arch/arm64/net/bpf_jit_comp.c

   1 /*
   2  * BPF JIT compiler for ARM64
   3  *
   4  * Copyright (C) 2014-2015 Zi Shen Lim <zlim.lnx@gmail.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program 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
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18
  19 #define pr_fmt(fmt) "bpf_jit: " fmt
  20
  21 #include <linux/filter.h>
  22 #include <linux/printk.h>
  23 #include <linux/skbuff.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25
  26 #include <asm/byteorder.h>
  27 #include <asm/cacheflush.h>
  28 #include <asm/debug-monitors.h>
  29
  30 #include "bpf_jit.h"
  31
  32 int bpf_jit_enable __read_mostly;
  33
  34 #define TMP_REG_1 (MAX_BPF_REG + 0)
  35 #define TMP_REG_2 (MAX_BPF_REG + 1)
  36
  37 /* Map BPF registers to A64 registers */
  38 static const int bpf2a64[] = {
  39         /* return value from in-kernel function, and exit value from eBPF */
  40         [BPF_REG_0] = A64_R(7),
  41         /* arguments from eBPF program to in-kernel function */
  42         [BPF_REG_1] = A64_R(0),
  43         [BPF_REG_2] = A64_R(1),
  44         [BPF_REG_3] = A64_R(2),
  45         [BPF_REG_4] = A64_R(3),
  46         [BPF_REG_5] = A64_R(4),
  47         /* callee saved registers that in-kernel function will preserve */
  48         [BPF_REG_6] = A64_R(19),
  49         [BPF_REG_7] = A64_R(20),
  50         [BPF_REG_8] = A64_R(21),
  51         [BPF_REG_9] = A64_R(22),
  52         /* read-only frame pointer to access stack */
  53         [BPF_REG_FP] = A64_R(25),
  54         /* temporary register for internal BPF JIT */
  55         [TMP_REG_1] = A64_R(23),
  56         [TMP_REG_2] = A64_R(24),
  57 };
  58
  59 struct jit_ctx {
  60         const struct bpf_prog *prog;
  61         int idx;
  62         int tmp_used;
  63         int epilogue_offset;
  64         int *offset;
  65         u32 *image;
  66 };
  67
  68 static inline void emit(const u32 insn, struct jit_ctx *ctx)
  69 {
  70         if (ctx->image != NULL)
  71                 ctx->image[ctx->idx] = cpu_to_le32(insn);
  72
  73         ctx->idx++;
  74 }
  75
  76 static inline void emit_a64_mov_i64(const int reg, const u64 val,
  77                                     struct jit_ctx *ctx)
  78 {
  79         u64 tmp = val;
  80         int shift = 0;
  81
  82         emit(A64_MOVZ(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  83         tmp >>= 16;
  84         shift += 16;
  85         while (tmp) {
  86                 if (tmp & 0xffff)
  87                         emit(A64_MOVK(1, reg, tmp & 0xffff, shift), ctx);
  88                 tmp >>= 16;
  89                 shift += 16;
  90         }
  91 }
  92
  93 static inline void emit_a64_mov_i(const int is64, const int reg,
  94                                   const s32 val, struct jit_ctx *ctx)
  95 {
  96         u16 hi = val >> 16;
  97         u16 lo = val & 0xffff;
  98
  99         if (hi & 0x8000) {
 100                 if (hi == 0xffff) {
 101                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~lo, 0), ctx);
 102                 } else {
 103                         emit(A64_MOVN(is64, reg, (u16)~hi, 16), ctx);
 104                         emit(A64_MOVK(is64, reg, lo, 0), ctx);
 105                 }
 106         } else {
 107                 emit(A64_MOVZ(is64, reg, lo, 0), ctx);
 108                 if (hi)
 109                         emit(A64_MOVK(is64, reg, hi, 16), ctx);
 110         }
 111 }
 112
 113 static inline int bpf2a64_offset(int bpf_to, int bpf_from,
 114                                  const struct jit_ctx *ctx)
 115 {
 116         int to = ctx->offset[bpf_to];
 117         /* -1 to account for the Branch instruction */
 118         int from = ctx->offset[bpf_from] - 1;
 119
 120         return to - from;
 121 }
 122
 123 static void jit_fill_hole(void *area, unsigned int size)
 124 {
 125         u32 *ptr;
 126         /* We are guaranteed to have aligned memory. */
 127         for (ptr = area; size >= sizeof(u32); size -= sizeof(u32))
 128                 *ptr++ = cpu_to_le32(AARCH64_BREAK_FAULT);
 129 }
 130
 131 static inline int epilogue_offset(const struct jit_ctx *ctx)
 132 {
 133         int to = ctx->epilogue_offset;
 134         int from = ctx->idx;
 135
 136         return to - from;
 137 }
 138
 139 /* Stack must be multiples of 16B */
 140 #define STACK_ALIGN(sz) (((sz) + 15) & ~15)
 141
 142 #define _STACK_SIZE \
 143         (MAX_BPF_STACK \
 144          + 4 /* extra for skb_copy_bits buffer */)
 145
 146 #define STACK_SIZE STACK_ALIGN(_STACK_SIZE)
 147
 148 static void build_prologue(struct jit_ctx *ctx)
 149 {
 150         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 151         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 152         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 153         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 154         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 155         const u8 ra = bpf2a64[BPF_REG_A];
 156         const u8 rx = bpf2a64[BPF_REG_X];
 157         const u8 tmp1 = bpf2a64[TMP_REG_1];
 158         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 159
 160         /*
 161          * BPF prog stack layout
 162          *
 163          *                         high
 164          * original A64_SP =>   0:+-----+ BPF prologue
 165          *                        |FP/LR|
 166          * current A64_FP =>  -16:+-----+
 167          *                        | ... | callee saved registers
 168          *                        +-----+
 169          *                        |     | x25/x26
 170          * BPF fp register => -80:+-----+ <= (BPF_FP)
 171          *                        |     |
 172          *                        | ... | BPF prog stack
 173          *                        |     |
 174          *                        +-----+ <= (BPF_FP - MAX_BPF_STACK)
 175          *                        |RSVD | JIT scratchpad
 176          * current A64_SP =>      +-----+ <= (BPF_FP - STACK_SIZE)
 177          *                        |     |
 178          *                        | ... | Function call stack
 179          *                        |     |
 180          *                        +-----+
 181          *                          low
 182          *
 183          */
 184
 185         /* Save FP and LR registers to stay align with ARM64 AAPCS */
 186         emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 187         emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 188
 189         /* Save callee-saved register */
 190         emit(A64_PUSH(r6, r7, A64_SP), ctx);
 191         emit(A64_PUSH(r8, r9, A64_SP), ctx);
 192         if (ctx->tmp_used)
 193                 emit(A64_PUSH(tmp1, tmp2, A64_SP), ctx);
 194
 195         /* Save fp (x25) and x26. SP requires 16 bytes alignment */
 196         emit(A64_PUSH(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 197
 198         /* Set up BPF prog stack base register (x25) */
 199         emit(A64_MOV(1, fp, A64_SP), ctx);
 200
 201         /* Set up function call stack */
 202         emit(A64_SUB_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 203
 204         /* Clear registers A and X */
 205         emit_a64_mov_i64(ra, 0, ctx);
 206         emit_a64_mov_i64(rx, 0, ctx);
 207 }
 208
 209 static void build_epilogue(struct jit_ctx *ctx)
 210 {
 211         const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 212         const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6];
 213         const u8 r7 = bpf2a64[BPF_REG_7];
 214         const u8 r8 = bpf2a64[BPF_REG_8];
 215         const u8 r9 = bpf2a64[BPF_REG_9];
 216         const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 217         const u8 tmp1 = bpf2a64[TMP_REG_1];
 218         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 219
 220         /* We're done with BPF stack */
 221         emit(A64_ADD_I(1, A64_SP, A64_SP, STACK_SIZE), ctx);
 222
 223         /* Restore fs (x25) and x26 */
 224         emit(A64_POP(fp, A64_R(26), A64_SP), ctx);
 225
 226         /* Restore callee-saved register */
 227         if (ctx->tmp_used)
 228                 emit(A64_POP(tmp1, tmp2, A64_SP), ctx);
 229         emit(A64_POP(r8, r9, A64_SP), ctx);
 230         emit(A64_POP(r6, r7, A64_SP), ctx);
 231
 232         /* Restore FP/LR registers */
 233         emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 234
 235         /* Set return value */
 236         emit(A64_MOV(1, A64_R(0), r0), ctx);
 237
 238         emit(A64_RET(A64_LR), ctx);
 239 }
 240
 241 /* JITs an eBPF instruction.
 242  * Returns:
 243  * 0  - successfully JITed an 8-byte eBPF instruction.
 244  * >0 - successfully JITed a 16-byte eBPF instruction.
 245  * <0 - failed to JIT.
 246  */
 247 static int build_insn(const struct bpf_insn *insn, struct jit_ctx *ctx)
 248 {
 249         const u8 code = insn->code;
 250         const u8 dst = bpf2a64[insn->dst_reg];
 251         const u8 src = bpf2a64[insn->src_reg];
 252         const u8 tmp = bpf2a64[TMP_REG_1];
 253         const u8 tmp2 = bpf2a64[TMP_REG_2];
 254         const s16 off = insn->off;
 255         const s32 imm = insn->imm;
 256         const int i = insn - ctx->prog->insnsi;
 257         const bool is64 = BPF_CLASS(code) == BPF_ALU64;
 258         u8 jmp_cond;
 259         s32 jmp_offset;
 260
 261 #define check_imm(bits, imm) do {                               \
 262         if ((((imm) > 0) && ((imm) >> (bits))) ||               \
 263             (((imm) < 0) && (~(imm) >> (bits)))) {              \
 264                 pr_info("[%2d] imm=%d(0x%x) out of range\n",    \
 265                         i, imm, imm);                           \
 266                 return -EINVAL;                                 \
 267         }                                                       \
 268 } while (0)
 269 #define check_imm19(imm) check_imm(19, imm)
 270 #define check_imm26(imm) check_imm(26, imm)
 271
 272         switch (code) {
 273         /* dst = src */
 274         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_X:
 275         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_X:
 276                 emit(A64_MOV(is64, dst, src), ctx);
 277                 break;
 278         /* dst = dst OP src */
 279         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 280         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_X:
 281                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, src), ctx);
 282                 break;
 283         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 284         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_X:
 285                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, src), ctx);
 286                 break;
 287         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 288         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_X:
 289                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, src), ctx);
 290                 break;
 291         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 292         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_X:
 293                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, src), ctx);
 294                 break;
 295         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 296         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_X:
 297                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, src), ctx);
 298                 break;
 299         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 300         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_X:
 301                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, src), ctx);
 302                 break;
 303         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 304         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_X:
 305         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 306         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_X:
 307         {
 308                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 309
 310                 /* if (src == 0) return 0 */
 311                 jmp_offset = 3; /* skip ahead to else path */
 312                 check_imm19(jmp_offset);
 313                 emit(A64_CBNZ(is64, src, jmp_offset), ctx);
 314                 emit(A64_MOVZ(1, r0, 0, 0), ctx);
 315                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 316                 check_imm26(jmp_offset);
 317                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 318                 /* else */
 319                 switch (BPF_OP(code)) {
 320                 case BPF_DIV:
 321                         emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, src), ctx);
 322                         break;
 323                 case BPF_MOD:
 324                         ctx->tmp_used = 1;
 325                         emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, src), ctx);
 326                         emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, src), ctx);
 327                         emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 328                         break;
 329                 }
 330                 break;
 331         }
 332         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 333         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_X:
 334                 emit(A64_LSLV(is64, dst, dst, src), ctx);
 335                 break;
 336         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 337         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_X:
 338                 emit(A64_LSRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 339                 break;
 340         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_X:
 341         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_X:
 342                 emit(A64_ASRV(is64, dst, dst, src), ctx);
 343                 break;
 344         /* dst = -dst */
 345         case BPF_ALU | BPF_NEG:
 346         case BPF_ALU64 | BPF_NEG:
 347                 emit(A64_NEG(is64, dst, dst), ctx);
 348                 break;
 349         /* dst = BSWAP##imm(dst) */
 350         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_LE:
 351         case BPF_ALU | BPF_END | BPF_FROM_BE:
 352 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 353                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_BE)
 354                         goto emit_bswap_uxt;
 355 #else /* !CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN */
 356                 if (BPF_SRC(code) == BPF_FROM_LE)
 357                         goto emit_bswap_uxt;
 358 #endif
 359                 switch (imm) {
 360                 case 16:
 361                         emit(A64_REV16(is64, dst, dst), ctx);
 362                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 363                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 364                         break;
 365                 case 32:
 366                         emit(A64_REV32(is64, dst, dst), ctx);
 367                         /* upper 32 bits already cleared */
 368                         break;
 369                 case 64:
 370                         emit(A64_REV64(dst, dst), ctx);
 371                         break;
 372                 }
 373                 break;
 374 emit_bswap_uxt:
 375                 switch (imm) {
 376                 case 16:
 377                         /* zero-extend 16 bits into 64 bits */
 378                         emit(A64_UXTH(is64, dst, dst), ctx);
 379                         break;
 380                 case 32:
 381                         /* zero-extend 32 bits into 64 bits */
 382                         emit(A64_UXTW(is64, dst, dst), ctx);
 383                         break;
 384                 case 64:
 385                         /* nop */
 386                         break;
 387                 }
 388                 break;
 389         /* dst = imm */
 390         case BPF_ALU | BPF_MOV | BPF_K:
 391         case BPF_ALU64 | BPF_MOV | BPF_K:
 392                 emit_a64_mov_i(is64, dst, imm, ctx);
 393                 break;
 394         /* dst = dst OP imm */
 395         case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 396         case BPF_ALU64 | BPF_ADD | BPF_K:
 397                 ctx->tmp_used = 1;
 398                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 399                 emit(A64_ADD(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 400                 break;
 401         case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 402         case BPF_ALU64 | BPF_SUB | BPF_K:
 403                 ctx->tmp_used = 1;
 404                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 405                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 406                 break;
 407         case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 408         case BPF_ALU64 | BPF_AND | BPF_K:
 409                 ctx->tmp_used = 1;
 410                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 411                 emit(A64_AND(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 412                 break;
 413         case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 414         case BPF_ALU64 | BPF_OR | BPF_K:
 415                 ctx->tmp_used = 1;
 416                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 417                 emit(A64_ORR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 418                 break;
 419         case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 420         case BPF_ALU64 | BPF_XOR | BPF_K:
 421                 ctx->tmp_used = 1;
 422                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 423                 emit(A64_EOR(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 424                 break;
 425         case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 426         case BPF_ALU64 | BPF_MUL | BPF_K:
 427                 ctx->tmp_used = 1;
 428                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 429                 emit(A64_MUL(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 430                 break;
 431         case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 432         case BPF_ALU64 | BPF_DIV | BPF_K:
 433                 ctx->tmp_used = 1;
 434                 emit_a64_mov_i(is64, tmp, imm, ctx);
 435                 emit(A64_UDIV(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 436                 break;
 437         case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 438         case BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K:
 439                 ctx->tmp_used = 1;
 440                 emit_a64_mov_i(is64, tmp2, imm, ctx);
 441                 emit(A64_UDIV(is64, tmp, dst, tmp2), ctx);
 442                 emit(A64_MUL(is64, tmp, tmp, tmp2), ctx);
 443                 emit(A64_SUB(is64, dst, dst, tmp), ctx);
 444                 break;
 445         case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 446         case BPF_ALU64 | BPF_LSH | BPF_K:
 447                 emit(A64_LSL(is64, dst, dst, imm), ctx);
 448                 break;
 449         case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 450         case BPF_ALU64 | BPF_RSH | BPF_K:
 451                 emit(A64_LSR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 452                 break;
 453         case BPF_ALU | BPF_ARSH | BPF_K:
 454         case BPF_ALU64 | BPF_ARSH | BPF_K:
 455                 emit(A64_ASR(is64, dst, dst, imm), ctx);
 456                 break;
 457
 458         /* JUMP off */
 459         case BPF_JMP | BPF_JA:
 460                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 461                 check_imm26(jmp_offset);
 462                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 463                 break;
 464         /* IF (dst COND src) JUMP off */
 465         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 466         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 467         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 468         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_X:
 469         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_X:
 470         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_X:
 471                 emit(A64_CMP(1, dst, src), ctx);
 472 emit_cond_jmp:
 473                 jmp_offset = bpf2a64_offset(i + off, i, ctx);
 474                 check_imm19(jmp_offset);
 475                 switch (BPF_OP(code)) {
 476                 case BPF_JEQ:
 477                         jmp_cond = A64_COND_EQ;
 478                         break;
 479                 case BPF_JGT:
 480                         jmp_cond = A64_COND_HI;
 481                         break;
 482                 case BPF_JGE:
 483                         jmp_cond = A64_COND_CS;
 484                         break;
 485                 case BPF_JNE:
 486                         jmp_cond = A64_COND_NE;
 487                         break;
 488                 case BPF_JSGT:
 489                         jmp_cond = A64_COND_GT;
 490                         break;
 491                 case BPF_JSGE:
 492                         jmp_cond = A64_COND_GE;
 493                         break;
 494                 default:
 495                         return -EFAULT;
 496                 }
 497                 emit(A64_B_(jmp_cond, jmp_offset), ctx);
 498                 break;
 499         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 500                 emit(A64_TST(1, dst, src), ctx);
 501                 goto emit_cond_jmp;
 502         /* IF (dst COND imm) JUMP off */
 503         case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 504         case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 505         case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 506         case BPF_JMP | BPF_JNE | BPF_K:
 507         case BPF_JMP | BPF_JSGT | BPF_K:
 508         case BPF_JMP | BPF_JSGE | BPF_K:
 509                 ctx->tmp_used = 1;
 510                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 511                 emit(A64_CMP(1, dst, tmp), ctx);
 512                 goto emit_cond_jmp;
 513         case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 514                 ctx->tmp_used = 1;
 515                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 516                 emit(A64_TST(1, dst, tmp), ctx);
 517                 goto emit_cond_jmp;
 518         /* function call */
 519         case BPF_JMP | BPF_CALL:
 520         {
 521                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0];
 522                 const u64 func = (u64)__bpf_call_base + imm;
 523
 524                 ctx->tmp_used = 1;
 525                 emit_a64_mov_i64(tmp, func, ctx);
 526                 emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 527                 emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 528                 emit(A64_BLR(tmp), ctx);
 529                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 530                 emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 531                 break;
 532         }
 533         /* function return */
 534         case BPF_JMP | BPF_EXIT:
 535                 /* Optimization: when last instruction is EXIT,
 536                    simply fallthrough to epilogue. */
 537                 if (i == ctx->prog->len - 1)
 538                         break;
 539                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 540                 check_imm26(jmp_offset);
 541                 emit(A64_B(jmp_offset), ctx);
 542                 break;
 543
 544         /* dst = imm64 */
 545         case BPF_LD | BPF_IMM | BPF_DW:
 546         {
 547                 const struct bpf_insn insn1 = insn[1];
 548                 u64 imm64;
 549
 550                 if (insn1.code != 0 || insn1.src_reg != 0 ||
 551                     insn1.dst_reg != 0 || insn1.off != 0) {
 552                         /* Note: verifier in BPF core must catch invalid
 553                          * instructions.
 554                          */
 555                         pr_err_once("Invalid BPF_LD_IMM64 instruction\n");
 556                         return -EINVAL;
 557                 }
 558
 559                 imm64 = (u64)insn1.imm << 32 | (u32)imm;
 560                 emit_a64_mov_i64(dst, imm64, ctx);
 561
 562                 return 1;
 563         }
 564
 565         /* LDX: dst = *(size *)(src + off) */
 566         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_W:
 567         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_H:
 568         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_B:
 569         case BPF_LDX | BPF_MEM | BPF_DW:
 570                 ctx->tmp_used = 1;
 571                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 572                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 573                 case BPF_W:
 574                         emit(A64_LDR32(dst, src, tmp), ctx);
 575                         break;
 576                 case BPF_H:
 577                         emit(A64_LDRH(dst, src, tmp), ctx);
 578                         break;
 579                 case BPF_B:
 580                         emit(A64_LDRB(dst, src, tmp), ctx);
 581                         break;
 582                 case BPF_DW:
 583                         emit(A64_LDR64(dst, src, tmp), ctx);
 584                         break;
 585                 }
 586                 break;
 587
 588         /* ST: *(size *)(dst + off) = imm */
 589         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_W:
 590         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_H:
 591         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_B:
 592         case BPF_ST | BPF_MEM | BPF_DW:
 593                 /* Load imm to a register then store it */
 594                 ctx->tmp_used = 1;
 595                 emit_a64_mov_i(1, tmp2, off, ctx);
 596                 emit_a64_mov_i(1, tmp, imm, ctx);
 597                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 598                 case BPF_W:
 599                         emit(A64_STR32(tmp, dst, tmp2), ctx);
 600                         break;
 601                 case BPF_H:
 602                         emit(A64_STRH(tmp, dst, tmp2), ctx);
 603                         break;
 604                 case BPF_B:
 605                         emit(A64_STRB(tmp, dst, tmp2), ctx);
 606                         break;
 607                 case BPF_DW:
 608                         emit(A64_STR64(tmp, dst, tmp2), ctx);
 609                         break;
 610                 }
 611                 break;
 612
 613         /* STX: *(size *)(dst + off) = src */
 614         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_W:
 615         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_H:
 616         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_B:
 617         case BPF_STX | BPF_MEM | BPF_DW:
 618                 ctx->tmp_used = 1;
 619                 emit_a64_mov_i(1, tmp, off, ctx);
 620                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 621                 case BPF_W:
 622                         emit(A64_STR32(src, dst, tmp), ctx);
 623                         break;
 624                 case BPF_H:
 625                         emit(A64_STRH(src, dst, tmp), ctx);
 626                         break;
 627                 case BPF_B:
 628                         emit(A64_STRB(src, dst, tmp), ctx);
 629                         break;
 630                 case BPF_DW:
 631                         emit(A64_STR64(src, dst, tmp), ctx);
 632                         break;
 633                 }
 634                 break;
 635         /* STX XADD: lock *(u32 *)(dst + off) += src */
 636         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_W:
 637         /* STX XADD: lock *(u64 *)(dst + off) += src */
 638         case BPF_STX | BPF_XADD | BPF_DW:
 639                 goto notyet;
 640
 641         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + imm)) */
 642         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 643         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 644         case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 645         /* R0 = ntohx(*(size *)(((struct sk_buff *)R6)->data + src + imm)) */
 646         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 647         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 648         case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 649         {
 650                 const u8 r0 = bpf2a64[BPF_REG_0]; /* r0 = return value */
 651                 const u8 r6 = bpf2a64[BPF_REG_6]; /* r6 = pointer to sk_buff */
 652                 const u8 fp = bpf2a64[BPF_REG_FP];
 653                 const u8 r1 = bpf2a64[BPF_REG_1]; /* r1: struct sk_buff *skb */
 654                 const u8 r2 = bpf2a64[BPF_REG_2]; /* r2: int k */
 655                 const u8 r3 = bpf2a64[BPF_REG_3]; /* r3: unsigned int size */
 656                 const u8 r4 = bpf2a64[BPF_REG_4]; /* r4: void *buffer */
 657                 const u8 r5 = bpf2a64[BPF_REG_5]; /* r5: void *(*func)(...) */
 658                 int size;
 659
 660                 emit(A64_MOV(1, r1, r6), ctx);
 661                 emit_a64_mov_i(0, r2, imm, ctx);
 662                 if (BPF_MODE(code) == BPF_IND)
 663                         emit(A64_ADD(0, r2, r2, src), ctx);
 664                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 665                 case BPF_W:
 666                         size = 4;
 667                         break;
 668                 case BPF_H:
 669                         size = 2;
 670                         break;
 671                 case BPF_B:
 672                         size = 1;
 673                         break;
 674                 default:
 675                         return -EINVAL;
 676                 }
 677                 emit_a64_mov_i64(r3, size, ctx);
 678                 emit(A64_SUB_I(1, r4, fp, STACK_SIZE), ctx);
 679                 emit_a64_mov_i64(r5, (unsigned long)bpf_load_pointer, ctx);
 680                 emit(A64_PUSH(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 681                 emit(A64_MOV(1, A64_FP, A64_SP), ctx);
 682                 emit(A64_BLR(r5), ctx);
 683                 emit(A64_MOV(1, r0, A64_R(0)), ctx);
 684                 emit(A64_POP(A64_FP, A64_LR, A64_SP), ctx);
 685
 686                 jmp_offset = epilogue_offset(ctx);
 687                 check_imm19(jmp_offset);
 688                 emit(A64_CBZ(1, r0, jmp_offset), ctx);
 689                 emit(A64_MOV(1, r5, r0), ctx);
 690                 switch (BPF_SIZE(code)) {
 691                 case BPF_W:
 692                         emit(A64_LDR32(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 693 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 694                         emit(A64_REV32(0, r0, r0), ctx);
 695 #endif
 696                         break;
 697                 case BPF_H:
 698                         emit(A64_LDRH(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 699 #ifndef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 700                         emit(A64_REV16(0, r0, r0), ctx);
 701 #endif
 702                         break;
 703                 case BPF_B:
 704                         emit(A64_LDRB(r0, r5, A64_ZR), ctx);
 705                         break;
 706                 }
 707                 break;
 708         }
 709 notyet:
 710                 pr_info_once("*** NOT YET: opcode %02x ***\n", code);
 711                 return -EFAULT;
 712
 713         default:
 714                 pr_err_once("unknown opcode %02x\n", code);
 715                 return -EINVAL;
 716         }
 717
 718         return 0;
 719 }
 720
 721 static int build_body(struct jit_ctx *ctx)
 722 {
 723         const struct bpf_prog *prog = ctx->prog;
 724         int i;
 725
 726         for (i = 0; i < prog->len; i++) {
 727                 const struct bpf_insn *insn = &prog->insnsi[i];
 728                 int ret;
 729
 730                 ret = build_insn(insn, ctx);
 731
 732                 if (ctx->image == NULL)
 733                         ctx->offset[i] = ctx->idx;
 734
 735                 if (ret > 0) {
 736                         i++;
 737                         continue;
 738                 }
 739                 if (ret)
 740                         return ret;
 741         }
 742
 743         return 0;
 744 }
 745
 746 static inline void bpf_flush_icache(void *start, void *end)
 747 {
 748         flush_icache_range((unsigned long)start, (unsigned long)end);
 749 }
 750
 751 void bpf_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 752 {
 753         /* Nothing to do here. We support Internal BPF. */
 754 }
 755
 756 void bpf_int_jit_compile(struct bpf_prog *prog)
 757 {
 758         struct bpf_binary_header *header;
 759         struct jit_ctx ctx;
 760         int image_size;
 761         u8 *image_ptr;
 762
 763         if (!bpf_jit_enable)
 764                 return;
 765
 766         if (!prog || !prog->len)
 767                 return;
 768
 769         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 770         ctx.prog = prog;
 771
 772         ctx.offset = kcalloc(prog->len, sizeof(int), GFP_KERNEL);
 773         if (ctx.offset == NULL)
 774                 return;
 775
 776         /* 1. Initial fake pass to compute ctx->idx. */
 777
 778         /* Fake pass to fill in ctx->offset and ctx->tmp_used. */
 779         if (build_body(&ctx))
 780                 goto out;
 781
 782         build_prologue(&ctx);
 783
 784         ctx.epilogue_offset = ctx.idx;
 785         build_epilogue(&ctx);
 786
 787         /* Now we know the actual image size. */
 788         image_size = sizeof(u32) * ctx.idx;
 789         header = bpf_jit_binary_alloc(image_size, &image_ptr,
 790                                       sizeof(u32), jit_fill_hole);
 791         if (header == NULL)
 792                 goto out;
 793
 794         /* 2. Now, the actual pass. */
 795
 796         ctx.image = (u32 *)image_ptr;
 797         ctx.idx = 0;
 798
 799         build_prologue(&ctx);
 800
 801         if (build_body(&ctx)) {
 802                 bpf_jit_binary_free(header);
 803                 goto out;
 804         }
 805
 806         build_epilogue(&ctx);
 807
 808         /* And we're done. */
 809         if (bpf_jit_enable > 1)
 810                 bpf_jit_dump(prog->len, image_size, 2, ctx.image);
 811
 812         bpf_flush_icache(header, ctx.image + ctx.idx);
 813
 814         set_memory_ro((unsigned long)header, header->pages);
 815         prog->bpf_func = (void *)ctx.image;
 816         prog->jited = 1;
 817 out:
 818         kfree(ctx.offset);
 819 }
 820
 821 void bpf_jit_free(struct bpf_prog *prog)
 822 {
 823         unsigned long addr = (unsigned long)prog->bpf_func & PAGE_MASK;
 824         struct bpf_binary_header *header = (void *)addr;
 825
 826         if (!prog->jited)
 827                 goto free_filter;
 828
 829         set_memory_rw(addr, header->pages);
 830         bpf_jit_binary_free(header);
 831
 832 free_filter:
 833         bpf_prog_unlock_free(prog);
 834 }