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Linux内核缓存一致性：DMA与共享内存性能优化

共计 30 章节
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01
课程导论
缓存一致性问题概述 · DMA与共享内存的关系 · 性能优化的意义
课程导论缓存一致性问题概…
02
CPU缓存架构基础
L1/L2/L3缓存结构 · 缓存行 · 缓存命中与缺失
CPU缓存架构基础
03
缓存一致性协议（MESI）
MESI协议状态机 · 状态转换 · 总线嗅探机制
MESI缓存一致性协议
04
进阶缓存一致性协议（MOESI/MESIF）
MOESI协议详解 · MESIF协议在Intel中的应用
MOESI/MESIF进阶缓存一致性协…
05
内存屏障与顺序一致性
读屏障 · 写屏障 · 全屏障
内存屏障顺序一致性
06
DMA（直接内存访问）原理
DMA控制器工作流程 · DMA传输模式 · Scatter-Gather DMA
DMA直接内存访问
07
DMA与缓存一致性问题
DMA绕过缓存导致的脏数据 · 缓存与DMA的同步挑战
DMA缓存一致性问题
08
DMA缓存一致性解决方案（硬件）
硬件缓存一致性（如IOMMU/SMM… · ACP（Accelerator Co…
DMA缓存一致性解决方…
09
DMA缓存一致性解决方案（软件）
DMA API（dma_alloc_… · 一致性映射与流式映射
DMA缓存一致性解决方…
10
Linux DMA API详解
dma_alloc_coherent · dma_map_single · dma_sync_single_fo…
LinuxDMA
11
DMA缓冲区分配与释放
一致性DMA缓冲区 · 流式DMA映射 · 池分配器
DMA缓冲区分配
12
共享内存基础
共享内存概念 · mmap系统调用 · System V共享内存（shmge…
共享内存基础共享内存概念
13
共享内存与缓存一致性
多核共享内存的缓存一致性问题 · false sharing（伪共享）
共享内存缓存一致性
14
伪共享（False Sharing）深度剖析
伪共享的产生原因 · 性能影响 · 检测与避免方法
FalseSharing
15
缓存行对齐与填充技术
__cacheline_aligne… · ____cacheline_alig… · 结构体填充
缓存行对齐填充技术
16
Linux内核中的缓存刷新API
flush_cache_range · flush_dcache_page · __flush_dcache_are…
LinuxAPI
17
ARM64架构下的缓存维护
DC CVAC · DC CIVAC · IC IVAU指令
ARM64架构下的缓存维护
18
x86架构下的缓存维护
CLFLUSH · CLFLUSHOPT · CLWB
x86架构下的缓存维护
19
DMA与共享内存协同优化
使用共享内存作为DMA缓冲区 · 零拷贝技术
DMA共享内存协同优化
20
零拷贝技术（Zero-Copy）
sendfile · splice · vmsplice
Zero-Copy零拷贝技术
21
IOMMU/SMMU与缓存一致性
IOMMU工作原理 · SMMU在ARM上的应用 · DMA重映射
IOMMU/SMMU缓存一致性
22
CXL（Compute Express Link）与缓存一致性
CXL.mem协议 · CXL缓存一致性 · 内存池化
CXLCompute
23
多核处理器缓存一致性优化
NUMA架构下的缓存一致性 · 本地内存访问优化
多核处理器缓存一…NUMA
24
Linux内核锁与缓存一致性
自旋锁 · 读写锁 · RCU在缓存一致性下的性能考量
Linux内核锁
25
per-CPU变量与缓存一致性
per-CPU变量设计 · 避免跨核缓存失效
per-CPU变量
26
性能分析工具
perf · ftrace · valgrind（cachegrin…
性能分析工具perf
27
缓存一致性性能调优案例（一）
网络驱动DMA环形缓冲区优化
缓存一致性性能调…DMA
28
缓存一致性性能调优案例（二）
存储设备NVMe驱动与共享内存优化
缓存一致性性能调…NVMe
29
缓存一致性性能调优案例（三）
GPU与CPU共享内存的缓存一致性挑…
缓存一致性性能调…GPU
30
课程总结与未来展望
缓存一致性技术趋势 · CXL与内存语义 · 未来架构演进
课程总结未来展望