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

   1 /*
   2  * MTRR (Memory Type Range Register) cleanup
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2009 Yinghai Lu
   5  *
   6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Library General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Library General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  17  * License along with this library; if not, write to the Free
  18  * Software Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  19  */
  20 #include <linux/module.h>
  21 #include <linux/init.h>
  22 #include <linux/pci.h>
  23 #include <linux/smp.h>
  24 #include <linux/cpu.h>
  25 #include <linux/mutex.h>
  26 #include <linux/uaccess.h>
  27 #include <linux/kvm_para.h>
  28 #include <linux/range.h>
  29
  30 #include <asm/processor.h>
  31 #include <asm/e820.h>
  32 #include <asm/mtrr.h>
  33 #include <asm/msr.h>
  34
  35 #include "mtrr.h"
  36
  37 struct var_mtrr_range_state {
  38         unsigned long   base_pfn;
  39         unsigned long   size_pfn;
  40         mtrr_type       type;
  41 };
  42
  43 struct var_mtrr_state {
  44         unsigned long   range_startk;
  45         unsigned long   range_sizek;
  46         unsigned long   chunk_sizek;
  47         unsigned long   gran_sizek;
  48         unsigned int    reg;
  49 };
  50
  51 /* Should be related to MTRR_VAR_RANGES nums */
  52 #define RANGE_NUM                               256
  53
  54 static struct range __initdata          range[RANGE_NUM];
  55 static int __initdata                           nr_range;
  56
  57 static struct var_mtrr_range_state __initdata   range_state[RANGE_NUM];
  58
  59 static int __initdata debug_print;
  60 #define Dprintk(x...) do { if (debug_print) printk(KERN_DEBUG x); } while (0)
  61
  62 #define BIOS_BUG_MSG KERN_WARNING \
  63         "WARNING: BIOS bug: VAR MTRR %d contains strange UC entry under 1M, check with your system vendor!\n"
  64
  65 static int __init
  66 x86_get_mtrr_mem_range(struct range *range, int nr_range,
  67                        unsigned long extra_remove_base,
  68                        unsigned long extra_remove_size)
  69 {
  70         unsigned long base, size;
  71         mtrr_type type;
  72         int i;
  73
  74         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
  75                 type = range_state[i].type;
  76                 if (type != MTRR_TYPE_WRBACK)
  77                         continue;
  78                 base = range_state[i].base_pfn;
  79                 size = range_state[i].size_pfn;
  80                 nr_range = add_range_with_merge(range, RANGE_NUM, nr_range,
  81                                                 base, base + size);
  82         }
  83         if (debug_print) {
  84                 printk(KERN_DEBUG "After WB checking\n");
  85                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
  86                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016llx - %016llx\n",
  87                                  range[i].start, range[i].end);
  88         }
  89
  90         /* Take out UC ranges: */
  91         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
  92                 type = range_state[i].type;
  93                 if (type != MTRR_TYPE_UNCACHABLE &&
  94                     type != MTRR_TYPE_WRPROT)
  95                         continue;
  96                 size = range_state[i].size_pfn;
  97                 if (!size)
  98                         continue;
  99                 base = range_state[i].base_pfn;
 100                 if (base < (1<<(20-PAGE_SHIFT)) && mtrr_state.have_fixed &&
 101                     (mtrr_state.enabled & MTRR_STATE_MTRR_ENABLED) &&
 102                     (mtrr_state.enabled & MTRR_STATE_MTRR_FIXED_ENABLED)) {
 103                         /* Var MTRR contains UC entry below 1M? Skip it: */
 104                         printk(BIOS_BUG_MSG, i);
 105                         if (base + size <= (1<<(20-PAGE_SHIFT)))
 106                                 continue;
 107                         size -= (1<<(20-PAGE_SHIFT)) - base;
 108                         base = 1<<(20-PAGE_SHIFT);
 109                 }
 110                 subtract_range(range, RANGE_NUM, base, base + size);
 111         }
 112         if (extra_remove_size)
 113                 subtract_range(range, RANGE_NUM, extra_remove_base,
 114                                  extra_remove_base + extra_remove_size);
 115
 116         if  (debug_print) {
 117                 printk(KERN_DEBUG "After UC checking\n");
 118                 for (i = 0; i < RANGE_NUM; i++) {
 119                         if (!range[i].end)
 120                                 continue;
 121                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016llx - %016llx\n",
 122                                  range[i].start, range[i].end);
 123                 }
 124         }
 125
 126         /* sort the ranges */
 127         nr_range = clean_sort_range(range, RANGE_NUM);
 128         if  (debug_print) {
 129                 printk(KERN_DEBUG "After sorting\n");
 130                 for (i = 0; i < nr_range; i++)
 131                         printk(KERN_DEBUG "MTRR MAP PFN: %016llx - %016llx\n",
 132                                  range[i].start, range[i].end);
 133         }
 134
 135         return nr_range;
 136 }
 137
 138 #ifdef CONFIG_MTRR_SANITIZER
 139
 140 static unsigned long __init sum_ranges(struct range *range, int nr_range)
 141 {
 142         unsigned long sum = 0;
 143         int i;
 144
 145         for (i = 0; i < nr_range; i++)
 146                 sum += range[i].end - range[i].start;
 147
 148         return sum;
 149 }
 150
 151 static int enable_mtrr_cleanup __initdata =
 152         CONFIG_MTRR_SANITIZER_ENABLE_DEFAULT;
 153
 154 static int __init disable_mtrr_cleanup_setup(char *str)
 155 {
 156         enable_mtrr_cleanup = 0;
 157         return 0;
 158 }
 159 early_param("disable_mtrr_cleanup", disable_mtrr_cleanup_setup);
 160
 161 static int __init enable_mtrr_cleanup_setup(char *str)
 162 {
 163         enable_mtrr_cleanup = 1;
 164         return 0;
 165 }
 166 early_param("enable_mtrr_cleanup", enable_mtrr_cleanup_setup);
 167
 168 static int __init mtrr_cleanup_debug_setup(char *str)
 169 {
 170         debug_print = 1;
 171         return 0;
 172 }
 173 early_param("mtrr_cleanup_debug", mtrr_cleanup_debug_setup);
 174
 175 static void __init
 176 set_var_mtrr(unsigned int reg, unsigned long basek, unsigned long sizek,
 177              unsigned char type, unsigned int address_bits)
 178 {
 179         u32 base_lo, base_hi, mask_lo, mask_hi;
 180         u64 base, mask;
 181
 182         if (!sizek) {
 183                 fill_mtrr_var_range(reg, 0, 0, 0, 0);
 184                 return;
 185         }
 186
 187         mask = (1ULL << address_bits) - 1;
 188         mask &= ~((((u64)sizek) << 10) - 1);
 189
 190         base = ((u64)basek) << 10;
 191
 192         base |= type;
 193         mask |= 0x800;
 194
 195         base_lo = base & ((1ULL<<32) - 1);
 196         base_hi = base >> 32;
 197
 198         mask_lo = mask & ((1ULL<<32) - 1);
 199         mask_hi = mask >> 32;
 200
 201         fill_mtrr_var_range(reg, base_lo, base_hi, mask_lo, mask_hi);
 202 }
 203
 204 static void __init
 205 save_var_mtrr(unsigned int reg, unsigned long basek, unsigned long sizek,
 206               unsigned char type)
 207 {
 208         range_state[reg].base_pfn = basek >> (PAGE_SHIFT - 10);
 209         range_state[reg].size_pfn = sizek >> (PAGE_SHIFT - 10);
 210         range_state[reg].type = type;
 211 }
 212
 213 static void __init set_var_mtrr_all(unsigned int address_bits)
 214 {
 215         unsigned long basek, sizek;
 216         unsigned char type;
 217         unsigned int reg;
 218
 219         for (reg = 0; reg < num_var_ranges; reg++) {
 220                 basek = range_state[reg].base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 221                 sizek = range_state[reg].size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 222                 type = range_state[reg].type;
 223
 224                 set_var_mtrr(reg, basek, sizek, type, address_bits);
 225         }
 226 }
 227
 228 static unsigned long to_size_factor(unsigned long sizek, char *factorp)
 229 {
 230         unsigned long base = sizek;
 231         char factor;
 232
 233         if (base & ((1<<10) - 1)) {
 234                 /* Not MB-aligned: */
 235                 factor = 'K';
 236         } else if (base & ((1<<20) - 1)) {
 237                 factor = 'M';
 238                 base >>= 10;
 239         } else {
 240                 factor = 'G';
 241                 base >>= 20;
 242         }
 243
 244         *factorp = factor;
 245
 246         return base;
 247 }
 248
 249 static unsigned int __init
 250 range_to_mtrr(unsigned int reg, unsigned long range_startk,
 251               unsigned long range_sizek, unsigned char type)
 252 {
 253         if (!range_sizek || (reg >= num_var_ranges))
 254                 return reg;
 255
 256         while (range_sizek) {
 257                 unsigned long max_align, align;
 258                 unsigned long sizek;
 259
 260                 /* Compute the maximum size with which we can make a range: */
 261                 if (range_startk)
 262                         max_align = __ffs(range_startk);
 263                 else
 264                         max_align = BITS_PER_LONG - 1;
 265
 266                 align = __fls(range_sizek);
 267                 if (align > max_align)
 268                         align = max_align;
 269
 270                 sizek = 1UL << align;
 271                 if (debug_print) {
 272                         char start_factor = 'K', size_factor = 'K';
 273                         unsigned long start_base, size_base;
 274
 275                         start_base = to_size_factor(range_startk, &start_factor);
 276                         size_base = to_size_factor(sizek, &size_factor);
 277
 278                         Dprintk("Setting variable MTRR %d, "
 279                                 "base: %ld%cB, range: %ld%cB, type %s\n",
 280                                 reg, start_base, start_factor,
 281                                 size_base, size_factor,
 282                                 (type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE) ? "UC" :
 283                                    ((type == MTRR_TYPE_WRBACK) ? "WB" : "Other")
 284                                 );
 285                 }
 286                 save_var_mtrr(reg++, range_startk, sizek, type);
 287                 range_startk += sizek;
 288                 range_sizek -= sizek;
 289                 if (reg >= num_var_ranges)
 290                         break;
 291         }
 292         return reg;
 293 }
 294
 295 static unsigned __init
 296 range_to_mtrr_with_hole(struct var_mtrr_state *state, unsigned long basek,
 297                         unsigned long sizek)
 298 {
 299         unsigned long hole_basek, hole_sizek;
 300         unsigned long second_basek, second_sizek;
 301         unsigned long range0_basek, range0_sizek;
 302         unsigned long range_basek, range_sizek;
 303         unsigned long chunk_sizek;
 304         unsigned long gran_sizek;
 305
 306         hole_basek = 0;
 307         hole_sizek = 0;
 308         second_basek = 0;
 309         second_sizek = 0;
 310         chunk_sizek = state->chunk_sizek;
 311         gran_sizek = state->gran_sizek;
 312
 313         /* Align with gran size, prevent small block used up MTRRs: */
 314         range_basek = ALIGN(state->range_startk, gran_sizek);
 315         if ((range_basek > basek) && basek)
 316                 return second_sizek;
 317
 318         state->range_sizek -= (range_basek - state->range_startk);
 319         range_sizek = ALIGN(state->range_sizek, gran_sizek);
 320
 321         while (range_sizek > state->range_sizek) {
 322                 range_sizek -= gran_sizek;
 323                 if (!range_sizek)
 324                         return 0;
 325         }
 326         state->range_sizek = range_sizek;
 327
 328         /* Try to append some small hole: */
 329         range0_basek = state->range_startk;
 330         range0_sizek = ALIGN(state->range_sizek, chunk_sizek);
 331
 332         /* No increase: */
 333         if (range0_sizek == state->range_sizek) {
 334                 Dprintk("rangeX: %016lx - %016lx\n",
 335                         range0_basek<<10,
 336                         (range0_basek + state->range_sizek)<<10);
 337                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range0_basek,
 338                                 state->range_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 339                 return 0;
 340         }
 341
 342         /* Only cut back when it is not the last: */
 343         if (sizek) {
 344                 while (range0_basek + range0_sizek > (basek + sizek)) {
 345                         if (range0_sizek >= chunk_sizek)
 346                                 range0_sizek -= chunk_sizek;
 347                         else
 348                                 range0_sizek = 0;
 349
 350                         if (!range0_sizek)
 351                                 break;
 352                 }
 353         }
 354
 355 second_try:
 356         range_basek = range0_basek + range0_sizek;
 357
 358         /* One hole in the middle: */
 359         if (range_basek > basek && range_basek <= (basek + sizek))
 360                 second_sizek = range_basek - basek;
 361
 362         if (range0_sizek > state->range_sizek) {
 363
 364                 /* One hole in middle or at the end: */
 365                 hole_sizek = range0_sizek - state->range_sizek - second_sizek;
 366
 367                 /* Hole size should be less than half of range0 size: */
 368                 if (hole_sizek >= (range0_sizek >> 1) &&
 369                     range0_sizek >= chunk_sizek) {
 370                         range0_sizek -= chunk_sizek;
 371                         second_sizek = 0;
 372                         hole_sizek = 0;
 373
 374                         goto second_try;
 375                 }
 376         }
 377
 378         if (range0_sizek) {
 379                 Dprintk("range0: %016lx - %016lx\n",
 380                         range0_basek<<10,
 381                         (range0_basek + range0_sizek)<<10);
 382                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range0_basek,
 383                                 range0_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 384         }
 385
 386         if (range0_sizek < state->range_sizek) {
 387                 /* Need to handle left over range: */
 388                 range_sizek = state->range_sizek - range0_sizek;
 389
 390                 Dprintk("range: %016lx - %016lx\n",
 391                          range_basek<<10,
 392                          (range_basek + range_sizek)<<10);
 393
 394                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, range_basek,
 395                                  range_sizek, MTRR_TYPE_WRBACK);
 396         }
 397
 398         if (hole_sizek) {
 399                 hole_basek = range_basek - hole_sizek - second_sizek;
 400                 Dprintk("hole: %016lx - %016lx\n",
 401                          hole_basek<<10,
 402                          (hole_basek + hole_sizek)<<10);
 403                 state->reg = range_to_mtrr(state->reg, hole_basek,
 404                                  hole_sizek, MTRR_TYPE_UNCACHABLE);
 405         }
 406
 407         return second_sizek;
 408 }
 409
 410 static void __init
 411 set_var_mtrr_range(struct var_mtrr_state *state, unsigned long base_pfn,
 412                    unsigned long size_pfn)
 413 {
 414         unsigned long basek, sizek;
 415         unsigned long second_sizek = 0;
 416
 417         if (state->reg >= num_var_ranges)
 418                 return;
 419
 420         basek = base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 421         sizek = size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 422
 423         /* See if I can merge with the last range: */
 424         if ((basek <= 1024) ||
 425             (state->range_startk + state->range_sizek == basek)) {
 426                 unsigned long endk = basek + sizek;
 427                 state->range_sizek = endk - state->range_startk;
 428                 return;
 429         }
 430         /* Write the range mtrrs: */
 431         if (state->range_sizek != 0)
 432                 second_sizek = range_to_mtrr_with_hole(state, basek, sizek);
 433
 434         /* Allocate an msr: */
 435         state->range_startk = basek + second_sizek;
 436         state->range_sizek  = sizek - second_sizek;
 437 }
 438
 439 /* Mininum size of mtrr block that can take hole: */
 440 static u64 mtrr_chunk_size __initdata = (256ULL<<20);
 441
 442 static int __init parse_mtrr_chunk_size_opt(char *p)
 443 {
 444         if (!p)
 445                 return -EINVAL;
 446         mtrr_chunk_size = memparse(p, &p);
 447         return 0;
 448 }
 449 early_param("mtrr_chunk_size", parse_mtrr_chunk_size_opt);
 450
 451 /* Granularity of mtrr of block: */
 452 static u64 mtrr_gran_size __initdata;
 453
 454 static int __init parse_mtrr_gran_size_opt(char *p)
 455 {
 456         if (!p)
 457                 return -EINVAL;
 458         mtrr_gran_size = memparse(p, &p);
 459         return 0;
 460 }
 461 early_param("mtrr_gran_size", parse_mtrr_gran_size_opt);
 462
 463 static unsigned long nr_mtrr_spare_reg __initdata =
 464                                  CONFIG_MTRR_SANITIZER_SPARE_REG_NR_DEFAULT;
 465
 466 static int __init parse_mtrr_spare_reg(char *arg)
 467 {
 468         if (arg)
 469                 nr_mtrr_spare_reg = simple_strtoul(arg, NULL, 0);
 470         return 0;
 471 }
 472 early_param("mtrr_spare_reg_nr", parse_mtrr_spare_reg);
 473
 474 static int __init
 475 x86_setup_var_mtrrs(struct range *range, int nr_range,
 476                     u64 chunk_size, u64 gran_size)
 477 {
 478         struct var_mtrr_state var_state;
 479         int num_reg;
 480         int i;
 481
 482         var_state.range_startk  = 0;
 483         var_state.range_sizek   = 0;
 484         var_state.reg           = 0;
 485         var_state.chunk_sizek   = chunk_size >> 10;
 486         var_state.gran_sizek    = gran_size >> 10;
 487
 488         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
 489
 490         /* Write the range: */
 491         for (i = 0; i < nr_range; i++) {
 492                 set_var_mtrr_range(&var_state, range[i].start,
 493                                    range[i].end - range[i].start);
 494         }
 495
 496         /* Write the last range: */
 497         if (var_state.range_sizek != 0)
 498                 range_to_mtrr_with_hole(&var_state, 0, 0);
 499
 500         num_reg = var_state.reg;
 501         /* Clear out the extra MTRR's: */
 502         while (var_state.reg < num_var_ranges) {
 503                 save_var_mtrr(var_state.reg, 0, 0, 0);
 504                 var_state.reg++;
 505         }
 506
 507         return num_reg;
 508 }
 509
 510 struct mtrr_cleanup_result {
 511         unsigned long   gran_sizek;
 512         unsigned long   chunk_sizek;
 513         unsigned long   lose_cover_sizek;
 514         unsigned int    num_reg;
 515         int             bad;
 516 };
 517
 518 /*
 519  * gran_size: 64K, 128K, 256K, 512K, 1M, 2M, ..., 2G
 520  * chunk size: gran_size, ..., 2G
 521  * so we need (1+16)*8
 522  */
 523 #define NUM_RESULT      136
 524 #define PSHIFT          (PAGE_SHIFT - 10)
 525
 526 static struct mtrr_cleanup_result __initdata result[NUM_RESULT];
 527 static unsigned long __initdata min_loss_pfn[RANGE_NUM];
 528
 529 static void __init print_out_mtrr_range_state(void)
 530 {
 531         char start_factor = 'K', size_factor = 'K';
 532         unsigned long start_base, size_base;
 533         mtrr_type type;
 534         int i;
 535
 536         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 537
 538                 size_base = range_state[i].size_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 539                 if (!size_base)
 540                         continue;
 541
 542                 size_base = to_size_factor(size_base, &size_factor),
 543                 start_base = range_state[i].base_pfn << (PAGE_SHIFT - 10);
 544                 start_base = to_size_factor(start_base, &start_factor),
 545                 type = range_state[i].type;
 546
 547                 printk(KERN_DEBUG "reg %d, base: %ld%cB, range: %ld%cB, type %s\n",
 548                         i, start_base, start_factor,
 549                         size_base, size_factor,
 550                         (type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE) ? "UC" :
 551                             ((type == MTRR_TYPE_WRPROT) ? "WP" :
 552                              ((type == MTRR_TYPE_WRBACK) ? "WB" : "Other"))
 553                         );
 554         }
 555 }
 556
 557 static int __init mtrr_need_cleanup(void)
 558 {
 559         int i;
 560         mtrr_type type;
 561         unsigned long size;
 562         /* Extra one for all 0: */
 563         int num[MTRR_NUM_TYPES + 1];
 564
 565         /* Check entries number: */
 566         memset(num, 0, sizeof(num));
 567         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 568                 type = range_state[i].type;
 569                 size = range_state[i].size_pfn;
 570                 if (type >= MTRR_NUM_TYPES)
 571                         continue;
 572                 if (!size)
 573                         type = MTRR_NUM_TYPES;
 574                 num[type]++;
 575         }
 576
 577         /* Check if we got UC entries: */
 578         if (!num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE])
 579                 return 0;
 580
 581         /* Check if we only had WB and UC */
 582         if (num[MTRR_TYPE_WRBACK] + num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE] !=
 583             num_var_ranges - num[MTRR_NUM_TYPES])
 584                 return 0;
 585
 586         return 1;
 587 }
 588
 589 static unsigned long __initdata range_sums;
 590
 591 static void __init
 592 mtrr_calc_range_state(u64 chunk_size, u64 gran_size,
 593                       unsigned long x_remove_base,
 594                       unsigned long x_remove_size, int i)
 595 {
 596         static struct range range_new[RANGE_NUM];
 597         unsigned long range_sums_new;
 598         static int nr_range_new;
 599         int num_reg;
 600
 601         /* Convert ranges to var ranges state: */
 602         num_reg = x86_setup_var_mtrrs(range, nr_range, chunk_size, gran_size);
 603
 604         /* We got new setting in range_state, check it: */
 605         memset(range_new, 0, sizeof(range_new));
 606         nr_range_new = x86_get_mtrr_mem_range(range_new, 0,
 607                                 x_remove_base, x_remove_size);
 608         range_sums_new = sum_ranges(range_new, nr_range_new);
 609
 610         result[i].chunk_sizek = chunk_size >> 10;
 611         result[i].gran_sizek = gran_size >> 10;
 612         result[i].num_reg = num_reg;
 613
 614         if (range_sums < range_sums_new) {
 615                 result[i].lose_cover_sizek = (range_sums_new - range_sums) << PSHIFT;
 616                 result[i].bad = 1;
 617         } else {
 618                 result[i].lose_cover_sizek = (range_sums - range_sums_new) << PSHIFT;
 619         }
 620
 621         /* Double check it: */
 622         if (!result[i].bad && !result[i].lose_cover_sizek) {
 623                 if (nr_range_new != nr_range || memcmp(range, range_new, sizeof(range)))
 624                         result[i].bad = 1;
 625         }
 626
 627         if (!result[i].bad && (range_sums - range_sums_new < min_loss_pfn[num_reg]))
 628                 min_loss_pfn[num_reg] = range_sums - range_sums_new;
 629 }
 630
 631 static void __init mtrr_print_out_one_result(int i)
 632 {
 633         unsigned long gran_base, chunk_base, lose_base;
 634         char gran_factor, chunk_factor, lose_factor;
 635
 636         gran_base = to_size_factor(result[i].gran_sizek, &gran_factor);
 637         chunk_base = to_size_factor(result[i].chunk_sizek, &chunk_factor);
 638         lose_base = to_size_factor(result[i].lose_cover_sizek, &lose_factor);
 639
 640         pr_info("%sgran_size: %ld%c \tchunk_size: %ld%c \t",
 641                 result[i].bad ? "*BAD*" : " ",
 642                 gran_base, gran_factor, chunk_base, chunk_factor);
 643         pr_cont("num_reg: %d  \tlose cover RAM: %s%ld%c\n",
 644                 result[i].num_reg, result[i].bad ? "-" : "",
 645                 lose_base, lose_factor);
 646 }
 647
 648 static int __init mtrr_search_optimal_index(void)
 649 {
 650         int num_reg_good;
 651         int index_good;
 652         int i;
 653
 654         if (nr_mtrr_spare_reg >= num_var_ranges)
 655                 nr_mtrr_spare_reg = num_var_ranges - 1;
 656
 657         num_reg_good = -1;
 658         for (i = num_var_ranges - nr_mtrr_spare_reg; i > 0; i--) {
 659                 if (!min_loss_pfn[i])
 660                         num_reg_good = i;
 661         }
 662
 663         index_good = -1;
 664         if (num_reg_good != -1) {
 665                 for (i = 0; i < NUM_RESULT; i++) {
 666                         if (!result[i].bad &&
 667                             result[i].num_reg == num_reg_good &&
 668                             !result[i].lose_cover_sizek) {
 669                                 index_good = i;
 670                                 break;
 671                         }
 672                 }
 673         }
 674
 675         return index_good;
 676 }
 677
 678 int __init mtrr_cleanup(unsigned address_bits)
 679 {
 680         unsigned long x_remove_base, x_remove_size;
 681         unsigned long base, size, def, dummy;
 682         u64 chunk_size, gran_size;
 683         mtrr_type type;
 684         int index_good;
 685         int i;
 686
 687         if (!is_cpu(INTEL) || enable_mtrr_cleanup < 1)
 688                 return 0;
 689
 690         rdmsr(MSR_MTRRdefType, def, dummy);
 691         def &= 0xff;
 692         if (def != MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
 693                 return 0;
 694
 695         /* Get it and store it aside: */
 696         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
 697         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 698                 mtrr_if->get(i, &base, &size, &type);
 699                 range_state[i].base_pfn = base;
 700                 range_state[i].size_pfn = size;
 701                 range_state[i].type = type;
 702         }
 703
 704         /* Check if we need handle it and can handle it: */
 705         if (!mtrr_need_cleanup())
 706                 return 0;
 707
 708         /* Print original var MTRRs at first, for debugging: */
 709         printk(KERN_DEBUG "original variable MTRRs\n");
 710         print_out_mtrr_range_state();
 711
 712         memset(range, 0, sizeof(range));
 713         x_remove_size = 0;
 714         x_remove_base = 1 << (32 - PAGE_SHIFT);
 715         if (mtrr_tom2)
 716                 x_remove_size = (mtrr_tom2 >> PAGE_SHIFT) - x_remove_base;
 717
 718         /*
 719          * [0, 1M) should always be covered by var mtrr with WB
 720          * and fixed mtrrs should take effect before var mtrr for it:
 721          */
 722         nr_range = add_range_with_merge(range, RANGE_NUM, 0, 0,
 723                                         1ULL<<(20 - PAGE_SHIFT));
 724         /* add from var mtrr at last */
 725         nr_range = x86_get_mtrr_mem_range(range, nr_range,
 726                                           x_remove_base, x_remove_size);
 727
 728         range_sums = sum_ranges(range, nr_range);
 729         printk(KERN_INFO "total RAM covered: %ldM\n",
 730                range_sums >> (20 - PAGE_SHIFT));
 731
 732         if (mtrr_chunk_size && mtrr_gran_size) {
 733                 i = 0;
 734                 mtrr_calc_range_state(mtrr_chunk_size, mtrr_gran_size,
 735                                       x_remove_base, x_remove_size, i);
 736
 737                 mtrr_print_out_one_result(i);
 738
 739                 if (!result[i].bad) {
 740                         set_var_mtrr_all(address_bits);
 741                         printk(KERN_DEBUG "New variable MTRRs\n");
 742                         print_out_mtrr_range_state();
 743                         return 1;
 744                 }
 745                 printk(KERN_INFO "invalid mtrr_gran_size or mtrr_chunk_size, "
 746                        "will find optimal one\n");
 747         }
 748
 749         i = 0;
 750         memset(min_loss_pfn, 0xff, sizeof(min_loss_pfn));
 751         memset(result, 0, sizeof(result));
 752         for (gran_size = (1ULL<<16); gran_size < (1ULL<<32); gran_size <<= 1) {
 753
 754                 for (chunk_size = gran_size; chunk_size < (1ULL<<32);
 755                      chunk_size <<= 1) {
 756
 757                         if (i >= NUM_RESULT)
 758                                 continue;
 759
 760                         mtrr_calc_range_state(chunk_size, gran_size,
 761                                       x_remove_base, x_remove_size, i);
 762                         if (debug_print) {
 763                                 mtrr_print_out_one_result(i);
 764                                 printk(KERN_INFO "\n");
 765                         }
 766
 767                         i++;
 768                 }
 769         }
 770
 771         /* Try to find the optimal index: */
 772         index_good = mtrr_search_optimal_index();
 773
 774         if (index_good != -1) {
 775                 printk(KERN_INFO "Found optimal setting for mtrr clean up\n");
 776                 i = index_good;
 777                 mtrr_print_out_one_result(i);
 778
 779                 /* Convert ranges to var ranges state: */
 780                 chunk_size = result[i].chunk_sizek;
 781                 chunk_size <<= 10;
 782                 gran_size = result[i].gran_sizek;
 783                 gran_size <<= 10;
 784                 x86_setup_var_mtrrs(range, nr_range, chunk_size, gran_size);
 785                 set_var_mtrr_all(address_bits);
 786                 printk(KERN_DEBUG "New variable MTRRs\n");
 787                 print_out_mtrr_range_state();
 788                 return 1;
 789         } else {
 790                 /* print out all */
 791                 for (i = 0; i < NUM_RESULT; i++)
 792                         mtrr_print_out_one_result(i);
 793         }
 794
 795         printk(KERN_INFO "mtrr_cleanup: can not find optimal value\n");
 796         printk(KERN_INFO "please specify mtrr_gran_size/mtrr_chunk_size\n");
 797
 798         return 0;
 799 }
 800 #else
 801 int __init mtrr_cleanup(unsigned address_bits)
 802 {
 803         return 0;
 804 }
 805 #endif
 806
 807 static int disable_mtrr_trim;
 808
 809 static int __init disable_mtrr_trim_setup(char *str)
 810 {
 811         disable_mtrr_trim = 1;
 812         return 0;
 813 }
 814 early_param("disable_mtrr_trim", disable_mtrr_trim_setup);
 815
 816 /*
 817  * Newer AMD K8s and later CPUs have a special magic MSR way to force WB
 818  * for memory >4GB. Check for that here.
 819  * Note this won't check if the MTRRs < 4GB where the magic bit doesn't
 820  * apply to are wrong, but so far we don't know of any such case in the wild.
 821  */
 822 #define Tom2Enabled             (1U << 21)
 823 #define Tom2ForceMemTypeWB      (1U << 22)
 824
 825 int __init amd_special_default_mtrr(void)
 826 {
 827         u32 l, h;
 828
 829         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD)
 830                 return 0;
 831         if (boot_cpu_data.x86 < 0xf)
 832                 return 0;
 833         /* In case some hypervisor doesn't pass SYSCFG through: */
 834         if (rdmsr_safe(MSR_K8_SYSCFG, &l, &h) < 0)
 835                 return 0;
 836         /*
 837          * Memory between 4GB and top of mem is forced WB by this magic bit.
 838          * Reserved before K8RevF, but should be zero there.
 839          */
 840         if ((l & (Tom2Enabled | Tom2ForceMemTypeWB)) ==
 841                  (Tom2Enabled | Tom2ForceMemTypeWB))
 842                 return 1;
 843         return 0;
 844 }
 845
 846 static u64 __init
 847 real_trim_memory(unsigned long start_pfn, unsigned long limit_pfn)
 848 {
 849         u64 trim_start, trim_size;
 850
 851         trim_start = start_pfn;
 852         trim_start <<= PAGE_SHIFT;
 853
 854         trim_size = limit_pfn;
 855         trim_size <<= PAGE_SHIFT;
 856         trim_size -= trim_start;
 857
 858         return e820_update_range(trim_start, trim_size, E820_RAM, E820_RESERVED);
 859 }
 860
 861 /**
 862  * mtrr_trim_uncached_memory - trim RAM not covered by MTRRs
 863  * @end_pfn: ending page frame number
 864  *
 865  * Some buggy BIOSes don't setup the MTRRs properly for systems with certain
 866  * memory configurations.  This routine checks that the highest MTRR matches
 867  * the end of memory, to make sure the MTRRs having a write back type cover
 868  * all of the memory the kernel is intending to use.  If not, it'll trim any
 869  * memory off the end by adjusting end_pfn, removing it from the kernel's
 870  * allocation pools, warning the user with an obnoxious message.
 871  */
 872 int __init mtrr_trim_uncached_memory(unsigned long end_pfn)
 873 {
 874         unsigned long i, base, size, highest_pfn = 0, def, dummy;
 875         mtrr_type type;
 876         u64 total_trim_size;
 877         /* extra one for all 0 */
 878         int num[MTRR_NUM_TYPES + 1];
 879
 880         /*
 881          * Make sure we only trim uncachable memory on machines that
 882          * support the Intel MTRR architecture:
 883          */
 884         if (!is_cpu(INTEL) || disable_mtrr_trim)
 885                 return 0;
 886
 887         rdmsr(MSR_MTRRdefType, def, dummy);
 888         def &= 0xff;
 889         if (def != MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
 890                 return 0;
 891
 892         /* Get it and store it aside: */
 893         memset(range_state, 0, sizeof(range_state));
 894         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 895                 mtrr_if->get(i, &base, &size, &type);
 896                 range_state[i].base_pfn = base;
 897                 range_state[i].size_pfn = size;
 898                 range_state[i].type = type;
 899         }
 900
 901         /* Find highest cached pfn: */
 902         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 903                 type = range_state[i].type;
 904                 if (type != MTRR_TYPE_WRBACK)
 905                         continue;
 906                 base = range_state[i].base_pfn;
 907                 size = range_state[i].size_pfn;
 908                 if (highest_pfn < base + size)
 909                         highest_pfn = base + size;
 910         }
 911
 912         /* kvm/qemu doesn't have mtrr set right, don't trim them all: */
 913         if (!highest_pfn) {
 914                 printk(KERN_INFO "CPU MTRRs all blank - virtualized system.\n");
 915                 return 0;
 916         }
 917
 918         /* Check entries number: */
 919         memset(num, 0, sizeof(num));
 920         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 921                 type = range_state[i].type;
 922                 if (type >= MTRR_NUM_TYPES)
 923                         continue;
 924                 size = range_state[i].size_pfn;
 925                 if (!size)
 926                         type = MTRR_NUM_TYPES;
 927                 num[type]++;
 928         }
 929
 930         /* No entry for WB? */
 931         if (!num[MTRR_TYPE_WRBACK])
 932                 return 0;
 933
 934         /* Check if we only had WB and UC: */
 935         if (num[MTRR_TYPE_WRBACK] + num[MTRR_TYPE_UNCACHABLE] !=
 936                 num_var_ranges - num[MTRR_NUM_TYPES])
 937                 return 0;
 938
 939         memset(range, 0, sizeof(range));
 940         nr_range = 0;
 941         if (mtrr_tom2) {
 942                 range[nr_range].start = (1ULL<<(32 - PAGE_SHIFT));
 943                 range[nr_range].end = mtrr_tom2 >> PAGE_SHIFT;
 944                 if (highest_pfn < range[nr_range].end)
 945                         highest_pfn = range[nr_range].end;
 946                 nr_range++;
 947         }
 948         nr_range = x86_get_mtrr_mem_range(range, nr_range, 0, 0);
 949
 950         /* Check the head: */
 951         total_trim_size = 0;
 952         if (range[0].start)
 953                 total_trim_size += real_trim_memory(0, range[0].start);
 954
 955         /* Check the holes: */
 956         for (i = 0; i < nr_range - 1; i++) {
 957                 if (range[i].end < range[i+1].start)
 958                         total_trim_size += real_trim_memory(range[i].end,
 959                                                             range[i+1].start);
 960         }
 961
 962         /* Check the top: */
 963         i = nr_range - 1;
 964         if (range[i].end < end_pfn)
 965                 total_trim_size += real_trim_memory(range[i].end,
 966                                                          end_pfn);
 967
 968         if (total_trim_size) {
 969                 pr_warning("WARNING: BIOS bug: CPU MTRRs don't cover all of memory, losing %lluMB of RAM.\n", total_trim_size >> 20);
 970
 971                 if (!changed_by_mtrr_cleanup)
 972                         WARN_ON(1);
 973
 974                 pr_info("update e820 for mtrr\n");
 975                 update_e820();
 976
 977                 return 1;
 978         }
 979
 980         return 0;
 981 }