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