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