arch/x86/kernel/cpu/mtrr/cleanup.c

   1 /*
   2  * MTRR (Memory Type Range Register) cleanup
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2009 Yinghai Lu
   5  *
   6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Library General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Library General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  17  * License along with this library; if not, write to the Free
  18  * Software Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  19  */
  20 #include <linux/module.h>
  21 #include <linux/init.h>
  22 #include <linux/pci.h>
  23 #include <linux/smp.h>
  24 #include <linux/cpu.h>
  25 #include <linux/mutex.h>
  26 #include <linux/uaccess.h>
  27 #include <linux/kvm_para.h>
  28 #include <linux/range.h>
  29
  30 #include <asm/processor.h>
  31 #include <asm/e820.h>
  32 #include <asm/mtrr.h>
  33 #include <asm/msr.h>
  34
  35 #include "mtrr.h"
  36
  37 struct var_mtrr_range_state {
  38         unsigned long   base_pfn;
  39         unsigned long   size_pfn;
  40         mtrr_type       type;
  41 };
  42
  43 struct var_mtrr_state {
  44         unsigned long   range_startk;
  45         unsigned long   range_sizek;
  46         unsigned long   chunk_sizek;
  47         unsigned long   gran_sizek;
  48         unsigned int    reg;
  49 };
  50
  51 /* Should be related to MTRR_VAR_RANGES nums */
  52 #define RANGE_NUM                               256
  53
  54 static struct range __initdata          range[RANGE_NUM];
  55 static int __initdata                           nr_range;
  56
  57 static struct var_mtrr_range_state __initdata   range_state[RANGE_NUM];
  58
  59 static int __initdata debug_print;
  60 #define Dprintk(x...) do { if (debug_print) printk(KERN_DEBUG x); } while (0)
  61
  62 #define BIOS_BUG_MSG KERN_WARNING \
  63         "WARNING: BIOS bug: VAR MTRR %d contains strange UC entry under 1M, check with your system vendor!\n"
  64
  65 static int __init
  66 x86_get_mtrr_mem_range(struct range *range, int nr_range,
  67                        unsigned long extra_remove_base,
  68                        unsigned long extra_remove_size)
  69 {
  70         unsigned long base, size;
  71         mtrr_type type;
  72         int i;
  73
  74         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
  75                 type = range_state[i].type;
  76                 if (type != MTRR_TYPE_WRBACK)
  77                         continue;
  78                 base = range_state[i].base_pfn;
  79                 size = range_state[i].size_pfn;
  80                 nr_range = add_range_with_merge(range, RANGE_NUM, nr_range,
  81                                                 base, base + size);
  82         }
  83         if (debug_print) {
  84                 printk(KERN_DEBUG "After WB checking\n");
  85                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
  86                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016llx - %016llx\n",
  87                                  range[i].start, range[i].end);
  88         }
  89
  90         /* Take out UC ranges: */
  91         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
  92                 type = range_state[i].type;
  93                 if (type != MTRR_TYPE_UNCACHABLE &&
  94                     type != MTRR_TYPE_WRPROT)
  95                         continue;
  96                 size = range_state[i].size_pfn;
  97                 if (!size)
  98                         continue;
  99                 base = range_state[i].base_pfn;
 100                 if (base < (1<<(20-PAGE_SHIFT)) && mtrr_state.have_fixed &&
 101                     (mtrr_state.enabled & 1)) {
 102                         /* Var MTRR contains UC entry below 1M? Skip it: */
 103                         printk(BIOS_BUG_MSG, i);
 104                         if (base + size <= (1<<(20-PAGE_SHIFT)))
 105                                 continue;
 106                         size -= (1<<(20-PAGE_SHIFT)) - base;
 107                         base = 1<<(20-PAGE_SHIFT);
 108                 }
 109                 subtract_range(range, RANGE_NUM, base, base + size);
 110         }
 111         if (extra_remove_size)
 112                 subtract_range(range, RANGE_NUM, extra_remove_base,
 113                                  extra_remove_base + extra_remove_size);
 114
 115         if  (debug_print) {
 116                 printk(KERN_DEBUG "After UC checking\n");
 117                 for (i = 0; i < RANGE_NUM; i++) {
 118                         if (!range[i].end)
 119                                 continue;
 120                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016llx - %016llx\n",
 121                                  range[i].start, range[i].end);
 122                 }
 123         }
 124
 125         /* sort the ranges */
 126         nr_range = clean_sort_range(range, RANGE_NUM);
 127         if  (debug_print) {
 128                 printk(KERN_DEBUG "After sorting\n");
 129                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
 130                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016llx - %016llx\n",
 131                                  range[i].start, range[i].end);
 132         }
 133
 134         return nr_range;
 135 }
 136
 137 #ifdef CONFIG_MTRR_SANITIZER
 138
 139 static unsigned long __init sum_ranges(struct range *range, int nr_range)
 140 {
 141         unsigned long sum = 0;
 142         int i;
 143
 144         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 145                 sum += range[i].end - range[i].start;
 146
 147         return sum;
 148 }
 149
 150 static int enable_mtrr_cleanup __initdata =
 151         CONFIG_MTRR_SANITIZER_ENABLE_DEFAULT;
 152
 153 static int __init disable_mtrr_cleanup_setup(char *str)
 154 {
 155         enable_mtrr_cleanup = 0;
 156         return 0;
 157 }
 158 early_param("disable_mtrr_cleanup", disable_mtrr_cleanup_setup);
 159
 160 static int __init enable_mtrr_cleanup_setup(char *str)
 161 {
 162         enable_mtrr_cleanup = 1;
 163         return 0;
 164 }
 165 early_param("enable_mtrr_cleanup", enable_mtrr_cleanup_setup);
 166
 167 static int __init mtrr_cleanup_debug_setup(char *str)
 168 {
 169         debug_print = 1;
 170         return 0;
 171 }
 172 early_param("mtrr_cleanup_debug", mtrr_cleanup_debug_setup);
 173
 174 static void __init
 175 set_var_mtrr(unsigned int reg, unsigned long basek, unsigned long sizek,
 176              unsigned char type, unsigned int address_bits)
 177 {
 178         u32 base_lo, base_hi, mask_lo, mask_hi;
 179         u64 base, mask;
 180
 181         if (!sizek) {
 182                 fill_mtrr_var_range(reg, 0, 0, 0, 0);
 183                 return;
 184         }
 185
 186         mask = (1ULL << address_bits) - 1;
 187         mask &= ~((((u64)sizek) << 10) - 1);
 188
 189         base = ((u64)basek) << 10;
 190
 191         base |= type;
 192         mask |= 0x800;
 193
 194         base_lo = base & ((1ULL<<32) - 1);
 195         base_hi = base >> 32;
 196
 197         mask_lo = mask & ((1ULL<<32) - 1);
 198         mask_hi = mask >> 32;
 199
 200         fill_mtrr_var_range(reg, base_lo, base_hi, mask_lo, mask_hi);
 201 }
 202
 203 static void __init
 204 save_var_mtrr(unsigned int reg, unsigned long basek, unsigned long sizek,
 205               unsigned char type)
 206 {
 207         range_state[reg].base_pfn = basek >> (PAGE_SHIFT - 10);
 208         range_state[reg].size_pfn = sizek >> (PAGE_SHIFT - 10);
 209         range_state[reg].type = type;
 210 }
 211
 212 static void __init set_var_mtrr_all(unsigned int address_bits)
 213 {
 214         unsigned long basek, sizek;
 215         unsigned char type;
 216         unsigned int reg;
 217
 218         for (reg = 0; reg < num_var_ranges; reg++) {
 219                 basek = range_state[reg].base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 220                 sizek = range_state[reg].size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 221                 type = range_state[reg].type;
 222
 223                 set_var_mtrr(reg, basek, sizek, type, address_bits);
 224         }
 225 }
 226
 227 static unsigned long to_size_factor(unsigned long sizek, char *factorp)
 228 {
 229         unsigned long base = sizek;
 230         char factor;
 231
 232         if (base & ((1<<10) - 1)) {
 233                 /* Not MB-aligned: */
 234                 factor = 'K';
 235         } else if (base & ((1<<20) - 1)) {
 236                 factor = 'M';
 237                 base >>= 10;
 238         } else {
 239                 factor = 'G';
 240                 base >>= 20;
 241         }
 242
 243         *factorp = factor;
 244
 245         return base;
 246 }
 247
 248 static unsigned int __init
 249 range_to_mtrr(unsigned int reg, unsigned long range_startk,
 250               unsigned long range_sizek, unsigned char type)
 251 {
 252         if (!range_sizek || (reg >= num_var_ranges))
 253                 return reg;
 254
 255         while (range_sizek) {
 256                 unsigned long max_align, align;
 257                 unsigned long sizek;
 258
 259                 /* Compute the maximum size with which we can make a range: */
 260                 if (range_startk)
 261                         max_align = ffs(range_startk) - 1;
 262                 else
 263                         max_align = 32;
 264
 265                 align = fls(range_sizek) - 1;
 266                 if (align > max_align)
 267                         align = max_align;
 268
 269                 sizek = 1 << align;
 270                 if (debug_print) {
 271                         char start_factor = 'K', size_factor = 'K';
 272                         unsigned long start_base, size_base;
 273
 274                         start_base = to_size_factor(range_startk, &start_factor);
 275                         size_base = to_size_factor(sizek, &size_factor);
 276
 277                         Dprintk("Setting variable MTRR %d, "
 278                                 "base: %ld%cB, range: %ld%cB, type %s\n",
 279                                 reg, start_base, start_factor,
 280                                 size_base, size_factor,
 281                                 (type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE) ? "UC" :
 282                                    ((type == MTRR_TYPE_WRBACK) ? "WB" : "Other")
 283                                 );
 284                 }
 285                 save_var_mtrr(reg++, range_startk, sizek, type);
 286                 range_startk += sizek;
 287                 range_sizek -= sizek;
 288                 if (reg >= num_var_ranges)
 289                         break;
 290         }
 291         return reg;
 292 }
 293
 294 static unsigned __init
 295 range_to_mtrr_with_hole(struct var_mtrr_state *state, unsigned long basek,
 296                         unsigned long sizek)
 297 {
 298         unsigned long hole_basek, hole_sizek;
 299         unsigned long second_basek, second_sizek;
 300         unsigned long range0_basek, range0_sizek;
 301         unsigned long range_basek, range_sizek;
 302         unsigned long chunk_sizek;
 303         unsigned long gran_sizek;
 304
 305         hole_basek = 0;
 306         hole_sizek = 0;
 307         second_basek = 0;
 308         second_sizek = 0;
 309         chunk_sizek = state->chunk_sizek;
 310         gran_sizek = state->gran_sizek;
 311
 312         /* Align with gran size, prevent small block used up MTRRs: */
 313         range_basek = ALIGN(state->range_startk, gran_sizek);
 314         if ((range_basek > basek) && basek)
 315                 return second_sizek;
 316
 317         state->range_sizek -= (range_basek - state->range_startk);
 318         range_sizek = ALIGN(state->range_sizek, gran_sizek);
 319
 320         while (range_sizek > state->range_sizek) {
 321                 range_sizek -= gran_sizek;
 322                 if (!range_sizek)
 323                         return 0;
 324         }
 325         state->range_sizek = range_sizek;
 326
 327         /* Try to append some small hole: */
 328         range0_basek = state->range_startk;
 329         range0_sizek = ALIGN(state->range_sizek, chunk_sizek);
 330
 331         /* No increase: */
 332         if (range0_sizek == state->range_sizek) {
 333                 Dprintk("rangeX: %016lx - %016lx\n",
 334                         range0_basek<<10,
 335                         (range0_basek + state->range_sizek)<<10);
 336                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range0_basek,
 337                                 state->range_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 338                 return 0;
 339         }
 340
 341         /* Only cut back when it is not the last: */
 342         if (sizek) {
 343                 while (range0_basek + range0_sizek > (basek + sizek)) {
 344                         if (range0_sizek >= chunk_sizek)
 345                                 range0_sizek -= chunk_sizek;
 346                         else
 347                                 range0_sizek = 0;
 348
 349                         if (!range0_sizek)
 350                                 break;
 351                 }
 352         }
 353
 354 second_try:
 355         range_basek = range0_basek + range0_sizek;
 356
 357         /* One hole in the middle: */
 358         if (range_basek > basek && range_basek <= (basek + sizek))
 359                 second_sizek = range_basek - basek;
 360
 361         if (range0_sizek > state->range_sizek) {
 362
 363                 /* One hole in middle or at the end: */
 364                 hole_sizek = range0_sizek - state->range_sizek - second_sizek;
 365
 366                 /* Hole size should be less than half of range0 size: */
 367                 if (hole_sizek >= (range0_sizek >> 1) &&
 368                     range0_sizek >= chunk_sizek) {
 369                         range0_sizek -= chunk_sizek;
 370                         second_sizek = 0;
 371                         hole_sizek = 0;
 372
 373                         goto second_try;
 374                 }
 375         }
 376
 377         if (range0_sizek) {
 378                 Dprintk("range0: %016lx - %016lx\n",
 379                         range0_basek<<10,
 380                         (range0_basek + range0_sizek)<<10);
 381                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range0_basek,
 382                                 range0_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 383         }
 384
 385         if (range0_sizek < state->range_sizek) {
 386                 /* Need to handle left over range: */
 387                 range_sizek = state->range_sizek - range0_sizek;
 388
 389                 Dprintk("range: %016lx - %016lx\n",
 390                          range_basek<<10,
 391                          (range_basek + range_sizek)<<10);
 392
 393                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range_basek,
 394                                  range_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 395         }
 396
 397         if (hole_sizek) {
 398                 hole_basek = range_basek - hole_sizek - second_sizek;
 399                 Dprintk("hole: %016lx - %016lx\n",
 400                          hole_basek<<10,
 401                          (hole_basek + hole_sizek)<<10);
 402                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, hole_basek,
 403                                  hole_sizek, MTRR_TYPE_UNCACHABLE);
 404         }
 405
 406         return second_sizek;
 407 }
 408
 409 static void __init
 410 set_var_mtrr_range(struct var_mtrr_state *state, unsigned long base_pfn,
 411                    unsigned long size_pfn)
 412 {
 413         unsigned long basek, sizek;
 414         unsigned long second_sizek = 0;
 415
 416         if (state->reg >= num_var_ranges)
 417                 return;
 418
 419         basek = base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 420         sizek = size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 421
 422         /* See if I can merge with the last range: */
 423         if ((basek <= 1024) ||
 424             (state->range_startk + state->range_sizek == basek)) {
 425                 unsigned long endk = basek + sizek;
 426                 state->range_sizek = endk - state->range_startk;
 427                 return;
 428         }
 429         /* Write the range mtrrs: */
 430         if (state->range_sizek != 0)
 431                 second_sizek = range_to_mtrr_with_hole(state, basek, sizek);
 432
 433         /* Allocate an msr: */
 434         state->range_startk = basek + second_sizek;
 435         state->range_sizek  = sizek - second_sizek;
 436 }
 437
 438 /* Mininum size of mtrr block that can take hole: */
 439 static u64 mtrr_chunk_size __initdata = (256ULL<<20);
 440
 441 static int __init parse_mtrr_chunk_size_opt(char *p)
 442 {
 443         if (!p)
 444                 return -EINVAL;
 445         mtrr_chunk_size = memparse(p, &p);
 446         return 0;
 447 }
 448 early_param("mtrr_chunk_size", parse_mtrr_chunk_size_opt);
 449
 450 /* Granularity of mtrr of block: */
 451 static u64 mtrr_gran_size __initdata;
 452
 453 static int __init parse_mtrr_gran_size_opt(char *p)
 454 {
 455         if (!p)
 456                 return -EINVAL;
 457         mtrr_gran_size = memparse(p, &p);
 458         return 0;
 459 }
 460 early_param("mtrr_gran_size", parse_mtrr_gran_size_opt);
 461
 462 static unsigned long nr_mtrr_spare_reg __initdata =
 463                                  CONFIG_MTRR_SANITIZER_SPARE_REG_NR_DEFAULT;
 464
 465 static int __init parse_mtrr_spare_reg(char *arg)
 466 {
 467         if (arg)
 468                 nr_mtrr_spare_reg = simple_strtoul(arg, NULL, 0);
 469         return 0;
 470 }
 471 early_param("mtrr_spare_reg_nr", parse_mtrr_spare_reg);
 472
 473 static int __init
 474 x86_setup_var_mtrrs(struct range *range, int nr_range,
 475                     u64 chunk_size, u64 gran_size)
 476 {
 477         struct var_mtrr_state var_state;
 478         int num_reg;
 479         int i;
 480
 481         var_state.range_startk  = 0;
 482         var_state.range_sizek   = 0;
 483         var_state.reg           = 0;
 484         var_state.chunk_sizek   = chunk_size >> 10;
 485         var_state.gran_sizek    = gran_size >> 10;
 486
 487         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
 488
 489         /* Write the range: */
 490         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
 491                 set_var_mtrr_range(&var_state, range[i].start,
 492                                    range[i].end - range[i].start);
 493         }
 494
 495         /* Write the last range: */
 496         if (var_state.range_sizek != 0)
 497                 range_to_mtrr_with_hole(&var_state, 0, 0);
 498
 499         num_reg = var_state.reg;
 500         /* Clear out the extra MTRR's: */
 501         while (var_state.reg < num_var_ranges) {
 502                 save_var_mtrr(var_state.reg, 0, 0, 0);
 503                 var_state.reg++;
 504         }
 505
 506         return num_reg;
 507 }
 508
 509 struct mtrr_cleanup_result {
 510         unsigned long   gran_sizek;
 511         unsigned long   chunk_sizek;
 512         unsigned long   lose_cover_sizek;
 513         unsigned int    num_reg;
 514         int             bad;
 515 };
 516
 517 /*
 518  * gran_size: 64K, 128K, 256K, 512K, 1M, 2M, ..., 2G
 519  * chunk size: gran_size, ..., 2G
 520  * so we need (1+16)*8
 521  */
 522 #define NUM_RESULT      136
 523 #define PSHIFT          (PAGE_SHIFT - 10)
 524
 525 static struct mtrr_cleanup_result __initdata result[NUM_RESULT];
 526 static unsigned long __initdata min_loss_pfn[RANGE_NUM];
 527
 528 static void __init print_out_mtrr_range_state(void)
 529 {
 530         char start_factor = 'K', size_factor = 'K';
 531         unsigned long start_base, size_base;
 532         mtrr_type type;
 533         int i;
 534
 535         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 536
 537                 size_base = range_state[i].size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 538                 if (!size_base)
 539                         continue;
 540
 541                 size_base = to_size_factor(size_base, &size_factor),
 542                 start_base = range_state[i].base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 543                 start_base = to_size_factor(start_base, &start_factor),
 544                 type = range_state[i].type;
 545
 546                 printk(KERN_DEBUG "reg %d, base: %ld%cB, range: %ld%cB, type %s\n",
 547                         i, start_base, start_factor,
 548                         size_base, size_factor,
 549                         (type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE) ? "UC" :
 550                             ((type == MTRR_TYPE_WRPROT) ? "WP" :
 551                              ((type == MTRR_TYPE_WRBACK) ? "WB" : "Other"))
 552                         );
 553         }
 554 }
 555
 556 static int __init mtrr_need_cleanup(void)
 557 {
 558         int i;
 559         mtrr_type type;
 560         unsigned long size;
 561         /* Extra one for all 0: */
 562         int num[MTRR_NUM_TYPES + 1];
 563
 564         /* Check entries number: */
 565         memset(num, 0, sizeof(num));
 566         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 567                 type = range_state[i].type;
 568                 size = range_state[i].size_pfn;
 569                 if (type >= MTRR_NUM_TYPES)
 570                         continue;
 571                 if (!size)
 572                         type = MTRR_NUM_TYPES;
 573                 num[type]++;
 574         }
 575
 576         /* Check if we got UC entries: */
 577         if (!num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE])
 578                 return 0;
 579
 580         /* Check if we only had WB and UC */
 581         if (num[MTRR_TYPE_WRBACK] + num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE] !=
 582             num_var_ranges - num[MTRR_NUM_TYPES])
 583                 return 0;
 584
 585         return 1;
 586 }
 587
 588 static unsigned long __initdata range_sums;
 589
 590 static void __init
 591 mtrr_calc_range_state(u64 chunk_size, u64 gran_size,
 592                       unsigned long x_remove_base,
 593                       unsigned long x_remove_size, int i)
 594 {
 595         static struct range range_new[RANGE_NUM];
 596         unsigned long range_sums_new;
 597         static int nr_range_new;
 598         int num_reg;
 599
 600         /* Convert ranges to var ranges state: */
 601         num_reg = x86_setup_var_mtrrs(range, nr_range, chunk_size, gran_size);
 602
 603         /* We got new setting in range_state, check it: */
 604         memset(range_new, 0, sizeof(range_new));
 605         nr_range_new = x86_get_mtrr_mem_range(range_new, 0,
 606                                 x_remove_base, x_remove_size);
 607         range_sums_new = sum_ranges(range_new, nr_range_new);
 608
 609         result[i].chunk_sizek = chunk_size >> 10;
 610         result[i].gran_sizek = gran_size >> 10;
 611         result[i].num_reg = num_reg;
 612
 613         if (range_sums < range_sums_new) {
 614                 result[i].lose_cover_sizek = (range_sums_new - range_sums) << PSHIFT;
 615                 result[i].bad = 1;
 616         } else {
 617                 result[i].lose_cover_sizek = (range_sums - range_sums_new) << PSHIFT;
 618         }
 619
 620         /* Double check it: */
 621         if (!result[i].bad && !result[i].lose_cover_sizek) {
 622                 if (nr_range_new != nr_range || memcmp(range, range_new, sizeof(range)))
 623                         result[i].bad = 1;
 624         }
 625
 626         if (!result[i].bad && (range_sums - range_sums_new < min_loss_pfn[num_reg]))
 627                 min_loss_pfn[num_reg] = range_sums - range_sums_new;
 628 }
 629
 630 static void __init mtrr_print_out_one_result(int i)
 631 {
 632         unsigned long gran_base, chunk_base, lose_base;
 633         char gran_factor, chunk_factor, lose_factor;
 634
 635         gran_base = to_size_factor(result[i].gran_sizek, &gran_factor),
 636         chunk_base = to_size_factor(result[i].chunk_sizek, &chunk_factor),
 637         lose_base = to_size_factor(result[i].lose_cover_sizek, &lose_factor),
 638
 639         pr_info("%sgran_size: %ld%c \tchunk_size: %ld%c \t",
 640                 result[i].bad ? "*BAD*" : " ",
 641                 gran_base, gran_factor, chunk_base, chunk_factor);
 642         pr_cont("num_reg: %d  \tlose cover RAM: %s%ld%c\n",
 643                 result[i].num_reg, result[i].bad ? "-" : "",
 644                 lose_base, lose_factor);
 645 }
 646
 647 static int __init mtrr_search_optimal_index(void)
 648 {
 649         int num_reg_good;
 650         int index_good;
 651         int i;
 652
 653         if (nr_mtrr_spare_reg >= num_var_ranges)
 654                 nr_mtrr_spare_reg = num_var_ranges - 1;
 655
 656         num_reg_good = -1;
 657         for (i = num_var_ranges - nr_mtrr_spare_reg; i > 0; i--) {
 658                 if (!min_loss_pfn[i])
 659                         num_reg_good = i;
 660         }
 661
 662         index_good = -1;
 663         if (num_reg_good != -1) {
 664                 for (i = 0; i < NUM_RESULT; i++) {
 665                         if (!result[i].bad &&
 666                             result[i].num_reg == num_reg_good &&
 667                             !result[i].lose_cover_sizek) {
 668                                 index_good = i;
 669                                 break;
 670                         }
 671                 }
 672         }
 673
 674         return index_good;
 675 }
 676
 677 int __init mtrr_cleanup(unsigned address_bits)
 678 {
 679         unsigned long x_remove_base, x_remove_size;
 680         unsigned long base, size, def, dummy;
 681         u64 chunk_size, gran_size;
 682         mtrr_type type;
 683         int index_good;
 684         int i;
 685
 686         if (!is_cpu(INTEL) || enable_mtrr_cleanup < 1)
 687                 return 0;
 688
 689         rdmsr(MSR_MTRRdefType, def, dummy);
 690         def &= 0xff;
 691         if (def != MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
 692                 return 0;
 693
 694         /* Get it and store it aside: */
 695         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
 696         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 697                 mtrr_if->get(i, &base, &size, &type);
 698                 range_state[i].base_pfn = base;
 699                 range_state[i].size_pfn = size;
 700                 range_state[i].type = type;
 701         }
 702
 703         /* Check if we need handle it and can handle it: */
 704         if (!mtrr_need_cleanup())
 705                 return 0;
 706
 707         /* Print original var MTRRs at first, for debugging: */
 708         printk(KERN_DEBUG "original variable MTRRs\n");
 709         print_out_mtrr_range_state();
 710
 711         memset(range, 0, sizeof(range));
 712         x_remove_size = 0;
 713         x_remove_base = 1 << (32 - PAGE_SHIFT);
 714         if (mtrr_tom2)
 715                 x_remove_size = (mtrr_tom2 >> PAGE_SHIFT) - x_remove_base;
 716
 717         nr_range = x86_get_mtrr_mem_range(range, 0, x_remove_base, x_remove_size);
 718         /*
 719          * [0, 1M) should always be covered by var mtrr with WB
 720          * and fixed mtrrs should take effect before var mtrr for it:
 721          */
 722         nr_range = add_range_with_merge(range, RANGE_NUM, nr_range, 0,
 723                                         1ULL<<(20 - PAGE_SHIFT));
 724         /* Sort the ranges: */
 725         sort_range(range, nr_range);
 726
 727         range_sums = sum_ranges(range, nr_range);
 728         printk(KERN_INFO "total RAM covered: %ldM\n",
 729                range_sums >> (20 - PAGE_SHIFT));
 730
 731         if (mtrr_chunk_size && mtrr_gran_size) {
 732                 i = 0;
 733                 mtrr_calc_range_state(mtrr_chunk_size, mtrr_gran_size,
 734                                       x_remove_base, x_remove_size, i);
 735
 736                 mtrr_print_out_one_result(i);
 737
 738                 if (!result[i].bad) {
 739                         set_var_mtrr_all(address_bits);
 740                         printk(KERN_DEBUG "New variable MTRRs\n");
 741                         print_out_mtrr_range_state();
 742                         return 1;
 743                 }
 744                 printk(KERN_INFO "invalid mtrr_gran_size or mtrr_chunk_size, "
 745                        "will find optimal one\n");
 746         }
 747
 748         i = 0;
 749         memset(min_loss_pfn, 0xff, sizeof(min_loss_pfn));
 750         memset(result, 0, sizeof(result));
 751         for (gran_size = (1ULL<<16); gran_size < (1ULL<<32); gran_size <<= 1) {
 752
 753                 for (chunk_size = gran_size; chunk_size < (1ULL<<32);
 754                      chunk_size <<= 1) {
 755
 756                         if (i >= NUM_RESULT)
 757                                 continue;
 758
 759                         mtrr_calc_range_state(chunk_size, gran_size,
 760                                       x_remove_base, x_remove_size, i);
 761                         if (debug_print) {
 762                                 mtrr_print_out_one_result(i);
 763                                 printk(KERN_INFO "\n");
 764                         }
 765
 766                         i++;
 767                 }
 768         }
 769
 770         /* Try to find the optimal index: */
 771         index_good = mtrr_search_optimal_index();
 772
 773         if (index_good != -1) {
 774                 printk(KERN_INFO "Found optimal setting for mtrr clean up\n");
 775                 i = index_good;
 776                 mtrr_print_out_one_result(i);
 777
 778                 /* Convert ranges to var ranges state: */
 779                 chunk_size = result[i].chunk_sizek;
 780                 chunk_size <<= 10;
 781                 gran_size = result[i].gran_sizek;
 782                 gran_size <<= 10;
 783                 x86_setup_var_mtrrs(range, nr_range, chunk_size, gran_size);
 784                 set_var_mtrr_all(address_bits);
 785                 printk(KERN_DEBUG "New variable MTRRs\n");
 786                 print_out_mtrr_range_state();
 787                 return 1;
 788         } else {
 789                 /* print out all */
 790                 for (i = 0; i < NUM_RESULT; i++)
 791                         mtrr_print_out_one_result(i);
 792         }
 793
 794         printk(KERN_INFO "mtrr_cleanup: can not find optimal value\n");
 795         printk(KERN_INFO "please specify mtrr_gran_size/mtrr_chunk_size\n");
 796
 797         return 0;
 798 }
 799 #else
 800 int __init mtrr_cleanup(unsigned address_bits)
 801 {
 802         return 0;
 803 }
 804 #endif
 805
 806 static int disable_mtrr_trim;
 807
 808 static int __init disable_mtrr_trim_setup(char *str)
 809 {
 810         disable_mtrr_trim = 1;
 811         return 0;
 812 }
 813 early_param("disable_mtrr_trim", disable_mtrr_trim_setup);
 814
 815 /*
 816  * Newer AMD K8s and later CPUs have a special magic MSR way to force WB
 817  * for memory >4GB. Check for that here.
 818  * Note this won't check if the MTRRs < 4GB where the magic bit doesn't
 819  * apply to are wrong, but so far we don't know of any such case in the wild.
 820  */
 821 #define Tom2Enabled             (1U << 21)
 822 #define Tom2ForceMemTypeWB      (1U << 22)
 823
 824 int __init amd_special_default_mtrr(void)
 825 {
 826         u32 l, h;
 827
 828         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD)
 829                 return 0;
 830         if (boot_cpu_data.x86 < 0xf || boot_cpu_data.x86 > 0x11)
 831                 return 0;
 832         /* In case some hypervisor doesn't pass SYSCFG through: */
 833         if (rdmsr_safe(MSR_K8_SYSCFG, &l, &h) < 0)
 834                 return 0;
 835         /*
 836          * Memory between 4GB and top of mem is forced WB by this magic bit.
 837          * Reserved before K8RevF, but should be zero there.
 838          */
 839         if ((l & (Tom2Enabled | Tom2ForceMemTypeWB)) ==
 840                  (Tom2Enabled | Tom2ForceMemTypeWB))
 841                 return 1;
 842         return 0;
 843 }
 844
 845 static u64 __init
 846 real_trim_memory(unsigned long start_pfn, unsigned long limit_pfn)
 847 {
 848         u64 trim_start, trim_size;
 849
 850         trim_start = start_pfn;
 851         trim_start <<= PAGE_SHIFT;
 852
 853         trim_size = limit_pfn;
 854         trim_size <<= PAGE_SHIFT;
 855         trim_size -= trim_start;
 856
 857         return e820_update_range(trim_start, trim_size, E820_RAM, E820_RESERVED);
 858 }
 859
 860 /**
 861  * mtrr_trim_uncached_memory - trim RAM not covered by MTRRs
 862  * @end_pfn: ending page frame number
 863  *
 864  * Some buggy BIOSes don't setup the MTRRs properly for systems with certain
 865  * memory configurations.  This routine checks that the highest MTRR matches
 866  * the end of memory, to make sure the MTRRs having a write back type cover
 867  * all of the memory the kernel is intending to use.  If not, it'll trim any
 868  * memory off the end by adjusting end_pfn, removing it from the kernel's
 869  * allocation pools, warning the user with an obnoxious message.
 870  */
 871 int __init mtrr_trim_uncached_memory(unsigned long end_pfn)
 872 {
 873         unsigned long i, base, size, highest_pfn = 0, def, dummy;
 874         mtrr_type type;
 875         u64 total_trim_size;
 876         /* extra one for all 0 */
 877         int num[MTRR_NUM_TYPES + 1];
 878
 879         /*
 880          * Make sure we only trim uncachable memory on machines that
 881          * support the Intel MTRR architecture:
 882          */
 883         if (!is_cpu(INTEL) || disable_mtrr_trim)
 884                 return 0;
 885
 886         rdmsr(MSR_MTRRdefType, def, dummy);
 887         def &= 0xff;
 888         if (def != MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
 889                 return 0;
 890
 891         /* Get it and store it aside: */
 892         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
 893         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 894                 mtrr_if->get(i, &base, &size, &type);
 895                 range_state[i].base_pfn = base;
 896                 range_state[i].size_pfn = size;
 897                 range_state[i].type = type;
 898         }
 899
 900         /* Find highest cached pfn: */
 901         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 902                 type = range_state[i].type;
 903                 if (type != MTRR_TYPE_WRBACK)
 904                         continue;
 905                 base = range_state[i].base_pfn;
 906                 size = range_state[i].size_pfn;
 907                 if (highest_pfn < base + size)
 908                         highest_pfn = base + size;
 909         }
 910
 911         /* kvm/qemu doesn't have mtrr set right, don't trim them all: */
 912         if (!highest_pfn) {
 913                 printk(KERN_INFO "CPU MTRRs all blank - virtualized system.\n");
 914                 return 0;
 915         }
 916
 917         /* Check entries number: */
 918         memset(num, 0, sizeof(num));
 919         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 920                 type = range_state[i].type;
 921                 if (type >= MTRR_NUM_TYPES)
 922                         continue;
 923                 size = range_state[i].size_pfn;
 924                 if (!size)
 925                         type = MTRR_NUM_TYPES;
 926                 num[type]++;
 927         }
 928
 929         /* No entry for WB? */
 930         if (!num[MTRR_TYPE_WRBACK])
 931                 return 0;
 932
 933         /* Check if we only had WB and UC: */
 934         if (num[MTRR_TYPE_WRBACK] + num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE] !=
 935                 num_var_ranges - num[MTRR_NUM_TYPES])
 936                 return 0;
 937
 938         memset(range, 0, sizeof(range));
 939         nr_range = 0;
 940         if (mtrr_tom2) {
 941                 range[nr_range].start = (1ULL<<(32 - PAGE_SHIFT));
 942                 range[nr_range].end = mtrr_tom2 >> PAGE_SHIFT;
 943                 if (highest_pfn < range[nr_range].end)
 944                         highest_pfn = range[nr_range].end;
 945                 nr_range++;
 946         }
 947         nr_range = x86_get_mtrr_mem_range(range, nr_range, 0, 0);
 948
 949         /* Check the head: */
 950         total_trim_size = 0;
 951         if (range[0].start)
 952                 total_trim_size += real_trim_memory(0, range[0].start);
 953
 954         /* Check the holes: */
 955         for (i = 0; i < nr_range - 1; i++) {
 956                 if (range[i].end < range[i+1].start)
 957                         total_trim_size += real_trim_memory(range[i].end,
 958                                                             range[i+1].start);
 959         }
 960
 961         /* Check the top: */
 962         i = nr_range - 1;
 963         if (range[i].end < end_pfn)
 964                 total_trim_size += real_trim_memory(range[i].end,
 965                                                          end_pfn);
 966
 967         if (total_trim_size) {
 968                 pr_warning("WARNING: BIOS bug: CPU MTRRs don't cover all of memory, losing %lluMB of RAM.\n", total_trim_size >> 20);
 969
 970                 if (!changed_by_mtrr_cleanup)
 971                         WARN_ON(1);
 972
 973                 pr_info("update e820 for mtrr\n");
 974                 update_e820();
 975
 976                 return 1;
 977         }
 978
 979         return 0;
 980 }