整体目录
一 linux虚拟内存、MMU、分页的基本原理
二 OOM打分因子、oom_adj以及oom_score
三 页的alloc与free、Buddy算法以及CMA
四 page_fault、内存IO交互、VSS、LRU
五 DMA及Cache一致性
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cache的作用：
- CPU在访问内存时，首先判断所要访问的内容是否在Cache中，如果在，就称为“命中（hit）”，此时CPU直接从Cache中调用该内容；否则，就称为“missing”，CPU只好去内存中调用所需的子程序或指令了。
- CPU不但可以直接从Cache中读出内容，也可以直接往其中写入内容。
- Cache的存取速率相当快，使得CPU的利用率大大提高，进而使整个系统的性能得以提升。
- Cache的一致性就是直Cache中的数据，与对应的内存中的数据是一致的。
dma的作用：
- DMA是直接操作总线地址的，这里先当作物理地址来看待（系统总线地址和物理地址只是观察内存的角度不同）。如果cache缓存的内存区域不包括DMA分配到的区域，那么就没有一致性的问题。但是如果cache缓存包括了DMA目的地址的话，一致性就会有问题，因为经过DMA操作，cache缓存对应的内存数据已经被修改了，而CPU本身不知道（DMA传输是不通过CPU的），它仍然认为cache中的数据就是内存中的数据，以后访问Cache映射的内存时，它仍然使用旧的Cache数据。这样就发生Cache与内存的数据“不一致性”错误。
总线地址是从设备角度上看到的内存，物理地址是CPU的角度看到的未经过转换的内存（经过转换的是虚拟地址）
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出现内存不一致的原因
CPU写内存的时候有两种方式：
- write through: CPU直接写内存，不经过cache。
- write back: CPU只写到cache中。cache的硬件使用LRU算法将cache里面的内容替换到内存。通常是这种方式。
DMA可以完成从内存到外设直接进行数据搬移。但DMA不能访问CPU的cache，CPU在读内存的时候，如果cache命中则只是在cache去读，而不是从内存读，写内存的时候，也可能实际上没有写到内存，而只是直接写到了cache。
这样一来，如果DMA从将数据从外设写到内存，CPU中cache中的数据（如果有的话）就是旧数据了，这时CPU在读内存的时候命中cache了，就是读到了旧数据；CPU写数据到内存时，如果只是先写到了cache，则内存里的数据就是旧数据了。这两种情况（两个方向）都存在cache一致性问题。例如，网卡发包的时候，CPU将数据写到cache，而网卡的DMA从内存里去读数据，就发送了错误的数据。
如何解决一致性问题
1.一致性DMA缓存(Coherent DMA buffers)
DMA需要的内存由内核去申请，内核可能需要对这段内存重新做一遍映射，特点是映射的时候标记这些页是不带cache的，这个特性也是存放在页表里面的。
上面说“可能”需要重新做映射，如果内核在highmem映射区申请内存并将这个地址通过vmap映射到vmalloc区域，则需要修改相应页表项并将页面设置为非cache的，而如果内核从lowmem申请内存，我们知道这部分是已经线性映射好了，因此不需要修改页表，只需修改相应页表项为非cache即可。
相关的接口就是dma_alloc_coherent()和dma_free_coherent()。dma_alloc_coherent()会传一个device结构体指明给哪个设备申请一致性DMA内存，它会产生两个地址，一个是给CPU看的，一个是给DMA看的。CPU需要通过返回的虚拟地址来访问这段内存，才是非cache的。至于dma_alloc_coherent()的内部实现可以不关注，它是和体系结构如何实现非cache（如mips的kseg1）相关，也可能与硬件特性（如是否支持CMA）相关。
因为内存是可cache的，因此在DMA读内存（内存到设备方向）时，由于cache中可能有新的数据，因此要先将cache中的数据写回到内存(writeback )；在DMA写内存（设备到内存方向）时，cache中可能还有数据没有写回，为了防止cache数据覆盖DMA要写的内容，要先将cache无效(invalidate )。注意这个函数的vaddr参数接收的是虚拟地址。
2.流式DMA映射(DMA Streaming Mapping)
相关接口为
dma_map_sg(), dma_unmap_sg(),
dma_map_single(),dma_unmap_single()。
流式DMA映射实现比较复杂，生命周期比较短，而且禁用cache。一些硬件对流式映射有优化。建立流式DMA映射，需要告诉内核数据的流动方向； dma_alloc_writecombine
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参考资料
具体可以查看该网址：Linux内存管理 —— DMA和一致性缓存