, сервисы, предоставляющие информацию с метеовышек, берут плату за каждый запрос актуальной погоды, если их API используется в сторонних приложениях. Аналогичные условия могут предлагать и другие компании, предоставляющие услуги. Будь то навигация, конвертация файлов в другие форматы и прочие возможности, реализуемые через API.

Почему разработчики используют API?

Есть как минимум еще 4 причины, объясняющие интерес программистов к API:

  1. API упрощает и ускоряет создание новых продуктов. Разработчикам не приходится каждый раз изобретать велосипед. Можно взять API нейронной сети TenserFlow, к примеру, и внедрить в свое программное обеспечение, а не создавать собственную систему машинного обучения.
  2. Как я уже отметил выше, программный интерфейс увеличивает безопасность разработки. С помощью него можно вынести ряд функций в отдельное приложение, сделав невозможным их некорректное использование. От человеческого фактора это тоже спасает.
  3. API упрощает настройку связей между разными сервисами и программами. Интерфейс нивелирует необходимость в тесном сотрудничестве создателей различных приложений. Разработчики могут внедрять поддержку сторонних сервисов, вообще не контактируя с их создателями.
  4. Наличие готовых интерфейсов позволяет сэкономить не только время и силы программистов, но и финансы, с которыми часто связано создание новых программных решений.

Новости про API

Компания NVIDIA делает активные шаги по популяризации трассировки лучей в реальном времени.

Сейчас, презентовав технологию RTX, компания пытается заменить на неё растеризующий рендер, используемый для 3D приложений три десятка лет. В Microsoft выпустили своё дополнение к DirectX 12,названное DXR. А теперь, по данным Khronos Group, NVIDIA готовит RTX для Vulkan.

Логотип API Vulkan

Новое расширение Vulkan получило название «VK_NV_raytracing». Оно является вкладом компании в общую работу над стандартом. Это расширение вносит несколько функций NVIDIA RTX и пресетов в Vulkan. Структура кода сходна с DXR, чтобы минимизировать эффект раздвоения и снизить сложность.

Обработка графики с трассировкой лучей Создание ускоряющих структур

Основной функционал API

Популярность API обусловлена простотой применения и функциональностью. Программисту не обязательно изучать внутренние механизмы действия этого интерфейса программирования, достаточно просто применять его для объединения приложений в единую систему.

Принцип работы механизма API состоит в организации многоуровневой иерархии, в которой подчинённые компоненты создаются с одинаковой структурой. Выстраивается стандартная сетевая модель OSI с определённым количеством ступеней (не менее 7). Внутренние уровни классифицируются, выделяют приложения HTTP, IMAP, физические уровни трансляции и пр. Такое построение позволяет использовать в интерфейсе функционал нижних API для работы верхних.

Для эффективной организации работы создаются библиотеки функций и классов с описанием сигнатур и семантики. Сигнатура в данном случае является частью объявления функции, которая идентифицирует элемент. Её можно представить с помощью различных языков программирования и определить возможности перезагрузки. Описывая языки вызова, специалисты разделяют сигнатуры вызова и реализации заданных функций. Сигнатуру определяют, учитывая область видимости и последовательностей фактических типов аргументов. Такие компоненты позволяют компилятору распознавать функции при работе с языком С++. Если это метод определённого класса, сигнатуру включают в имя данного класса.

Семантика функции описывает её действие и принципы работы. Она описывает результат вычислений и характеристики, от которых зависит его получение. То есть в таких моделях результат зависит не только от аргументов, но и от реального состояния. При этом не так и важно, что API-соединение даёт возможность получать информацию.

Библиотеки используются при написании программ и приложений, создании сервисов для обслуживания клиентов и многого другого.

Публикация и управление API

Компания, которая публикует API, контролирует его использование, от безопасности до надежности и взимания платы за использование. Он также контролирует добавление функций, выполняемых компанией или третьими сторонами. Это означает, что компания должна поддерживать производительность API в соответствии со своими условиями обслуживания, как и с любым приложением или услугой.

Тестирование API

Как и все программное обеспечение, API-интерфейсы необходимо тестировать. Тестирование проверяет опубликованные API-интерфейсы на соответствие спецификациям, которые пользователи этих API-интерфейсов используют для форматирования своих запросов. Тестирование API также гарантирует, что:

  • конечные точки приложений и функции обмена данными работают должным образом;
  • каналы данных партнеров отправляют данные, которые вы ожидаете, как, когда и где вы этого ожидаете;
  • нежелательные данные не попадают в вашу базу данных и не вызывают проблем с приложениями или повреждения данных;
  • приложение работает на всех платформах, включая настольные, веб-сайты или мобильные устройства.

Тестирование API обычно выполняется как часть управления жизненным циклом приложения (ALM) как для программного обеспечения, которое публикует API, так и для всего программного обеспечения, которое их использует. API-интерфейсы также должны быть протестированы в их опубликованной форме, чтобы убедиться, что к ним можно получить надлежащий доступ.

Управление API

Управление API относится к набору действий, связанных с публикацией API для использования, что позволяет пользователям находить его и его спецификации и регулировать доступ к API на основе определенных владельцем разрешений или политик.

Управление API стало распространенным явлением, поскольку предприятия все больше зависят от API, принимают больше из них и справляются с административными сложностями, которые вносят API. Потребности в управлении API могут отличаться от организации к организации, но обычно включают некоторые базовые функции, включая безопасность, управление, аналитику и контроль версий.

API-интерфейсы требуют тщательной документации, повышенного уровня безопасности, всестороннего тестирования, регулярного управления версиями и высокой надежности. Чтобы удовлетворить эти строгие требования, организации используют программное обеспечение для управления API, либо в виде комбинированной платформы, либо с помощью отдельных инструментов. Обычно они включают несколько основных компонентов: портал разработчика API, управление жизненным циклом API, менеджер политик API, аналитику API и шлюз API.

Сергей Воробьёв

Интернет-предприниматель, специалист по SEO и SMM, E-commerce, вебмастер, блогер.

Ссылка на основную публикацию