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Linux内核DMA性能优化与缓存一致性实战工程

共计 30 章节

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目标=DMA与缓存一致性的学习目标 · 核心概念 · 整体知识框架与实战路线图

课程导入DMA

计算机体系结构基础

目标=CPU缓存层次 · 内存屏障 · 总线事务

计算机体系结构基…CPU

Linux DMA子系统概览

目标=DMA引擎 · DMA映射接口 · 一致性DMA与流式DMA的区别与适用…

缓存一致性原理

目标=MESI协议 · 硬件一致性域 · 非一致性设备

缓存一致性原理MESI

DMA内存分配

目标=dma_alloc_coher… · dma_pool · CMA

DMA内存分配

流式DMA映射

目标=dma_map_single · dma_map_page · dma_map_sg

DMA同步与屏障

目标=dma_sync_single… · 内存屏障 · 读写顺序与竞态避免

Scatter-Gather DMA

目标=SG表构建 · dma_map_sg · 链式描述符

Scatter-Gath…DMA

目标=dmaengine框架 · 通道申请 · 描述符准备

设备树与ACPI中的DMA配置

目标=dmas属性 · dma-ranges · iommus

IOMMU与SMMU实战

目标=地址转换 · 保护域 · 映射建立

缓存一致性实战案例

目标=非一致性设备驱动中手动flus…

缓存一致性实战案…flus

DMA性能分析工具

目标=perf · ftrace · tracepoints

DMA性能分析工具

DMA性能优化方法

目标=批量映射 · 减少同步次数 · 对齐优化

DMA性能优化方法

零拷贝与DMA

目标=AF_XDP · DPDK · RDMA

网络设备DMA优化

目标=NAPI · 多队列 · RSS

DMA网络设备

存储设备DMA优化

目标=NVMe · AHCI · 块层多队列

DMA存储设备

GPU与加速器DMA

目标=统一内存 · P2P DMA · 设备内存映射与一致性模型

嵌入式与ARM平台DMA

目标=DMA控制器 · 缓存维护操作 · 非一致性互连与DMA隔离

虚拟化环境DMA

目标=VFIO · vhost · virtio

DMA虚拟化环境

DMA调试与问题定位

目标=映射泄漏 · 双重映射 · 越界访问

缓存一致性故障案例

目标=数据损坏 · 旧数据读取 · DMA写丢失与内存序问题排查

缓存一致性故障案…目标=数据损坏

DMA安全与隔离

目标=DMA攻击 · IOMMU保护 · 设备隔离

实时系统DMA优化

目标=延迟确定性 · 优先级反转 · DMA与CPU缓存争用调优

DMA实时系统

电源管理与DMA

目标=运行时PM · 系统休眠 · DMA暂停恢复与一致性维护

DMA电源管理

多核与NUMA下的DMA

目标=亲和性 · 本地内存分配 · 跨节点DMA与缓存一致性开销

DMA性能基准测试

目标=设计微基准 · 测量带宽延迟 · 对比不同映射策略与调优效果

DMA性能基准测试

综合实战一

目标=从零编写一个高性能DMA字符设…

综合实战一DMA

综合实战二

目标=优化网络或存储驱动DMA路径 · 使用perf与ftrace量化提升

综合实战二DMA

课程总结与进阶

目标=知识体系回顾 · 最佳实践清单 · 常见陷阱与后续学习方向

课程总结进阶