整體目錄
一 linux虛擬內存、MMU、分頁的基本原理
二 OOM打分因子、oom_adj以及oom_score
三 頁的alloc與free、Buddy算法以及CMA
四 page_fault、內存IO交互、VSS、LRU
五 DMA及Cache一致性
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cache的作用：
- CPU在訪問內存時，首先判斷所要訪問的內容是否在Cache中，如果在，就稱爲“命中（hit）”，此時CPU直接從Cache中調用該內容；否則，就稱爲“missing”，CPU只好去內存中調用所需的子程序或指令了。
- CPU不但可以直接從Cache中讀出內容，也可以直接往其中寫入內容。
- Cache的存取速率相當快，使得CPU的利用率大大提高，進而使整個系統的性能得以提升。
- Cache的一致性就是直Cache中的數據，與對應的內存中的數據是一致的。
dma的作用：
- DMA是直接操作總線地址的，這裏先當作物理地址來看待（系統總線地址和物理地址只是觀察內存的角度不同）。如果cache緩存的內存區域不包括DMA分配到的區域，那麼就沒有一致性的問題。但是如果cache緩存包括了DMA目的地址的話，一致性就會有問題，因爲經過DMA操作，cache緩存對應的內存數據已經被修改了，而CPU本身不知道（DMA傳輸是不通過CPU的），它仍然認爲cache中的數據就是內存中的數據，以後訪問Cache映射的內存時，它仍然使用舊的Cache數據。這樣就發生Cache與內存的數據“不一致性”錯誤。
總線地址是從設備角度上看到的內存，物理地址是CPU的角度看到的未經過轉換的內存（經過轉換的是虛擬地址）
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出現內存不一致的原因
CPU寫內存的時候有兩種方式：
- write through: CPU直接寫內存，不經過cache。
- write back: CPU只寫到cache中。cache的硬件使用LRU算法將cache裏面的內容替換到內存。通常是這種方式。
DMA可以完成從內存到外設直接進行數據搬移。但DMA不能訪問CPU的cache，CPU在讀內存的時候，如果cache命中則只是在cache去讀，而不是從內存讀，寫內存的時候，也可能實際上沒有寫到內存，而只是直接寫到了cache。
這樣一來，如果DMA從將數據從外設寫到內存，CPU中cache中的數據（如果有的話）就是舊數據了，這時CPU在讀內存的時候命中cache了，就是讀到了舊數據；CPU寫數據到內存時，如果只是先寫到了cache，則內存裏的數據就是舊數據了。這兩種情況（兩個方向）都存在cache一致性問題。例如，網卡發包的時候，CPU將數據寫到cache，而網卡的DMA從內存裏去讀數據，就發送了錯誤的數據。
如何解決一致性問題
1.一致性DMA緩存(Coherent DMA buffers)
DMA需要的內存由內核去申請，內核可能需要對這段內存重新做一遍映射，特點是映射的時候標記這些頁是不帶cache的，這個特性也是存放在頁表裏面的。
上面說“可能”需要重新做映射，如果內核在highmem映射區申請內存並將這個地址通過vmap映射到vmalloc區域，則需要修改相應頁表項並將頁面設置爲非cache的，而如果內核從lowmem申請內存，我們知道這部分是已經線性映射好了，因此不需要修改頁表，只需修改相應頁表項爲非cache即可。
相關的接口就是dma_alloc_coherent()和dma_free_coherent()。dma_alloc_coherent()會傳一個device結構體指明給哪個設備申請一致性DMA內存，它會產生兩個地址，一個是給CPU看的，一個是給DMA看的。CPU需要通過返回的虛擬地址來訪問這段內存，纔是非cache的。至於dma_alloc_coherent()的內部實現可以不關注，它是和體系結構如何實現非cache（如mips的kseg1）相關，也可能與硬件特性（如是否支持CMA）相關。
因爲內存是可cache的，因此在DMA讀內存（內存到設備方向）時，由於cache中可能有新的數據，因此要先將cache中的數據寫回到內存(writeback )；在DMA寫內存（設備到內存方向）時，cache中可能還有數據沒有寫回，爲了防止cache數據覆蓋DMA要寫的內容，要先將cache無效(invalidate )。注意這個函數的vaddr參數接收的是虛擬地址。
2.流式DMA映射(DMA Streaming Mapping)
相關接口爲
dma_map_sg(), dma_unmap_sg(),
dma_map_single(),dma_unmap_single()。
流式DMA映射實現比較複雜，生命週期比較短，而且禁用cache。一些硬件對流式映射有優化。建立流式DMA映射，需要告訴內核數據的流動方向； dma_alloc_writecombine
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參考資料
具體可以查看該網址：Linux內存管理 —— DMA和一致性緩存
