今天來做個文件的總結吧！
這篇文件 Cache and TLB Flushing Under Linux 描述的是各式的 flushing API、以及各個 API 所使用的時機和情境，並提供各個架構實作這些 API 的語意；舉例來說：

• flush_tlb_all： 在 riscv 底下的實作是 sfence.vma 一個由 ISA 定義的 s mode 指令，用來提供類似 memory barrier 的語意，並且在 ISA 規格中也提到 The SFENCE.VMA is used to flush any local hardware caches related to address translation (privileged spec draft 1.12)。
• flush_cache_mm：在 riscv 中，cache 相關的操作是由 platform 自行定義的，所以這部分也會交由 platform 自己訂、自己實作，像是 csky 就把它實作為自己平台上的 dcache 相關操作。

這篇文件分為 4 個部分，分別描述了 TLB、cache、cache aliasing 處理、IO 處理 相關的 flushing API，藉由這樣的分類分項，這幾天也重新複習了 TLB、cache 相關的計算機結構基礎知識，雖然說還沒能將整篇文件的內容理解透徹，但是藉由這樣的複習，倒也回答了一些自己的疑惑。(( 還有很多懸而未決的疑問就是了XD

• TLB: MMU(Memory Management Unit) 中的一個硬體元件，用來 cache 分頁表中的資訊，以達到快速的 VA->PA 轉換。
  • TLB 的 entry 包含哪些項目，由 TLB 的實作方式決定。
    • non-global bit 和 ASID/PCID 是可以避免 TLB 頻繁的 flush 的一種優化。
  • TLB 若座落於 CPU 和 cache 之間，那麼 cache 的比對方式就是 VIVT。
  • TLB 若座落於 cache 和 memory 之間，那麼 cache 的比對方式就是 PIPT。
  • TLB 若和 cache 並列，那麼就是 VIPT，比對 cache 的 Index 以及轉換 tag 為 PA 的 tag 可以並行。
• cache: 快取是用來 cache 主記憶體上的資料，主要也是用來提升資料存取的效能。
  • cache 的比對方式 (cache 相關的計算)
    • 主要就是要記得整個 address 會被分成以下這些欄位，記得各個欄位所代表的意思，以及怎麼做計算，那麼 cache 相關的計算問題，大致上就沒問題啦！

    [ tag | index | block or line offset | byte offset ]
    

    • VIVT：CPU 送出來的 VA，直接取 tag 欄位和 index 欄位拿來做比對，不需要經過 TLB 轉換。
      • 優點：快且硬體實作成本低。
      • 缺點：軟體維護成本高，因為會有 aliasing 問題，包含了
        • homonyms：不同 process 可能會有相同的 VA 對應到不同的 PA，在 cache 中沒有正確的維護，導致新 process 取到舊的 VA 資料。
        • synonyms：不同的 VA 對應到相同的 PA，修改其一造成對兩個 VA 存取，取到的值有歧異。
        • 解法：flush cache (極大的 latency)
    • PIPT：CPU 送出來的 VA 經過 TLB 轉換後，用轉換後的 PA 來做 cache 比對。
      • 優點：不會有任何 aliasing 問題，因為 PA 是唯一的。
      • 缺點：硬體實作成本高；若有 TLB miss 將會有極大的 latency 在做 page walk。
    • VIPT：CPU 送出來的 VA，其 tag 經過 TLB 轉換成 PA tag，而同時其 index 直接在 cache 中做比對。
      • 優點：是個折衷作法，包含 VIVT 和 PIPT 的部分優點。
      • 缺點：仍是有可能會有 synonyms 問題。
      • 解法：
        • page coloring：將多出來的 bit 上色，不同色的 index 要對應到不同的 Physical page，這樣可以確定，不會有兩個不同的 VA 對應到相同的 PA。 (Linux 並不支援，因為實作太複雜，且這樣的 worst case 難遇到，並且有其他解法)
        • 硬體支援：讓硬體支援 alias detection 機制。
        • cache 的設計：讓 VIPT cache 運作的像是 PIPT cache (讓 index 部分和 offset 部分的 bit 數小於等於表示 page 大小所需的 bit 數)

以上是目前複習並且有整理到的內容，尚未釐清的部分，主要是文件中描述的情境，以及一些記憶體管理子系統(mm subsystem) 所用到的資料結構和 API，例如：

• struct mm_struct、struct vm_area_struct
• vmalloc、vmap
• kernel offset mapping、COW page
  ... 等等，族繁不及備載，不過這些要探究清楚，可能又可以再寫一份鐵人賽的系列文，有點超出這次系列文所設下的 scope XDDD，這部分就容筆者偷懶一回吧！有機會、有些實驗成果，再來向大家分享，那我們這次 Cache and TLB Flushing Under Linux 文件的閱讀，就先到這裡告一個段落！
  明天再見啦！