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/sort.h>
  26 #include <linux/mutex.h>
  27 #include <linux/uaccess.h>
  28 #include <linux/kvm_para.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 res_range {
  38         unsigned long   start;
  39         unsigned long   end;
  40 };
  41
  42 struct var_mtrr_range_state {
  43         unsigned long   base_pfn;
  44         unsigned long   size_pfn;
  45         mtrr_type       type;
  46 };
  47
  48 struct var_mtrr_state {
  49         unsigned long   range_startk;
  50         unsigned long   range_sizek;
  51         unsigned long   chunk_sizek;
  52         unsigned long   gran_sizek;
  53         unsigned int    reg;
  54 };
  55
  56 /* Should be related to MTRR_VAR_RANGES nums */
  57 #define RANGE_NUM                               256
  58
  59 static struct res_range __initdata              range[RANGE_NUM];
  60 static int __initdata                           nr_range;
  61
  62 static struct var_mtrr_range_state __initdata   range_state[RANGE_NUM];
  63
  64 static int __initdata debug_print;
  65 #define Dprintk(x...) do { if (debug_print) printk(KERN_DEBUG x); } while (0)
  66
  67
  68 static int __init
  69 add_range(struct res_range *range, int nr_range,
  70           unsigned long start, unsigned long end)
  71 {
  72         /* Out of slots: */
  73         if (nr_range >= RANGE_NUM)
  74                 return nr_range;
  75
  76         range[nr_range].start = start;
  77         range[nr_range].end = end;
  78
  79         nr_range++;
  80
  81         return nr_range;
  82 }
  83
  84 static int __init
  85 add_range_with_merge(struct res_range *range, int nr_range,
  86                      unsigned long start, unsigned long end)
  87 {
  88         int i;
  89
  90         /* Try to merge it with old one: */
  91         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
  92                 unsigned long final_start, final_end;
  93                 unsigned long common_start, common_end;
  94
  95                 if (!range[i].end)
  96                         continue;
  97
  98                 common_start = max(range[i].start, start);
  99                 common_end = min(range[i].end, end);
 100                 if (common_start > common_end + 1)
 101                         continue;
 102
 103                 final_start = min(range[i].start, start);
 104                 final_end = max(range[i].end, end);
 105
 106                 range[i].start = final_start;
 107                 range[i].end =  final_end;
 108                 return nr_range;
 109         }
 110
 111         /* Need to add it: */
 112         return add_range(range, nr_range, start, end);
 113 }
 114
 115 static void __init
 116 subtract_range(struct res_range *range, unsigned long start, unsigned long end)
 117 {
 118         int i, j;
 119
 120         for (j = 0; j < RANGE_NUM; j++) {
 121                 if (!range[j].end)
 122                         continue;
 123
 124                 if (start <= range[j].start && end >= range[j].end) {
 125                         range[j].start = 0;
 126                         range[j].end = 0;
 127                         continue;
 128                 }
 129
 130                 if (start <= range[j].start && end < range[j].end &&
 131                     range[j].start < end + 1) {
 132                         range[j].start = end + 1;
 133                         continue;
 134                 }
 135
 136
 137                 if (start > range[j].start && end >= range[j].end &&
 138                     range[j].end > start - 1) {
 139                         range[j].end = start - 1;
 140                         continue;
 141                 }
 142
 143                 if (start > range[j].start && end < range[j].end) {
 144                         /* Find the new spare: */
 145                         for (i = 0; i < RANGE_NUM; i++) {
 146                                 if (range[i].end == 0)
 147                                         break;
 148                         }
 149                         if (i < RANGE_NUM) {
 150                                 range[i].end = range[j].end;
 151                                 range[i].start = end + 1;
 152                         } else {
 153                                 printk(KERN_ERR "run of slot in ranges\n");
 154                         }
 155                         range[j].end = start - 1;
 156                         continue;
 157                 }
 158         }
 159 }
 160
 161 static int __init cmp_range(const void *x1, const void *x2)
 162 {
 163         const struct res_range *r1 = x1;
 164         const struct res_range *r2 = x2;
 165         long start1, start2;
 166
 167         start1 = r1->start;
 168         start2 = r2->start;
 169
 170         return start1 - start2;
 171 }
 172
 173 #define BIOS_BUG_MSG KERN_WARNING \
 174         "WARNING: BIOS bug: VAR MTRR %d contains strange UC entry under 1M, check with your system vendor!\n"
 175
 176 static int __init
 177 x86_get_mtrr_mem_range(struct res_range *range, int nr_range,
 178                        unsigned long extra_remove_base,
 179                        unsigned long extra_remove_size)
 180 {
 181         unsigned long base, size;
 182         mtrr_type type;
 183         int i;
 184
 185         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 186                 type = range_state[i].type;
 187                 if (type != MTRR_TYPE_WRBACK)
 188                         continue;
 189                 base = range_state[i].base_pfn;
 190                 size = range_state[i].size_pfn;
 191                 nr_range = add_range_with_merge(range, nr_range, base,
 192                                                 base + size - 1);
 193         }
 194         if (debug_print) {
 195                 printk(KERN_DEBUG "After WB checking\n");
 196                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
 197                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016lx - %016lx\n",
 198                                  range[i].start, range[i].end + 1);
 199         }
 200
 201         /* Take out UC ranges: */
 202         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 203                 type = range_state[i].type;
 204                 if (type != MTRR_TYPE_UNCACHABLE &&
 205                     type != MTRR_TYPE_WRPROT)
 206                         continue;
 207                 size = range_state[i].size_pfn;
 208                 if (!size)
 209                         continue;
 210                 base = range_state[i].base_pfn;
 211                 if (base < (1<<(20-PAGE_SHIFT)) && mtrr_state.have_fixed &&
 212                     (mtrr_state.enabled & 1)) {
 213                         /* Var MTRR contains UC entry below 1M? Skip it: */
 214                         printk(BIOS_BUG_MSG, i);
 215                         if (base + size <= (1<<(20-PAGE_SHIFT)))
 216                                 continue;
 217                         size -= (1<<(20-PAGE_SHIFT)) - base;
 218                         base = 1<<(20-PAGE_SHIFT);
 219                 }
 220                 subtract_range(range, base, base + size - 1);
 221         }
 222         if (extra_remove_size)
 223                 subtract_range(range, extra_remove_base,
 224                                  extra_remove_base + extra_remove_size  - 1);
 225
 226         /* get new range num */
 227         nr_range = 0;
 228         for (i = 0; i < RANGE_NUM; i++) {
 229                 if (!range[i].end)
 230                         continue;
 231                 nr_range++;
 232         }
 233         if  (debug_print) {
 234                 printk(KERN_DEBUG "After UC checking\n");
 235                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
 236                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016lx - %016lx\n",
 237                                  range[i].start, range[i].end + 1);
 238         }
 239
 240         /* sort the ranges */
 241         sort(range, nr_range, sizeof(struct res_range), cmp_range, NULL);
 242         if  (debug_print) {
 243                 printk(KERN_DEBUG "After sorting\n");
 244                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
 245                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016lx - %016lx\n",
 246                                  range[i].start, range[i].end + 1);
 247         }
 248
 249         /* clear those is not used */
 250         for (i = nr_range; i < RANGE_NUM; i++)
 251                 memset(&range[i], 0, sizeof(range[i]));
 252
 253         return nr_range;
 254 }
 255
 256 #ifdef CONFIG_MTRR_SANITIZER
 257
 258 static unsigned long __init sum_ranges(struct res_range *range, int nr_range)
 259 {
 260         unsigned long sum = 0;
 261         int i;
 262
 263         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 264                 sum += range[i].end + 1 - range[i].start;
 265
 266         return sum;
 267 }
 268
 269 static int enable_mtrr_cleanup __initdata =
 270         CONFIG_MTRR_SANITIZER_ENABLE_DEFAULT;
 271
 272 static int __init disable_mtrr_cleanup_setup(char *str)
 273 {
 274         enable_mtrr_cleanup = 0;
 275         return 0;
 276 }
 277 early_param("disable_mtrr_cleanup", disable_mtrr_cleanup_setup);
 278
 279 static int __init enable_mtrr_cleanup_setup(char *str)
 280 {
 281         enable_mtrr_cleanup = 1;
 282         return 0;
 283 }
 284 early_param("enable_mtrr_cleanup", enable_mtrr_cleanup_setup);
 285
 286 static int __init mtrr_cleanup_debug_setup(char *str)
 287 {
 288         debug_print = 1;
 289         return 0;
 290 }
 291 early_param("mtrr_cleanup_debug", mtrr_cleanup_debug_setup);
 292
 293 static void __init
 294 set_var_mtrr(unsigned int reg, unsigned long basek, unsigned long sizek,
 295              unsigned char type, unsigned int address_bits)
 296 {
 297         u32 base_lo, base_hi, mask_lo, mask_hi;
 298         u64 base, mask;
 299
 300         if (!sizek) {
 301                 fill_mtrr_var_range(reg, 0, 0, 0, 0);
 302                 return;
 303         }
 304
 305         mask = (1ULL << address_bits) - 1;
 306         mask &= ~((((u64)sizek) << 10) - 1);
 307
 308         base = ((u64)basek) << 10;
 309
 310         base |= type;
 311         mask |= 0x800;
 312
 313         base_lo = base & ((1ULL<<32) - 1);
 314         base_hi = base >> 32;
 315
 316         mask_lo = mask & ((1ULL<<32) - 1);
 317         mask_hi = mask >> 32;
 318
 319         fill_mtrr_var_range(reg, base_lo, base_hi, mask_lo, mask_hi);
 320 }
 321
 322 static void __init
 323 save_var_mtrr(unsigned int reg, unsigned long basek, unsigned long sizek,
 324               unsigned char type)
 325 {
 326         range_state[reg].base_pfn = basek >> (PAGE_SHIFT - 10);
 327         range_state[reg].size_pfn = sizek >> (PAGE_SHIFT - 10);
 328         range_state[reg].type = type;
 329 }
 330
 331 static void __init set_var_mtrr_all(unsigned int address_bits)
 332 {
 333         unsigned long basek, sizek;
 334         unsigned char type;
 335         unsigned int reg;
 336
 337         for (reg = 0; reg < num_var_ranges; reg++) {
 338                 basek = range_state[reg].base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 339                 sizek = range_state[reg].size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 340                 type = range_state[reg].type;
 341
 342                 set_var_mtrr(reg, basek, sizek, type, address_bits);
 343         }
 344 }
 345
 346 static unsigned long to_size_factor(unsigned long sizek, char *factorp)
 347 {
 348         unsigned long base = sizek;
 349         char factor;
 350
 351         if (base & ((1<<10) - 1)) {
 352                 /* Not MB-aligned: */
 353                 factor = 'K';
 354         } else if (base & ((1<<20) - 1)) {
 355                 factor = 'M';
 356                 base >>= 10;
 357         } else {
 358                 factor = 'G';
 359                 base >>= 20;
 360         }
 361
 362         *factorp = factor;
 363
 364         return base;
 365 }
 366
 367 static unsigned int __init
 368 range_to_mtrr(unsigned int reg, unsigned long range_startk,
 369               unsigned long range_sizek, unsigned char type)
 370 {
 371         if (!range_sizek || (reg >= num_var_ranges))
 372                 return reg;
 373
 374         while (range_sizek) {
 375                 unsigned long max_align, align;
 376                 unsigned long sizek;
 377
 378                 /* Compute the maximum size with which we can make a range: */
 379                 if (range_startk)
 380                         max_align = ffs(range_startk) - 1;
 381                 else
 382                         max_align = 32;
 383
 384                 align = fls(range_sizek) - 1;
 385                 if (align > max_align)
 386                         align = max_align;
 387
 388                 sizek = 1 << align;
 389                 if (debug_print) {
 390                         char start_factor = 'K', size_factor = 'K';
 391                         unsigned long start_base, size_base;
 392
 393                         start_base = to_size_factor(range_startk, &start_factor);
 394                         size_base = to_size_factor(sizek, &size_factor);
 395
 396                         Dprintk("Setting variable MTRR %d, "
 397                                 "base: %ld%cB, range: %ld%cB, type %s\n",
 398                                 reg, start_base, start_factor,
 399                                 size_base, size_factor,
 400                                 (type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE) ? "UC" :
 401                                    ((type == MTRR_TYPE_WRBACK) ? "WB" : "Other")
 402                                 );
 403                 }
 404                 save_var_mtrr(reg++, range_startk, sizek, type);
 405                 range_startk += sizek;
 406                 range_sizek -= sizek;
 407                 if (reg >= num_var_ranges)
 408                         break;
 409         }
 410         return reg;
 411 }
 412
 413 static unsigned __init
 414 range_to_mtrr_with_hole(struct var_mtrr_state *state, unsigned long basek,
 415                         unsigned long sizek)
 416 {
 417         unsigned long hole_basek, hole_sizek;
 418         unsigned long second_basek, second_sizek;
 419         unsigned long range0_basek, range0_sizek;
 420         unsigned long range_basek, range_sizek;
 421         unsigned long chunk_sizek;
 422         unsigned long gran_sizek;
 423
 424         hole_basek = 0;
 425         hole_sizek = 0;
 426         second_basek = 0;
 427         second_sizek = 0;
 428         chunk_sizek = state->chunk_sizek;
 429         gran_sizek = state->gran_sizek;
 430
 431         /* Align with gran size, prevent small block used up MTRRs: */
 432         range_basek = ALIGN(state->range_startk, gran_sizek);
 433         if ((range_basek > basek) && basek)
 434                 return second_sizek;
 435
 436         state->range_sizek -= (range_basek - state->range_startk);
 437         range_sizek = ALIGN(state->range_sizek, gran_sizek);
 438
 439         while (range_sizek > state->range_sizek) {
 440                 range_sizek -= gran_sizek;
 441                 if (!range_sizek)
 442                         return 0;
 443         }
 444         state->range_sizek = range_sizek;
 445
 446         /* Try to append some small hole: */
 447         range0_basek = state->range_startk;
 448         range0_sizek = ALIGN(state->range_sizek, chunk_sizek);
 449
 450         /* No increase: */
 451         if (range0_sizek == state->range_sizek) {
 452                 Dprintk("rangeX: %016lx - %016lx\n",
 453                         range0_basek<<10,
 454                         (range0_basek + state->range_sizek)<<10);
 455                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range0_basek,
 456                                 state->range_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 457                 return 0;
 458         }
 459
 460         /* Only cut back when it is not the last: */
 461         if (sizek) {
 462                 while (range0_basek + range0_sizek > (basek + sizek)) {
 463                         if (range0_sizek >= chunk_sizek)
 464                                 range0_sizek -= chunk_sizek;
 465                         else
 466                                 range0_sizek = 0;
 467
 468                         if (!range0_sizek)
 469                                 break;
 470                 }
 471         }
 472
 473 second_try:
 474         range_basek = range0_basek + range0_sizek;
 475
 476         /* One hole in the middle: */
 477         if (range_basek > basek && range_basek <= (basek + sizek))
 478                 second_sizek = range_basek - basek;
 479
 480         if (range0_sizek > state->range_sizek) {
 481
 482                 /* One hole in middle or at the end: */
 483                 hole_sizek = range0_sizek - state->range_sizek - second_sizek;
 484
 485                 /* Hole size should be less than half of range0 size: */
 486                 if (hole_sizek >= (range0_sizek >> 1) &&
 487                     range0_sizek >= chunk_sizek) {
 488                         range0_sizek -= chunk_sizek;
 489                         second_sizek = 0;
 490                         hole_sizek = 0;
 491
 492                         goto second_try;
 493                 }
 494         }
 495
 496         if (range0_sizek) {
 497                 Dprintk("range0: %016lx - %016lx\n",
 498                         range0_basek<<10,
 499                         (range0_basek + range0_sizek)<<10);
 500                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range0_basek,
 501                                 range0_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 502         }
 503
 504         if (range0_sizek < state->range_sizek) {
 505                 /* Need to handle left over range: */
 506                 range_sizek = state->range_sizek - range0_sizek;
 507
 508                 Dprintk("range: %016lx - %016lx\n",
 509                          range_basek<<10,
 510                          (range_basek + range_sizek)<<10);
 511
 512                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range_basek,
 513                                  range_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 514         }
 515
 516         if (hole_sizek) {
 517                 hole_basek = range_basek - hole_sizek - second_sizek;
 518                 Dprintk("hole: %016lx - %016lx\n",
 519                          hole_basek<<10,
 520                          (hole_basek + hole_sizek)<<10);
 521                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, hole_basek,
 522                                  hole_sizek, MTRR_TYPE_UNCACHABLE);
 523         }
 524
 525         return second_sizek;
 526 }
 527
 528 static void __init
 529 set_var_mtrr_range(struct var_mtrr_state *state, unsigned long base_pfn,
 530                    unsigned long size_pfn)
 531 {
 532         unsigned long basek, sizek;
 533         unsigned long second_sizek = 0;
 534
 535         if (state->reg >= num_var_ranges)
 536                 return;
 537
 538         basek = base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 539         sizek = size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 540
 541         /* See if I can merge with the last range: */
 542         if ((basek <= 1024) ||
 543             (state->range_startk + state->range_sizek == basek)) {
 544                 unsigned long endk = basek + sizek;
 545                 state->range_sizek = endk - state->range_startk;
 546                 return;
 547         }
 548         /* Write the range mtrrs: */
 549         if (state->range_sizek != 0)
 550                 second_sizek = range_to_mtrr_with_hole(state, basek, sizek);
 551
 552         /* Allocate an msr: */
 553         state->range_startk = basek + second_sizek;
 554         state->range_sizek  = sizek - second_sizek;
 555 }
 556
 557 /* Mininum size of mtrr block that can take hole: */
 558 static u64 mtrr_chunk_size __initdata = (256ULL<<20);
 559
 560 static int __init parse_mtrr_chunk_size_opt(char *p)
 561 {
 562         if (!p)
 563                 return -EINVAL;
 564         mtrr_chunk_size = memparse(p, &p);
 565         return 0;
 566 }
 567 early_param("mtrr_chunk_size", parse_mtrr_chunk_size_opt);
 568
 569 /* Granularity of mtrr of block: */
 570 static u64 mtrr_gran_size __initdata;
 571
 572 static int __init parse_mtrr_gran_size_opt(char *p)
 573 {
 574         if (!p)
 575                 return -EINVAL;
 576         mtrr_gran_size = memparse(p, &p);
 577         return 0;
 578 }
 579 early_param("mtrr_gran_size", parse_mtrr_gran_size_opt);
 580
 581 static unsigned long nr_mtrr_spare_reg __initdata =
 582                                  CONFIG_MTRR_SANITIZER_SPARE_REG_NR_DEFAULT;
 583
 584 static int __init parse_mtrr_spare_reg(char *arg)
 585 {
 586         if (arg)
 587                 nr_mtrr_spare_reg = simple_strtoul(arg, NULL, 0);
 588         return 0;
 589 }
 590 early_param("mtrr_spare_reg_nr", parse_mtrr_spare_reg);
 591
 592 static int __init
 593 x86_setup_var_mtrrs(struct res_range *range, int nr_range,
 594                     u64 chunk_size, u64 gran_size)
 595 {
 596         struct var_mtrr_state var_state;
 597         int num_reg;
 598         int i;
 599
 600         var_state.range_startk  = 0;
 601         var_state.range_sizek   = 0;
 602         var_state.reg           = 0;
 603         var_state.chunk_sizek   = chunk_size >> 10;
 604         var_state.gran_sizek    = gran_size >> 10;
 605
 606         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
 607
 608         /* Write the range: */
 609         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
 610                 set_var_mtrr_range(&var_state, range[i].start,
 611                                    range[i].end - range[i].start + 1);
 612         }
 613
 614         /* Write the last range: */
 615         if (var_state.range_sizek != 0)
 616                 range_to_mtrr_with_hole(&var_state, 0, 0);
 617
 618         num_reg = var_state.reg;
 619         /* Clear out the extra MTRR's: */
 620         while (var_state.reg < num_var_ranges) {
 621                 save_var_mtrr(var_state.reg, 0, 0, 0);
 622                 var_state.reg++;
 623         }
 624
 625         return num_reg;
 626 }
 627
 628 struct mtrr_cleanup_result {
 629         unsigned long   gran_sizek;
 630         unsigned long   chunk_sizek;
 631         unsigned long   lose_cover_sizek;
 632         unsigned int    num_reg;
 633         int             bad;
 634 };
 635
 636 /*
 637  * gran_size: 64K, 128K, 256K, 512K, 1M, 2M, ..., 2G
 638  * chunk size: gran_size, ..., 2G
 639  * so we need (1+16)*8
 640  */
 641 #define NUM_RESULT      136
 642 #define PSHIFT          (PAGE_SHIFT - 10)
 643
 644 static struct mtrr_cleanup_result __initdata result[NUM_RESULT];
 645 static unsigned long __initdata min_loss_pfn[RANGE_NUM];
 646
 647 static void __init print_out_mtrr_range_state(void)
 648 {
 649         char start_factor = 'K', size_factor = 'K';
 650         unsigned long start_base, size_base;
 651         mtrr_type type;
 652         int i;
 653
 654         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 655
 656                 size_base = range_state[i].size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 657                 if (!size_base)
 658                         continue;
 659
 660                 size_base = to_size_factor(size_base, &size_factor),
 661                 start_base = range_state[i].base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 662                 start_base = to_size_factor(start_base, &start_factor),
 663                 type = range_state[i].type;
 664
 665                 printk(KERN_DEBUG "reg %d, base: %ld%cB, range: %ld%cB, type %s\n",
 666                         i, start_base, start_factor,
 667                         size_base, size_factor,
 668                         (type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE) ? "UC" :
 669                             ((type == MTRR_TYPE_WRPROT) ? "WP" :
 670                              ((type == MTRR_TYPE_WRBACK) ? "WB" : "Other"))
 671                         );
 672         }
 673 }
 674
 675 static int __init mtrr_need_cleanup(void)
 676 {
 677         int i;
 678         mtrr_type type;
 679         unsigned long size;
 680         /* Extra one for all 0: */
 681         int num[MTRR_NUM_TYPES + 1];
 682
 683         /* Check entries number: */
 684         memset(num, 0, sizeof(num));
 685         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 686                 type = range_state[i].type;
 687                 size = range_state[i].size_pfn;
 688                 if (type >= MTRR_NUM_TYPES)
 689                         continue;
 690                 if (!size)
 691                         type = MTRR_NUM_TYPES;
 692                 if (type == MTRR_TYPE_WRPROT)
 693                         type = MTRR_TYPE_UNCACHABLE;
 694                 num[type]++;
 695         }
 696
 697         /* Check if we got UC entries: */
 698         if (!num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE])
 699                 return 0;
 700
 701         /* Check if we only had WB and UC */
 702         if (num[MTRR_TYPE_WRBACK] + num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE] !=
 703             num_var_ranges - num[MTRR_NUM_TYPES])
 704                 return 0;
 705
 706         return 1;
 707 }
 708
 709 static unsigned long __initdata range_sums;
 710
 711 static void __init
 712 mtrr_calc_range_state(u64 chunk_size, u64 gran_size,
 713                       unsigned long x_remove_base,
 714                       unsigned long x_remove_size, int i)
 715 {
 716         static struct res_range range_new[RANGE_NUM];
 717         unsigned long range_sums_new;
 718         static int nr_range_new;
 719         int num_reg;
 720
 721         /* Convert ranges to var ranges state: */
 722         num_reg = x86_setup_var_mtrrs(range, nr_range, chunk_size, gran_size);
 723
 724         /* We got new setting in range_state, check it: */
 725         memset(range_new, 0, sizeof(range_new));
 726         nr_range_new = x86_get_mtrr_mem_range(range_new, 0,
 727                                 x_remove_base, x_remove_size);
 728         range_sums_new = sum_ranges(range_new, nr_range_new);
 729
 730         result[i].chunk_sizek = chunk_size >> 10;
 731         result[i].gran_sizek = gran_size >> 10;
 732         result[i].num_reg = num_reg;
 733
 734         if (range_sums < range_sums_new) {
 735                 result[i].lose_cover_sizek = (range_sums_new - range_sums) << PSHIFT;
 736                 result[i].bad = 1;
 737         } else {
 738                 result[i].lose_cover_sizek = (range_sums - range_sums_new) << PSHIFT;
 739         }
 740
 741         /* Double check it: */
 742         if (!result[i].bad && !result[i].lose_cover_sizek) {
 743                 if (nr_range_new != nr_range || memcmp(range, range_new, sizeof(range)))
 744                         result[i].bad = 1;
 745         }
 746
 747         if (!result[i].bad && (range_sums - range_sums_new < min_loss_pfn[num_reg]))
 748                 min_loss_pfn[num_reg] = range_sums - range_sums_new;
 749 }
 750
 751 static void __init mtrr_print_out_one_result(int i)
 752 {
 753         unsigned long gran_base, chunk_base, lose_base;
 754         char gran_factor, chunk_factor, lose_factor;
 755
 756         gran_base = to_size_factor(result[i].gran_sizek, &gran_factor),
 757         chunk_base = to_size_factor(result[i].chunk_sizek, &chunk_factor),
 758         lose_base = to_size_factor(result[i].lose_cover_sizek, &lose_factor),
 759
 760         pr_info("%sgran_size: %ld%c \tchunk_size: %ld%c \t",
 761                 result[i].bad ? "*BAD*" : " ",
 762                 gran_base, gran_factor, chunk_base, chunk_factor);
 763         pr_cont("num_reg: %d  \tlose cover RAM: %s%ld%c\n",
 764                 result[i].num_reg, result[i].bad ? "-" : "",
 765                 lose_base, lose_factor);
 766 }
 767
 768 static int __init mtrr_search_optimal_index(void)
 769 {
 770         int num_reg_good;
 771         int index_good;
 772         int i;
 773
 774         if (nr_mtrr_spare_reg >= num_var_ranges)
 775                 nr_mtrr_spare_reg = num_var_ranges - 1;
 776
 777         num_reg_good = -1;
 778         for (i = num_var_ranges - nr_mtrr_spare_reg; i > 0; i--) {
 779                 if (!min_loss_pfn[i])
 780                         num_reg_good = i;
 781         }
 782
 783         index_good = -1;
 784         if (num_reg_good != -1) {
 785                 for (i = 0; i < NUM_RESULT; i++) {
 786                         if (!result[i].bad &&
 787                             result[i].num_reg == num_reg_good &&
 788                             !result[i].lose_cover_sizek) {
 789                                 index_good = i;
 790                                 break;
 791                         }
 792                 }
 793         }
 794
 795         return index_good;
 796 }
 797
 798 int __init mtrr_cleanup(unsigned address_bits)
 799 {
 800         unsigned long x_remove_base, x_remove_size;
 801         unsigned long base, size, def, dummy;
 802         u64 chunk_size, gran_size;
 803         mtrr_type type;
 804         int index_good;
 805         int i;
 806
 807         if (!is_cpu(INTEL) || enable_mtrr_cleanup < 1)
 808                 return 0;
 809
 810         rdmsr(MSR_MTRRdefType, def, dummy);
 811         def &= 0xff;
 812         if (def != MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
 813                 return 0;
 814
 815         /* Get it and store it aside: */
 816         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
 817         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 818                 mtrr_if->get(i, &base, &size, &type);
 819                 range_state[i].base_pfn = base;
 820                 range_state[i].size_pfn = size;
 821                 range_state[i].type = type;
 822         }
 823
 824         /* Check if we need handle it and can handle it: */
 825         if (!mtrr_need_cleanup())
 826                 return 0;
 827
 828         /* Print original var MTRRs at first, for debugging: */
 829         printk(KERN_DEBUG "original variable MTRRs\n");
 830         print_out_mtrr_range_state();
 831
 832         memset(range, 0, sizeof(range));
 833         x_remove_size = 0;
 834         x_remove_base = 1 << (32 - PAGE_SHIFT);
 835         if (mtrr_tom2)
 836                 x_remove_size = (mtrr_tom2 >> PAGE_SHIFT) - x_remove_base;
 837
 838         nr_range = x86_get_mtrr_mem_range(range, 0, x_remove_base, x_remove_size);
 839         /*
 840          * [0, 1M) should always be covered by var mtrr with WB
 841          * and fixed mtrrs should take effect before var mtrr for it:
 842          */
 843         nr_range = add_range_with_merge(range, nr_range, 0,
 844                                         (1ULL<<(20 - PAGE_SHIFT)) - 1);
 845         /* Sort the ranges: */
 846         sort(range, nr_range, sizeof(struct res_range), cmp_range, NULL);
 847
 848         range_sums = sum_ranges(range, nr_range);
 849         printk(KERN_INFO "total RAM coverred: %ldM\n",
 850                range_sums >> (20 - PAGE_SHIFT));
 851
 852         if (mtrr_chunk_size && mtrr_gran_size) {
 853                 i = 0;
 854                 mtrr_calc_range_state(mtrr_chunk_size, mtrr_gran_size,
 855                                       x_remove_base, x_remove_size, i);
 856
 857                 mtrr_print_out_one_result(i);
 858
 859                 if (!result[i].bad) {
 860                         set_var_mtrr_all(address_bits);
 861                         printk(KERN_DEBUG "New variable MTRRs\n");
 862                         print_out_mtrr_range_state();
 863                         return 1;
 864                 }
 865                 printk(KERN_INFO "invalid mtrr_gran_size or mtrr_chunk_size, "
 866                        "will find optimal one\n");
 867         }
 868
 869         i = 0;
 870         memset(min_loss_pfn, 0xff, sizeof(min_loss_pfn));
 871         memset(result, 0, sizeof(result));
 872         for (gran_size = (1ULL<<16); gran_size < (1ULL<<32); gran_size <<= 1) {
 873
 874                 for (chunk_size = gran_size; chunk_size < (1ULL<<32);
 875                      chunk_size <<= 1) {
 876
 877                         if (i >= NUM_RESULT)
 878                                 continue;
 879
 880                         mtrr_calc_range_state(chunk_size, gran_size,
 881                                       x_remove_base, x_remove_size, i);
 882                         if (debug_print) {
 883                                 mtrr_print_out_one_result(i);
 884                                 printk(KERN_INFO "\n");
 885                         }
 886
 887                         i++;
 888                 }
 889         }
 890
 891         /* Try to find the optimal index: */
 892         index_good = mtrr_search_optimal_index();
 893
 894         if (index_good != -1) {
 895                 printk(KERN_INFO "Found optimal setting for mtrr clean up\n");
 896                 i = index_good;
 897                 mtrr_print_out_one_result(i);
 898
 899                 /* Convert ranges to var ranges state: */
 900                 chunk_size = result[i].chunk_sizek;
 901                 chunk_size <<= 10;
 902                 gran_size = result[i].gran_sizek;
 903                 gran_size <<= 10;
 904                 x86_setup_var_mtrrs(range, nr_range, chunk_size, gran_size);
 905                 set_var_mtrr_all(address_bits);
 906                 printk(KERN_DEBUG "New variable MTRRs\n");
 907                 print_out_mtrr_range_state();
 908                 return 1;
 909         } else {
 910                 /* print out all */
 911                 for (i = 0; i < NUM_RESULT; i++)
 912                         mtrr_print_out_one_result(i);
 913         }
 914
 915         printk(KERN_INFO "mtrr_cleanup: can not find optimal value\n");
 916         printk(KERN_INFO "please specify mtrr_gran_size/mtrr_chunk_size\n");
 917
 918         return 0;
 919 }
 920 #else
 921 int __init mtrr_cleanup(unsigned address_bits)
 922 {
 923         return 0;
 924 }
 925 #endif
 926
 927 static int disable_mtrr_trim;
 928
 929 static int __init disable_mtrr_trim_setup(char *str)
 930 {
 931         disable_mtrr_trim = 1;
 932         return 0;
 933 }
 934 early_param("disable_mtrr_trim", disable_mtrr_trim_setup);
 935
 936 /*
 937  * Newer AMD K8s and later CPUs have a special magic MSR way to force WB
 938  * for memory >4GB. Check for that here.
 939  * Note this won't check if the MTRRs < 4GB where the magic bit doesn't
 940  * apply to are wrong, but so far we don't know of any such case in the wild.
 941  */
 942 #define Tom2Enabled             (1U << 21)
 943 #define Tom2ForceMemTypeWB      (1U << 22)
 944
 945 int __init amd_special_default_mtrr(void)
 946 {
 947         u32 l, h;
 948
 949         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD)
 950                 return 0;
 951         if (boot_cpu_data.x86 < 0xf || boot_cpu_data.x86 > 0x11)
 952                 return 0;
 953         /* In case some hypervisor doesn't pass SYSCFG through: */
 954         if (rdmsr_safe(MSR_K8_SYSCFG, &l, &h) < 0)
 955                 return 0;
 956         /*
 957          * Memory between 4GB and top of mem is forced WB by this magic bit.
 958          * Reserved before K8RevF, but should be zero there.
 959          */
 960         if ((l & (Tom2Enabled | Tom2ForceMemTypeWB)) ==
 961                  (Tom2Enabled | Tom2ForceMemTypeWB))
 962                 return 1;
 963         return 0;
 964 }
 965
 966 static u64 __init
 967 real_trim_memory(unsigned long start_pfn, unsigned long limit_pfn)
 968 {
 969         u64 trim_start, trim_size;
 970
 971         trim_start = start_pfn;
 972         trim_start <<= PAGE_SHIFT;
 973
 974         trim_size = limit_pfn;
 975         trim_size <<= PAGE_SHIFT;
 976         trim_size -= trim_start;
 977
 978         return e820_update_range(trim_start, trim_size, E820_RAM, E820_RESERVED);
 979 }
 980
 981 /**
 982  * mtrr_trim_uncached_memory - trim RAM not covered by MTRRs
 983  * @end_pfn: ending page frame number
 984  *
 985  * Some buggy BIOSes don't setup the MTRRs properly for systems with certain
 986  * memory configurations.  This routine checks that the highest MTRR matches
 987  * the end of memory, to make sure the MTRRs having a write back type cover
 988  * all of the memory the kernel is intending to use.  If not, it'll trim any
 989  * memory off the end by adjusting end_pfn, removing it from the kernel's
 990  * allocation pools, warning the user with an obnoxious message.
 991  */
 992 int __init mtrr_trim_uncached_memory(unsigned long end_pfn)
 993 {
 994         unsigned long i, base, size, highest_pfn = 0, def, dummy;
 995         mtrr_type type;
 996         u64 total_trim_size;
 997         /* extra one for all 0 */
 998         int num[MTRR_NUM_TYPES + 1];
 999
1000         /*
1001          * Make sure we only trim uncachable memory on machines that
1002          * support the Intel MTRR architecture:
1003          */
1004         if (!is_cpu(INTEL) || disable_mtrr_trim)
1005                 return 0;
1006
1007         rdmsr(MSR_MTRRdefType, def, dummy);
1008         def &= 0xff;
1009         if (def != MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
1010                 return 0;
1011
1012         /* Get it and store it aside: */
1013         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
1014         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
1015                 mtrr_if->get(i, &base, &size, &type);
1016                 range_state[i].base_pfn = base;
1017                 range_state[i].size_pfn = size;
1018                 range_state[i].type = type;
1019         }
1020
1021         /* Find highest cached pfn: */
1022         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
1023                 type = range_state[i].type;
1024                 if (type != MTRR_TYPE_WRBACK)
1025                         continue;
1026                 base = range_state[i].base_pfn;
1027                 size = range_state[i].size_pfn;
1028                 if (highest_pfn < base + size)
1029                         highest_pfn = base + size;
1030         }
1031
1032         /* kvm/qemu doesn't have mtrr set right, don't trim them all: */
1033         if (!highest_pfn) {
1034                 printk(KERN_INFO "CPU MTRRs all blank - virtualized system.\n");
1035                 return 0;
1036         }
1037
1038         /* Check entries number: */
1039         memset(num, 0, sizeof(num));
1040         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
1041                 type = range_state[i].type;
1042                 if (type >= MTRR_NUM_TYPES)
1043                         continue;
1044                 size = range_state[i].size_pfn;
1045                 if (!size)
1046                         type = MTRR_NUM_TYPES;
1047                 num[type]++;
1048         }
1049
1050         /* No entry for WB? */
1051         if (!num[MTRR_TYPE_WRBACK])
1052                 return 0;
1053
1054         /* Check if we only had WB and UC: */
1055         if (num[MTRR_TYPE_WRBACK] + num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE] !=
1056                 num_var_ranges - num[MTRR_NUM_TYPES])
1057                 return 0;
1058
1059         memset(range, 0, sizeof(range));
1060         nr_range = 0;
1061         if (mtrr_tom2) {
1062                 range[nr_range].start = (1ULL<<(32 - PAGE_SHIFT));
1063                 range[nr_range].end = (mtrr_tom2 >> PAGE_SHIFT) - 1;
1064                 if (highest_pfn < range[nr_range].end + 1)
1065                         highest_pfn = range[nr_range].end + 1;
1066                 nr_range++;
1067         }
1068         nr_range = x86_get_mtrr_mem_range(range, nr_range, 0, 0);
1069
1070         /* Check the head: */
1071         total_trim_size = 0;
1072         if (range[0].start)
1073                 total_trim_size += real_trim_memory(0, range[0].start);
1074
1075         /* Check the holes: */
1076         for (i = 0; i < nr_range - 1; i++) {
1077                 if (range[i].end + 1 < range[i+1].start)
1078                         total_trim_size += real_trim_memory(range[i].end + 1,
1079                                                             range[i+1].start);
1080         }
1081
1082         /* Check the top: */
1083         i = nr_range - 1;
1084         if (range[i].end + 1 < end_pfn)
1085                 total_trim_size += real_trim_memory(range[i].end + 1,
1086                                                          end_pfn);
1087
1088         if (total_trim_size) {
1089                 pr_warning("WARNING: BIOS bug: CPU MTRRs don't cover all of memory, losing %lluMB of RAM.\n", total_trim_size >> 20);
1090
1091                 if (!changed_by_mtrr_cleanup)
1092                         WARN_ON(1);
1093
1094                 pr_info("update e820 for mtrr\n");
1095                 update_e820();
1096
1097                 return 1;
1098         }
1099
1100         return 0;
1101 }