SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - arch/x86/kernel/cpu/mtrr/cleanup.c

   1 /*  MTRR (Memory Type Range Register) cleanup
   2
   3     Copyright (C) 2009 Yinghai Lu
   4
   5     This library is free software; you can redistribute it and/or
   6     modify it under the terms of the GNU Library General Public
   7     License as published by the Free Software Foundation; either
   8     version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   9
  10     This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13     Library General Public License for more details.
  14
  15     You should have received a copy of the GNU Library General Public
  16     License along with this library; if not, write to the Free
  17     Software Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  18 */
  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/sort.h>
  27
  28 #include <asm/e820.h>
  29 #include <asm/mtrr.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/processor.h>
  32 #include <asm/msr.h>
  33 #include <asm/kvm_para.h>
  34 #include "mtrr.h"
  35
  36 /* should be related to MTRR_VAR_RANGES nums */
  37 #define RANGE_NUM 256
  38
  39 struct res_range {
  40         unsigned long start;
  41         unsigned long end;
  42 };
  43
  44 static int __init
  45 add_range(struct res_range *range, int nr_range, unsigned long start,
  46                               unsigned long end)
  47 {
  48         /* out of slots */
  49         if (nr_range >= RANGE_NUM)
  50                 return nr_range;
  51
  52         range[nr_range].start = start;
  53         range[nr_range].end = end;
  54
  55         nr_range++;
  56
  57         return nr_range;
  58 }
  59
  60 static int __init
  61 add_range_with_merge(struct res_range *range, int nr_range, unsigned long start,
  62                               unsigned long end)
  63 {
  64         int i;
  65
  66         /* try to merge it with old one */
  67         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
  68                 unsigned long final_start, final_end;
  69                 unsigned long common_start, common_end;
  70
  71                 if (!range[i].end)
  72                         continue;
  73
  74                 common_start = max(range[i].start, start);
  75                 common_end = min(range[i].end, end);
  76                 if (common_start > common_end + 1)
  77                         continue;
  78
  79                 final_start = min(range[i].start, start);
  80                 final_end = max(range[i].end, end);
  81
  82                 range[i].start = final_start;
  83                 range[i].end =  final_end;
  84                 return nr_range;
  85         }
  86
  87         /* need to add that */
  88         return add_range(range, nr_range, start, end);
  89 }
  90
  91 static void __init
  92 subtract_range(struct res_range *range, unsigned long start, unsigned long end)
  93 {
  94         int i, j;
  95
  96         for (j = 0; j < RANGE_NUM; j++) {
  97                 if (!range[j].end)
  98                         continue;
  99
 100                 if (start <= range[j].start && end >= range[j].end) {
 101                         range[j].start = 0;
 102                         range[j].end = 0;
 103                         continue;
 104                 }
 105
 106                 if (start <= range[j].start && end < range[j].end &&
 107                     range[j].start < end + 1) {
 108                         range[j].start = end + 1;
 109                         continue;
 110                 }
 111
 112
 113                 if (start > range[j].start && end >= range[j].end &&
 114                     range[j].end > start - 1) {
 115                         range[j].end = start - 1;
 116                         continue;
 117                 }
 118
 119                 if (start > range[j].start && end < range[j].end) {
 120                         /* find the new spare */
 121                         for (i = 0; i < RANGE_NUM; i++) {
 122                                 if (range[i].end == 0)
 123                                         break;
 124                         }
 125                         if (i < RANGE_NUM) {
 126                                 range[i].end = range[j].end;
 127                                 range[i].start = end + 1;
 128                         } else {
 129                                 printk(KERN_ERR "run of slot in ranges\n");
 130                         }
 131                         range[j].end = start - 1;
 132                         continue;
 133                 }
 134         }
 135 }
 136
 137 static int __init cmp_range(const void *x1, const void *x2)
 138 {
 139         const struct res_range *r1 = x1;
 140         const struct res_range *r2 = x2;
 141         long start1, start2;
 142
 143         start1 = r1->start;
 144         start2 = r2->start;
 145
 146         return start1 - start2;
 147 }
 148
 149 struct var_mtrr_range_state {
 150         unsigned long base_pfn;
 151         unsigned long size_pfn;
 152         mtrr_type type;
 153 };
 154
 155 static struct var_mtrr_range_state __initdata range_state[RANGE_NUM];
 156 static int __initdata debug_print;
 157
 158 static int __init
 159 x86_get_mtrr_mem_range(struct res_range *range, int nr_range,
 160                        unsigned long extra_remove_base,
 161                        unsigned long extra_remove_size)
 162 {
 163         unsigned long i, base, size;
 164         mtrr_type type;
 165
 166         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 167                 type = range_state[i].type;
 168                 if (type != MTRR_TYPE_WRBACK)
 169                         continue;
 170                 base = range_state[i].base_pfn;
 171                 size = range_state[i].size_pfn;
 172                 nr_range = add_range_with_merge(range, nr_range, base,
 173                                                 base + size - 1);
 174         }
 175         if (debug_print) {
 176                 printk(KERN_DEBUG "After WB checking\n");
 177                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
 178                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016lx - %016lx\n",
 179                                  range[i].start, range[i].end + 1);
 180         }
 181
 182         /* take out UC ranges */
 183         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 184                 type = range_state[i].type;
 185                 if (type != MTRR_TYPE_UNCACHABLE &&
 186                     type != MTRR_TYPE_WRPROT)
 187                         continue;
 188                 size = range_state[i].size_pfn;
 189                 if (!size)
 190                         continue;
 191                 base = range_state[i].base_pfn;
 192                 if (base < (1<<(20-PAGE_SHIFT)) && mtrr_state.have_fixed &&
 193                     (mtrr_state.enabled & 1)) {
 194                         /* Var MTRR contains UC entry below 1M? Skip it: */
 195                         printk(KERN_WARNING "WARNING: BIOS bug: VAR MTRR %d "
 196                                 "contains strange UC entry under 1M, check "
 197                                 "with your system vendor!\n", i);
 198                         if (base + size <= (1<<(20-PAGE_SHIFT)))
 199                                 continue;
 200                         size -= (1<<(20-PAGE_SHIFT)) - base;
 201                         base = 1<<(20-PAGE_SHIFT);
 202                 }
 203                 subtract_range(range, base, base + size - 1);
 204         }
 205         if (extra_remove_size)
 206                 subtract_range(range, extra_remove_base,
 207                                  extra_remove_base + extra_remove_size  - 1);
 208
 209         /* get new range num */
 210         nr_range = 0;
 211         for (i = 0; i < RANGE_NUM; i++) {
 212                 if (!range[i].end)
 213                         continue;
 214                 nr_range++;
 215         }
 216         if  (debug_print) {
 217                 printk(KERN_DEBUG "After UC checking\n");
 218                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
 219                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016lx - %016lx\n",
 220                                  range[i].start, range[i].end + 1);
 221         }
 222
 223         /* sort the ranges */
 224         sort(range, nr_range, sizeof(struct res_range), cmp_range, NULL);
 225         if  (debug_print) {
 226                 printk(KERN_DEBUG "After sorting\n");
 227                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
 228                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016lx - %016lx\n",
 229                                  range[i].start, range[i].end + 1);
 230         }
 231
 232         /* clear those is not used */
 233         for (i = nr_range; i < RANGE_NUM; i++)
 234                 memset(&range[i], 0, sizeof(range[i]));
 235
 236         return nr_range;
 237 }
 238
 239 static struct res_range __initdata range[RANGE_NUM];
 240 static int __initdata nr_range;
 241
 242 #ifdef CONFIG_MTRR_SANITIZER
 243
 244 static unsigned long __init sum_ranges(struct res_range *range, int nr_range)
 245 {
 246         unsigned long sum;
 247         int i;
 248
 249         sum = 0;
 250         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 251                 sum += range[i].end + 1 - range[i].start;
 252
 253         return sum;
 254 }
 255
 256 static int enable_mtrr_cleanup __initdata =
 257         CONFIG_MTRR_SANITIZER_ENABLE_DEFAULT;
 258
 259 static int __init disable_mtrr_cleanup_setup(char *str)
 260 {
 261         enable_mtrr_cleanup = 0;
 262         return 0;
 263 }
 264 early_param("disable_mtrr_cleanup", disable_mtrr_cleanup_setup);
 265
 266 static int __init enable_mtrr_cleanup_setup(char *str)
 267 {
 268         enable_mtrr_cleanup = 1;
 269         return 0;
 270 }
 271 early_param("enable_mtrr_cleanup", enable_mtrr_cleanup_setup);
 272
 273 static int __init mtrr_cleanup_debug_setup(char *str)
 274 {
 275         debug_print = 1;
 276         return 0;
 277 }
 278 early_param("mtrr_cleanup_debug", mtrr_cleanup_debug_setup);
 279
 280 struct var_mtrr_state {
 281         unsigned long   range_startk;
 282         unsigned long   range_sizek;
 283         unsigned long   chunk_sizek;
 284         unsigned long   gran_sizek;
 285         unsigned int    reg;
 286 };
 287
 288 static void __init
 289 set_var_mtrr(unsigned int reg, unsigned long basek, unsigned long sizek,
 290                 unsigned char type, unsigned int address_bits)
 291 {
 292         u32 base_lo, base_hi, mask_lo, mask_hi;
 293         u64 base, mask;
 294
 295         if (!sizek) {
 296                 fill_mtrr_var_range(reg, 0, 0, 0, 0);
 297                 return;
 298         }
 299
 300         mask = (1ULL << address_bits) - 1;
 301         mask &= ~((((u64)sizek) << 10) - 1);
 302
 303         base  = ((u64)basek) << 10;
 304
 305         base |= type;
 306         mask |= 0x800;
 307
 308         base_lo = base & ((1ULL<<32) - 1);
 309         base_hi = base >> 32;
 310
 311         mask_lo = mask & ((1ULL<<32) - 1);
 312         mask_hi = mask >> 32;
 313
 314         fill_mtrr_var_range(reg, base_lo, base_hi, mask_lo, mask_hi);
 315 }
 316
 317 static void __init
 318 save_var_mtrr(unsigned int reg, unsigned long basek, unsigned long sizek,
 319                 unsigned char type)
 320 {
 321         range_state[reg].base_pfn = basek >> (PAGE_SHIFT - 10);
 322         range_state[reg].size_pfn = sizek >> (PAGE_SHIFT - 10);
 323         range_state[reg].type = type;
 324 }
 325
 326 static void __init
 327 set_var_mtrr_all(unsigned int address_bits)
 328 {
 329         unsigned long basek, sizek;
 330         unsigned char type;
 331         unsigned int reg;
 332
 333         for (reg = 0; reg < num_var_ranges; reg++) {
 334                 basek = range_state[reg].base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 335                 sizek = range_state[reg].size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 336                 type = range_state[reg].type;
 337
 338                 set_var_mtrr(reg, basek, sizek, type, address_bits);
 339         }
 340 }
 341
 342 static unsigned long to_size_factor(unsigned long sizek, char *factorp)
 343 {
 344         char factor;
 345         unsigned long base = sizek;
 346
 347         if (base & ((1<<10) - 1)) {
 348                 /* not MB alignment */
 349                 factor = 'K';
 350         } else if (base & ((1<<20) - 1)) {
 351                 factor = 'M';
 352                 base >>= 10;
 353         } else {
 354                 factor = 'G';
 355                 base >>= 20;
 356         }
 357
 358         *factorp = factor;
 359
 360         return base;
 361 }
 362
 363 static unsigned int __init
 364 range_to_mtrr(unsigned int reg, unsigned long range_startk,
 365               unsigned long range_sizek, unsigned char type)
 366 {
 367         if (!range_sizek || (reg >= num_var_ranges))
 368                 return reg;
 369
 370         while (range_sizek) {
 371                 unsigned long max_align, align;
 372                 unsigned long sizek;
 373
 374                 /* Compute the maximum size I can make a range */
 375                 if (range_startk)
 376                         max_align = ffs(range_startk) - 1;
 377                 else
 378                         max_align = 32;
 379                 align = fls(range_sizek) - 1;
 380                 if (align > max_align)
 381                         align = max_align;
 382
 383                 sizek = 1 << align;
 384                 if (debug_print) {
 385                         char start_factor = 'K', size_factor = 'K';
 386                         unsigned long start_base, size_base;
 387
 388                         start_base = to_size_factor(range_startk,
 389                                                          &start_factor),
 390                         size_base = to_size_factor(sizek, &size_factor),
 391
 392                         printk(KERN_DEBUG "Setting variable MTRR %d, "
 393                                 "base: %ld%cB, range: %ld%cB, type %s\n",
 394                                 reg, start_base, start_factor,
 395                                 size_base, size_factor,
 396                                 (type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE) ? "UC" :
 397                                    ((type == MTRR_TYPE_WRBACK) ? "WB" : "Other")
 398                                 );
 399                 }
 400                 save_var_mtrr(reg++, range_startk, sizek, type);
 401                 range_startk += sizek;
 402                 range_sizek -= sizek;
 403                 if (reg >= num_var_ranges)
 404                         break;
 405         }
 406         return reg;
 407 }
 408
 409 static unsigned __init
 410 range_to_mtrr_with_hole(struct var_mtrr_state *state, unsigned long basek,
 411                         unsigned long sizek)
 412 {
 413         unsigned long hole_basek, hole_sizek;
 414         unsigned long second_basek, second_sizek;
 415         unsigned long range0_basek, range0_sizek;
 416         unsigned long range_basek, range_sizek;
 417         unsigned long chunk_sizek;
 418         unsigned long gran_sizek;
 419
 420         hole_basek = 0;
 421         hole_sizek = 0;
 422         second_basek = 0;
 423         second_sizek = 0;
 424         chunk_sizek = state->chunk_sizek;
 425         gran_sizek = state->gran_sizek;
 426
 427         /* align with gran size, prevent small block used up MTRRs */
 428         range_basek = ALIGN(state->range_startk, gran_sizek);
 429         if ((range_basek > basek) && basek)
 430                 return second_sizek;
 431         state->range_sizek -= (range_basek - state->range_startk);
 432         range_sizek = ALIGN(state->range_sizek, gran_sizek);
 433
 434         while (range_sizek > state->range_sizek) {
 435                 range_sizek -= gran_sizek;
 436                 if (!range_sizek)
 437                         return 0;
 438         }
 439         state->range_sizek = range_sizek;
 440
 441         /* try to append some small hole */
 442         range0_basek = state->range_startk;
 443         range0_sizek = ALIGN(state->range_sizek, chunk_sizek);
 444
 445         /* no increase */
 446         if (range0_sizek == state->range_sizek) {
 447                 if (debug_print)
 448                         printk(KERN_DEBUG "rangeX: %016lx - %016lx\n",
 449                                 range0_basek<<10,
 450                                 (range0_basek + state->range_sizek)<<10);
 451                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range0_basek,
 452                                 state->range_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 453                 return 0;
 454         }
 455
 456         /* only cut back, when it is not the last */
 457         if (sizek) {
 458                 while (range0_basek + range0_sizek > (basek + sizek)) {
 459                         if (range0_sizek >= chunk_sizek)
 460                                 range0_sizek -= chunk_sizek;
 461                         else
 462                                 range0_sizek = 0;
 463
 464                         if (!range0_sizek)
 465                                 break;
 466                 }
 467         }
 468
 469 second_try:
 470         range_basek = range0_basek + range0_sizek;
 471
 472         /* one hole in the middle */
 473         if (range_basek > basek && range_basek <= (basek + sizek))
 474                 second_sizek = range_basek - basek;
 475
 476         if (range0_sizek > state->range_sizek) {
 477
 478                 /* one hole in middle or at end */
 479                 hole_sizek = range0_sizek - state->range_sizek - second_sizek;
 480
 481                 /* hole size should be less than half of range0 size */
 482                 if (hole_sizek >= (range0_sizek >> 1) &&
 483                     range0_sizek >= chunk_sizek) {
 484                         range0_sizek -= chunk_sizek;
 485                         second_sizek = 0;
 486                         hole_sizek = 0;
 487
 488                         goto second_try;
 489                 }
 490         }
 491
 492         if (range0_sizek) {
 493                 if (debug_print)
 494                         printk(KERN_DEBUG "range0: %016lx - %016lx\n",
 495                                 range0_basek<<10,
 496                                 (range0_basek + range0_sizek)<<10);
 497                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range0_basek,
 498                                 range0_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 499         }
 500
 501         if (range0_sizek < state->range_sizek) {
 502                 /* need to handle left over */
 503                 range_sizek = state->range_sizek - range0_sizek;
 504
 505                 if (debug_print)
 506                         printk(KERN_DEBUG "range: %016lx - %016lx\n",
 507                                  range_basek<<10,
 508                                  (range_basek + range_sizek)<<10);
 509                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range_basek,
 510                                  range_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 511         }
 512
 513         if (hole_sizek) {
 514                 hole_basek = range_basek - hole_sizek - second_sizek;
 515                 if (debug_print)
 516                         printk(KERN_DEBUG "hole: %016lx - %016lx\n",
 517                                  hole_basek<<10,
 518                                  (hole_basek + hole_sizek)<<10);
 519                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, hole_basek,
 520                                  hole_sizek, MTRR_TYPE_UNCACHABLE);
 521         }
 522
 523         return second_sizek;
 524 }
 525
 526 static void __init
 527 set_var_mtrr_range(struct var_mtrr_state *state, unsigned long base_pfn,
 528                    unsigned long size_pfn)
 529 {
 530         unsigned long basek, sizek;
 531         unsigned long second_sizek = 0;
 532
 533         if (state->reg >= num_var_ranges)
 534                 return;
 535
 536         basek = base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 537         sizek = size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 538
 539         /* See if I can merge with the last range */
 540         if ((basek <= 1024) ||
 541             (state->range_startk + state->range_sizek == basek)) {
 542                 unsigned long endk = basek + sizek;
 543                 state->range_sizek = endk - state->range_startk;
 544                 return;
 545         }
 546         /* Write the range mtrrs */
 547         if (state->range_sizek != 0)
 548                 second_sizek = range_to_mtrr_with_hole(state, basek, sizek);
 549
 550         /* Allocate an msr */
 551         state->range_startk = basek + second_sizek;
 552         state->range_sizek  = sizek - second_sizek;
 553 }
 554
 555 /* mininum size of mtrr block that can take hole */
 556 static u64 mtrr_chunk_size __initdata = (256ULL<<20);
 557
 558 static int __init parse_mtrr_chunk_size_opt(char *p)
 559 {
 560         if (!p)
 561                 return -EINVAL;
 562         mtrr_chunk_size = memparse(p, &p);
 563         return 0;
 564 }
 565 early_param("mtrr_chunk_size", parse_mtrr_chunk_size_opt);
 566
 567 /* granity of mtrr of block */
 568 static u64 mtrr_gran_size __initdata;
 569
 570 static int __init parse_mtrr_gran_size_opt(char *p)
 571 {
 572         if (!p)
 573                 return -EINVAL;
 574         mtrr_gran_size = memparse(p, &p);
 575         return 0;
 576 }
 577 early_param("mtrr_gran_size", parse_mtrr_gran_size_opt);
 578
 579 static int nr_mtrr_spare_reg __initdata =
 580                                  CONFIG_MTRR_SANITIZER_SPARE_REG_NR_DEFAULT;
 581
 582 static int __init parse_mtrr_spare_reg(char *arg)
 583 {
 584         if (arg)
 585                 nr_mtrr_spare_reg = simple_strtoul(arg, NULL, 0);
 586         return 0;
 587 }
 588
 589 early_param("mtrr_spare_reg_nr", parse_mtrr_spare_reg);
 590
 591 static int __init
 592 x86_setup_var_mtrrs(struct res_range *range, int nr_range,
 593                     u64 chunk_size, u64 gran_size)
 594 {
 595         struct var_mtrr_state var_state;
 596         int i;
 597         int num_reg;
 598
 599         var_state.range_startk  = 0;
 600         var_state.range_sizek   = 0;
 601         var_state.reg           = 0;
 602         var_state.chunk_sizek   = chunk_size >> 10;
 603         var_state.gran_sizek    = gran_size >> 10;
 604
 605         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
 606
 607         /* Write the range etc */
 608         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 609                 set_var_mtrr_range(&var_state, range[i].start,
 610                                    range[i].end - range[i].start + 1);
 611
 612         /* Write the last range */
 613         if (var_state.range_sizek != 0)
 614                 range_to_mtrr_with_hole(&var_state, 0, 0);
 615
 616         num_reg = var_state.reg;
 617         /* Clear out the extra MTRR's */
 618         while (var_state.reg < num_var_ranges) {
 619                 save_var_mtrr(var_state.reg, 0, 0, 0);
 620                 var_state.reg++;
 621         }
 622
 623         return num_reg;
 624 }
 625
 626 struct mtrr_cleanup_result {
 627         unsigned long gran_sizek;
 628         unsigned long chunk_sizek;
 629         unsigned long lose_cover_sizek;
 630         unsigned int num_reg;
 631         int bad;
 632 };
 633
 634 /*
 635  * gran_size: 64K, 128K, 256K, 512K, 1M, 2M, ..., 2G
 636  * chunk size: gran_size, ..., 2G
 637  * so we need (1+16)*8
 638  */
 639 #define NUM_RESULT      136
 640 #define PSHIFT          (PAGE_SHIFT - 10)
 641
 642 static struct mtrr_cleanup_result __initdata result[NUM_RESULT];
 643 static unsigned long __initdata min_loss_pfn[RANGE_NUM];
 644
 645 static void __init print_out_mtrr_range_state(void)
 646 {
 647         int i;
 648         char start_factor = 'K', size_factor = 'K';
 649         unsigned long start_base, size_base;
 650         mtrr_type type;
 651
 652         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 653
 654                 size_base = range_state[i].size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 655                 if (!size_base)
 656                         continue;
 657
 658                 size_base = to_size_factor(size_base, &size_factor),
 659                 start_base = range_state[i].base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 660                 start_base = to_size_factor(start_base, &start_factor),
 661                 type = range_state[i].type;
 662
 663                 printk(KERN_DEBUG "reg %d, base: %ld%cB, range: %ld%cB, type %s\n",
 664                         i, start_base, start_factor,
 665                         size_base, size_factor,
 666                         (type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE) ? "UC" :
 667                             ((type == MTRR_TYPE_WRPROT) ? "WP" :
 668                              ((type == MTRR_TYPE_WRBACK) ? "WB" : "Other"))
 669                         );
 670         }
 671 }
 672
 673 static int __init mtrr_need_cleanup(void)
 674 {
 675         int i;
 676         mtrr_type type;
 677         unsigned long size;
 678         /* extra one for all 0 */
 679         int num[MTRR_NUM_TYPES + 1];
 680
 681         /* check entries number */
 682         memset(num, 0, sizeof(num));
 683         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 684                 type = range_state[i].type;
 685                 size = range_state[i].size_pfn;
 686                 if (type >= MTRR_NUM_TYPES)
 687                         continue;
 688                 if (!size)
 689                         type = MTRR_NUM_TYPES;
 690                 if (type == MTRR_TYPE_WRPROT)
 691                         type = MTRR_TYPE_UNCACHABLE;
 692                 num[type]++;
 693         }
 694
 695         /* check if we got UC entries */
 696         if (!num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE])
 697                 return 0;
 698
 699         /* check if we only had WB and UC */
 700         if (num[MTRR_TYPE_WRBACK] + num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE] !=
 701                 num_var_ranges - num[MTRR_NUM_TYPES])
 702                 return 0;
 703
 704         return 1;
 705 }
 706
 707 static unsigned long __initdata range_sums;
 708 static void __init mtrr_calc_range_state(u64 chunk_size, u64 gran_size,
 709                                          unsigned long extra_remove_base,
 710                                          unsigned long extra_remove_size,
 711                                          int i)
 712 {
 713         int num_reg;
 714         static struct res_range range_new[RANGE_NUM];
 715         static int nr_range_new;
 716         unsigned long range_sums_new;
 717
 718         /* convert ranges to var ranges state */
 719         num_reg = x86_setup_var_mtrrs(range, nr_range,
 720                                                 chunk_size, gran_size);
 721
 722         /* we got new setting in range_state, check it */
 723         memset(range_new, 0, sizeof(range_new));
 724         nr_range_new = x86_get_mtrr_mem_range(range_new, 0,
 725                                 extra_remove_base, extra_remove_size);
 726         range_sums_new = sum_ranges(range_new, nr_range_new);
 727
 728         result[i].chunk_sizek = chunk_size >> 10;
 729         result[i].gran_sizek = gran_size >> 10;
 730         result[i].num_reg = num_reg;
 731         if (range_sums < range_sums_new) {
 732                 result[i].lose_cover_sizek =
 733                         (range_sums_new - range_sums) << PSHIFT;
 734                 result[i].bad = 1;
 735         } else
 736                 result[i].lose_cover_sizek =
 737                         (range_sums - range_sums_new) << PSHIFT;
 738
 739         /* double check it */
 740         if (!result[i].bad && !result[i].lose_cover_sizek) {
 741                 if (nr_range_new != nr_range ||
 742                         memcmp(range, range_new, sizeof(range)))
 743                                 result[i].bad = 1;
 744         }
 745
 746         if (!result[i].bad && (range_sums - range_sums_new <
 747                                 min_loss_pfn[num_reg])) {
 748                 min_loss_pfn[num_reg] =
 749                         range_sums - range_sums_new;
 750         }
 751 }
 752
 753 static void __init mtrr_print_out_one_result(int i)
 754 {
 755         char gran_factor, chunk_factor, lose_factor;
 756         unsigned long gran_base, chunk_base, lose_base;
 757
 758         gran_base = to_size_factor(result[i].gran_sizek, &gran_factor),
 759         chunk_base = to_size_factor(result[i].chunk_sizek, &chunk_factor),
 760         lose_base = to_size_factor(result[i].lose_cover_sizek, &lose_factor),
 761         printk(KERN_INFO "%sgran_size: %ld%c \tchunk_size: %ld%c \t",
 762                         result[i].bad ? "*BAD*" : " ",
 763                         gran_base, gran_factor, chunk_base, chunk_factor);
 764         printk(KERN_CONT "num_reg: %d  \tlose cover RAM: %s%ld%c\n",
 765                         result[i].num_reg, result[i].bad ? "-" : "",
 766                         lose_base, lose_factor);
 767 }
 768
 769 static int __init mtrr_search_optimal_index(void)
 770 {
 771         int i;
 772         int num_reg_good;
 773         int index_good;
 774
 775         if (nr_mtrr_spare_reg >= num_var_ranges)
 776                 nr_mtrr_spare_reg = num_var_ranges - 1;
 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
 799 int __init mtrr_cleanup(unsigned address_bits)
 800 {
 801         unsigned long extra_remove_base, extra_remove_size;
 802         unsigned long base, size, def, dummy;
 803         mtrr_type type;
 804         u64 chunk_size, gran_size;
 805         int index_good;
 806         int i;
 807
 808         if (!is_cpu(INTEL) || enable_mtrr_cleanup < 1)
 809                 return 0;
 810         rdmsr(MTRRdefType_MSR, 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         extra_remove_size = 0;
 834         extra_remove_base = 1 << (32 - PAGE_SHIFT);
 835         if (mtrr_tom2)
 836                 extra_remove_size =
 837                         (mtrr_tom2 >> PAGE_SHIFT) - extra_remove_base;
 838         nr_range = x86_get_mtrr_mem_range(range, 0, extra_remove_base,
 839                                           extra_remove_size);
 840         /*
 841          * [0, 1M) should always be coverred by var mtrr with WB
 842          * and fixed mtrrs should take effective before var mtrr for it
 843          */
 844         nr_range = add_range_with_merge(range, nr_range, 0,
 845                                         (1ULL<<(20 - PAGE_SHIFT)) - 1);
 846         /* sort the ranges */
 847         sort(range, nr_range, sizeof(struct res_range), cmp_range, NULL);
 848
 849         range_sums = sum_ranges(range, nr_range);
 850         printk(KERN_INFO "total RAM coverred: %ldM\n",
 851                range_sums >> (20 - PAGE_SHIFT));
 852
 853         if (mtrr_chunk_size && mtrr_gran_size) {
 854                 i = 0;
 855                 mtrr_calc_range_state(mtrr_chunk_size, mtrr_gran_size,
 856                                       extra_remove_base, extra_remove_size, i);
 857
 858                 mtrr_print_out_one_result(i);
 859
 860                 if (!result[i].bad) {
 861                         set_var_mtrr_all(address_bits);
 862                         printk(KERN_DEBUG "New variable MTRRs\n");
 863                         print_out_mtrr_range_state();
 864                         return 1;
 865                 }
 866                 printk(KERN_INFO "invalid mtrr_gran_size or mtrr_chunk_size, "
 867                        "will find optimal one\n");
 868         }
 869
 870         i = 0;
 871         memset(min_loss_pfn, 0xff, sizeof(min_loss_pfn));
 872         memset(result, 0, sizeof(result));
 873         for (gran_size = (1ULL<<16); gran_size < (1ULL<<32); gran_size <<= 1) {
 874
 875                 for (chunk_size = gran_size; chunk_size < (1ULL<<32);
 876                      chunk_size <<= 1) {
 877
 878                         if (i >= NUM_RESULT)
 879                                 continue;
 880
 881                         mtrr_calc_range_state(chunk_size, gran_size,
 882                                       extra_remove_base, extra_remove_size, i);
 883                         if (debug_print) {
 884                                 mtrr_print_out_one_result(i);
 885                                 printk(KERN_INFO "\n");
 886                         }
 887
 888                         i++;
 889                 }
 890         }
 891
 892         /* try to find the optimal index */
 893         index_good = mtrr_search_optimal_index();
 894
 895         if (index_good != -1) {
 896                 printk(KERN_INFO "Found optimal setting for mtrr clean up\n");
 897                 i = index_good;
 898                 mtrr_print_out_one_result(i);
 899
 900                 /* convert ranges to var ranges state */
 901                 chunk_size = result[i].chunk_sizek;
 902                 chunk_size <<= 10;
 903                 gran_size = result[i].gran_sizek;
 904                 gran_size <<= 10;
 905                 x86_setup_var_mtrrs(range, nr_range, chunk_size, gran_size);
 906                 set_var_mtrr_all(address_bits);
 907                 printk(KERN_DEBUG "New variable MTRRs\n");
 908                 print_out_mtrr_range_state();
 909                 return 1;
 910         } else {
 911                 /* print out all */
 912                 for (i = 0; i < NUM_RESULT; i++)
 913                         mtrr_print_out_one_result(i);
 914         }
 915
 916         printk(KERN_INFO "mtrr_cleanup: can not find optimal value\n");
 917         printk(KERN_INFO "please specify mtrr_gran_size/mtrr_chunk_size\n");
 918
 919         return 0;
 920 }
 921 #else
 922 int __init mtrr_cleanup(unsigned address_bits)
 923 {
 924         return 0;
 925 }
 926 #endif
 927
 928 static int disable_mtrr_trim;
 929
 930 static int __init disable_mtrr_trim_setup(char *str)
 931 {
 932         disable_mtrr_trim = 1;
 933         return 0;
 934 }
 935 early_param("disable_mtrr_trim", disable_mtrr_trim_setup);
 936
 937 /*
 938  * Newer AMD K8s and later CPUs have a special magic MSR way to force WB
 939  * for memory >4GB. Check for that here.
 940  * Note this won't check if the MTRRs < 4GB where the magic bit doesn't
 941  * apply to are wrong, but so far we don't know of any such case in the wild.
 942  */
 943 #define Tom2Enabled (1U << 21)
 944 #define Tom2ForceMemTypeWB (1U << 22)
 945
 946 int __init amd_special_default_mtrr(void)
 947 {
 948         u32 l, h;
 949
 950         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD)
 951                 return 0;
 952         if (boot_cpu_data.x86 < 0xf || boot_cpu_data.x86 > 0x11)
 953                 return 0;
 954         /* In case some hypervisor doesn't pass SYSCFG through */
 955         if (rdmsr_safe(MSR_K8_SYSCFG, &l, &h) < 0)
 956                 return 0;
 957         /*
 958          * Memory between 4GB and top of mem is forced WB by this magic bit.
 959          * Reserved before K8RevF, but should be zero there.
 960          */
 961         if ((l & (Tom2Enabled | Tom2ForceMemTypeWB)) ==
 962                  (Tom2Enabled | Tom2ForceMemTypeWB))
 963                 return 1;
 964         return 0;
 965 }
 966
 967 static u64 __init real_trim_memory(unsigned long start_pfn,
 968                                    unsigned long limit_pfn)
 969 {
 970         u64 trim_start, trim_size;
 971         trim_start = start_pfn;
 972         trim_start <<= PAGE_SHIFT;
 973         trim_size = limit_pfn;
 974         trim_size <<= PAGE_SHIFT;
 975         trim_size -= trim_start;
 976
 977         return e820_update_range(trim_start, trim_size, E820_RAM,
 978                                 E820_RESERVED);
 979 }
 980 /**
 981  * mtrr_trim_uncached_memory - trim RAM not covered by MTRRs
 982  * @end_pfn: ending page frame number
 983  *
 984  * Some buggy BIOSes don't setup the MTRRs properly for systems with certain
 985  * memory configurations.  This routine checks that the highest MTRR matches
 986  * the end of memory, to make sure the MTRRs having a write back type cover
 987  * all of the memory the kernel is intending to use. If not, it'll trim any
 988  * memory off the end by adjusting end_pfn, removing it from the kernel's
 989  * allocation pools, warning the user with an obnoxious message.
 990  */
 991 int __init mtrr_trim_uncached_memory(unsigned long end_pfn)
 992 {
 993         unsigned long i, base, size, highest_pfn = 0, def, dummy;
 994         mtrr_type type;
 995         u64 total_trim_size;
 996
 997         /* extra one for all 0 */
 998         int num[MTRR_NUM_TYPES + 1];
 999         /*
1000          * Make sure we only trim uncachable memory on machines that
1001          * support the Intel MTRR architecture:
1002          */
1003         if (!is_cpu(INTEL) || disable_mtrr_trim)
1004                 return 0;
1005         rdmsr(MTRRdefType_MSR, def, dummy);
1006         def &= 0xff;
1007         if (def != MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
1008                 return 0;
1009
1010         /* get it and store it aside */
1011         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
1012         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
1013                 mtrr_if->get(i, &base, &size, &type);
1014                 range_state[i].base_pfn = base;
1015                 range_state[i].size_pfn = size;
1016                 range_state[i].type = type;
1017         }
1018
1019         /* Find highest cached pfn */
1020         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
1021                 type = range_state[i].type;
1022                 if (type != MTRR_TYPE_WRBACK)
1023                         continue;
1024                 base = range_state[i].base_pfn;
1025                 size = range_state[i].size_pfn;
1026                 if (highest_pfn < base + size)
1027                         highest_pfn = base + size;
1028         }
1029
1030         /* kvm/qemu doesn't have mtrr set right, don't trim them all */
1031         if (!highest_pfn) {
1032                 printk(KERN_INFO "CPU MTRRs all blank - virtualized system.\n");
1033                 return 0;
1034         }
1035
1036         /* check entries number */
1037         memset(num, 0, sizeof(num));
1038         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
1039                 type = range_state[i].type;
1040                 if (type >= MTRR_NUM_TYPES)
1041                         continue;
1042                 size = range_state[i].size_pfn;
1043                 if (!size)
1044                         type = MTRR_NUM_TYPES;
1045                 num[type]++;
1046         }
1047
1048         /* no entry for WB? */
1049         if (!num[MTRR_TYPE_WRBACK])
1050                 return 0;
1051
1052         /* check if we only had WB and UC */
1053         if (num[MTRR_TYPE_WRBACK] + num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE] !=
1054                 num_var_ranges - num[MTRR_NUM_TYPES])
1055                 return 0;
1056
1057         memset(range, 0, sizeof(range));
1058         nr_range = 0;
1059         if (mtrr_tom2) {
1060                 range[nr_range].start = (1ULL<<(32 - PAGE_SHIFT));
1061                 range[nr_range].end = (mtrr_tom2 >> PAGE_SHIFT) - 1;
1062                 if (highest_pfn < range[nr_range].end + 1)
1063                         highest_pfn = range[nr_range].end + 1;
1064                 nr_range++;
1065         }
1066         nr_range = x86_get_mtrr_mem_range(range, nr_range, 0, 0);
1067
1068         total_trim_size = 0;
1069         /* check the head */
1070         if (range[0].start)
1071                 total_trim_size += real_trim_memory(0, range[0].start);
1072         /* check the holes */
1073         for (i = 0; i < nr_range - 1; i++) {
1074                 if (range[i].end + 1 < range[i+1].start)
1075                         total_trim_size += real_trim_memory(range[i].end + 1,
1076                                                             range[i+1].start);
1077         }
1078         /* check the top */
1079         i = nr_range - 1;
1080         if (range[i].end + 1 < end_pfn)
1081                 total_trim_size += real_trim_memory(range[i].end + 1,
1082                                                          end_pfn);
1083
1084         if (total_trim_size) {
1085                 printk(KERN_WARNING "WARNING: BIOS bug: CPU MTRRs don't cover"
1086                         " all of memory, losing %lluMB of RAM.\n",
1087                         total_trim_size >> 20);
1088
1089                 if (!changed_by_mtrr_cleanup)
1090                         WARN_ON(1);
1091
1092                 printk(KERN_INFO "update e820 for mtrr\n");
1093                 update_e820();
1094
1095                 return 1;
1096         }
1097
1098         return 0;
1099 }
1100