1 RCACHE框架介绍
对于设备，其访问的地址称为IOVA（也称DMA地址），经过SMMU转换才是物理地址PA。IOVA的生成和释放是影响性能的重要一环。在进行一次转换时，首先会分配IOVA，然后将IOVA及对应的PA进行映射，这样CPU侧想要操作PA对应的数据时使用VA，而设备若访问对应的PA的数据时使用IOVA；在设备不需要使用数据时，取消IOVA和PA对应的映射。
IOVA的真正分配是通过在SLAB中分配结构体[]，并在IOVA所在范围里找到一个对齐于2^n * 4K大小的范围, 并加入到IOVA的红黑树RB TREE中； IOVA的真正释放是将该IOVA从IOVA的红黑树RB TREE中取出，并释放对应的结构体。可以看到，既需要在红黑树中频繁的查找/添加/删除，又需要不断的进行SLAB分配和释放。为了提升性能，采用***RCACHE机制***进行IOVA的分配和释放。
RCACHE机制如下：在申请分配IOVA时，首先从RCACHE中查找对应的大小的IOVA，若存在，直接返回使用； 若不存在，才真正去分配IOVA，并将其放入RB TREE中； 在释放IOVA时，首先尝试在RCACHE中查找是否存在对应大小IOVA的空闲位置，若存在，将要释放的IOVA放于RCACHE中缓存，若不存在，才去真正释放，同时将IOVA从RB TREE中删除。
IOVA的范围由函数iommu_dma_init_domain()决定，可通过ACPI指定，但不能为0，默认在48BIT系统中为[1 2^48-1]。
2 RCACHE相关的结构体
与RCACHE相关的结构体如下图所示：
其中iova_domain表示一个IOVA的地址空间，其中rb_root指向当前所使用的IOVA（包括缓存）的红黑树，rcaches结构体指向RCACHE所支持的缓存大小，目前支持4K/8K/.../128K。每个缓存大小又分为percpu的缓存和共享的缓存，percpu缓存有两个loaded和prev，每个链最多支持128个IOVA； 共享缓存有32组，每组包括128个IOVA。
3 IOVA分配和释放
IOVA的分配如下所示：
- 若IOVA的大小超过128K，需要真正分配IOVA，走步骤（3），否则走步骤（2）；
- 根据IOVA的大小找到对应的RCACHE结点，首先检查percpu中loaded链是否存在可用的IOVA缓存，若存在返回使用，否则检查prev链是否存在可用的IOVA缓存，若存在返回使用，并交换loaded链和prev链，否则（loaded链和prev链都为空）检查depot[]是否存在空闲，若存在，将depot[]与loaded交换，并从中取空闲IOVA项，否则（loaded/prev/depot都为空）走步骤（3）真正分配IOVA;
- 从SLAB中分配IOVA，在RB TREE中查找合适的位置，赋值给IOVA，并将其插入到RB TREE中；
IOVA的释放如下所示：
- 若需要释放的IOVA超过128K，需要真正释放IOVA，走步骤（3），否则走步骤（2）；
- 根据IOVA的大小找到对应的RCACHE结点，首先检查percpu中loaded链是否已满，若未满则将其放对应的缓存中，否则检查percpu中的prev链是否已满，若未满则放到对应链中缓存中，否则（loaded和prev链已满）检查共享缓存depot[]是否已满，若未满则放到depot[]中，否则（loaded/prev/depot都满）分配新的iova magazine，将原来的loaded释放，将新的iova magazine赋给loaded，从loaded找到空闲位置放置缓存；
- 在RB TREE中找到对应的IOVA，将其从RB TREE中删除，并释放IOVA；
4 IOVA框架存在问题
当前IOVA框架存在问题如下：
- 最大IOVA大小为128K，超过此大小就会真正分配和释放；
- 在缓存满时，会持续分配/释放IOVA，刷新缓存机制不完善；
- 当缓存满时，RB TREE过大，导致对RB TREE的操作比较花时间；